K1地區(qū)地震數(shù)據(jù)目標處理技術(shù)及效果

杜 偉

1 研究區(qū)概況

K1地區(qū)為沙丘、沙梁地貌，目的層深4 000～6 000 m，地表巨厚的沙丘對地震信號具有強烈的吸收衰減作用，尤其對地震波的高頻成分吸收作用更為強烈，造成地震資料中深層分辨率、信噪比低，地震資料解釋困難。由于地震部署時間的差異和地震采集參數(shù)的不同，在連片處理后，橫向上，不同區(qū)塊三維地震數(shù)據(jù)交界處出現(xiàn)一些振幅能量變化不均勻現(xiàn)象，存在明顯的能量分界線?？v向上，目的層段內(nèi)深淺層地震反射能量差異大，局部出現(xiàn)強能量及能量空間方向突變等現(xiàn)象。反射能量的不均衡不僅造成地震數(shù)據(jù)分辨率及信噪比低，同時也使地震屬性分析、反演結(jié)果失真，嚴重制約了后續(xù)地震資料的構(gòu)造解釋和儲層預(yù)測研究。

針對地震數(shù)據(jù)體存在的這些問題，制定了能量均衡處理、提高分辨率處理和提高信噪比處理“三步走”的處理流程，其實現(xiàn)方法分別為層位控制下的振幅增益補償計算、混合相位子波反褶積和傾角導(dǎo)向控制下的中值濾波。實際地震資料處理結(jié)果表明，在保證原始數(shù)據(jù)信息的同時，該處理流程大幅度提高了三維地震資料的品質(zhì)，為后期構(gòu)造解釋及儲層預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。

2 地震數(shù)據(jù)目標處理技術(shù)

2.1 能量均衡處理

能量均衡處理主要是為了改善縱橫方向上存在的非地質(zhì)因素引起的地震振幅的強弱差異，在保留振幅相對強弱關(guān)系的前提下使地震剖面整體振幅趨于一定范圍，從而滿足地震解釋的需要[1]。從理論上來說，要區(qū)分地震振幅的變化是地質(zhì)因素引起還是非地質(zhì)變化引起的是基本不可能的，但根據(jù)對地震資料采集、處理過程的了解和地下地質(zhì)情況的掌握，是能夠根據(jù)經(jīng)驗對地震振幅變化的合理性進行判斷的。另外，根據(jù)解釋目的的需要，往往需要對目的層地震振幅進行適當?shù)哪芰炕謴?fù)及補償。

在疊后地震數(shù)據(jù)處理中，縱向振幅增益補償計算可有效地均衡地震道淺、中、深層能量的差異，其實現(xiàn)方法是縱向振幅增益補償計算。首先，選取目的層頂?shù)追秶?，利用地震解釋層位及?nèi)插層位將目的層劃分為多個近等厚的小時窗，選取目的層頂部的小時窗作為參考時窗，計算其振幅值，如平均絕對振幅、均方根振幅等。其次，計算其它各小時窗內(nèi)振幅值，將參考時窗內(nèi)振幅值分別與其它小時窗內(nèi)振幅值相除求取比值，也即比例因子。最后，利用比例因子對其它各時窗內(nèi)振幅數(shù)據(jù)進行相乘，即可將各個小時窗內(nèi)的振幅值計算為統(tǒng)一水平，從而實現(xiàn)縱向上的能量均衡。

圖1中目的層段厚度大且地層起伏較大，目的層內(nèi)垂向上能量差異較大，利用地震解釋層位作為控制時窗，進行縱向能量均衡計算，較好地實現(xiàn)了目的層段內(nèi)整體能量的均衡。

圖1 縱向能量均衡處理前（左）后（右）地震剖面對比

橫向上的能量不均衡性較為復(fù)雜，除去地質(zhì)因素外，一般體現(xiàn)在兩個方面：一是三維數(shù)據(jù)體的邊緣部分，相對于探區(qū)滿覆蓋地區(qū)而言，探區(qū)邊緣因覆蓋次數(shù)不足，容易造成疊加后地震反射能量整體偏弱；二是分塊采集的三維地震數(shù)據(jù)體在拼接過程中，拼接處容易留下能量差異的痕跡。針對前者，時不變道均衡處理可改善數(shù)據(jù)體邊緣能量弱等問題；針對后者，通過計算拼接線兩邊振幅比值，利用比例因子法進行反計算，即可消除拼接處的能量不均衡性。圖2中左圖存在明顯的數(shù)據(jù)拼接痕跡，兩邊能量差異明顯，對兩邊振幅值進行比例因子計算后，兩邊反射能量校正到了同一水平。

圖2 拼接數(shù)據(jù)體能量均衡處理前（左）后（右）地震剖面對比

2.2 提高分辨率處理

近年來，進行疊后地震數(shù)據(jù)拓頻處理得到了廣泛的應(yīng)用[2-5]，其理論基礎(chǔ)較為完善，技術(shù)方法也逐漸成熟。相對于常規(guī)處理，疊后地震數(shù)據(jù)拓頻處理具有成本低、見效快等優(yōu)勢，無疑是一種提高分辨率的快速補救方法。

本次提高分辨率處理采用的是混合相位子波反褶積技術(shù)，全部過程由地質(zhì)放大鏡軟件完成。處理的關(guān)鍵是在井資料的控制下，提取理想的混合相位子波。首先，在忽略噪聲影響的情況下，將井旁地震道的頻譜取對數(shù)轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)，通過設(shè)計低通濾波器，子波和反射系數(shù)在復(fù)賽譜域可以得到分離，從而達到提取子波的目的[6]。然后，基于譜模擬的思想，根據(jù)地震數(shù)據(jù)的頻譜分布，自定義一個期望輸出的子波，用雷克子波、余氏子波或人工定義的其它子波，確保信噪比水平在合理范圍[7]。最后，利用期望輸出的子波與提取子波的振幅譜相除，得到反射子波；反射子波與地震道進行褶積，得到拓頻后的地震記錄。

圖3是拓頻處理前后地震剖面的對比，可以看出，拓頻后目的層主頻從25 Hz提高到了35 Hz，頻帶寬度也由8～40 Hz拓寬到了8～50 Hz，從地震剖面對比來看，在保持強反射界面不變的同時，拓頻后地震剖面同相軸更細，數(shù)量更多，反映的地質(zhì)細節(jié)更豐富、清晰，縱向上的分辨率得到了提高。

以上過程是在復(fù)賽譜中交互完成，提取的子波振幅譜準確客觀，在實現(xiàn)頻譜拓寬的同時，還可以使剖面零相位化。由于地震資料分辨率與信噪比存在天然的矛盾性，過高的拓頻容易帶來噪聲和產(chǎn)生假的同相軸，故對疊后資料的拓頻處理通常需要謹慎對待。提高分辨率處理過程中尤其要注意質(zhì)量控制，可利用處理前后信噪比譜作參考，利用測井曲線、合成地震記錄等作監(jiān)控，防止虛假地震同相軸的產(chǎn)生，確保地震資料能夠最大限度地真實反映地質(zhì)現(xiàn)象，從而找到分辨率和保真度之間的最佳平衡點。

圖3 拓頻處理前（左）后（右）地震剖面對比

2.3 提高信噪比處理

由于地表及采集因素的影響，原始地震數(shù)據(jù)本身信噪比較低，通過前述能量均衡處理和提高分辨率處理后，不可避免地會放大原始噪聲并產(chǎn)生新的噪聲，因此，疊后去噪處理則顯得尤為重要。去噪處理主要基于地震數(shù)據(jù)體的濾波計算，數(shù)據(jù)濾波有很多種方法[8-10]，各種濾波方法都有一定的優(yōu)點和適用性，考慮到構(gòu)造解釋的需要，選擇基于傾角控制下的構(gòu)造導(dǎo)向中值濾波方法[11]。該方法的特點是沿地層反射傾角方向進行追蹤對比或掃描計算，能獲得更加準確的地質(zhì)目標信息，在增強地震同相軸連續(xù)性的同時，對斷點的保持也得到了加強，更有利于層位和斷層的解釋[12-13]。

圖4是濾波前后地震剖面的對比，可以看出，濾波前地震剖面上噪聲較多，同相軸連續(xù)性差；濾波處理后，地震剖面上噪音得到明顯壓制，地震剖面更為“干凈”，地震同相軸的連續(xù)性也得到加強，而且地質(zhì)體特征和斷層邊界信息得到了很好的保持。

圖4 濾波處理前（左）后（右）地震剖面對比

3 效果分析

K1地區(qū)古生界碎屑巖以砂泥沉積為主，單砂體厚度薄，目的層埋深為4 000～6 000 m。地震數(shù)據(jù)體在目的層段主頻較低，約25 Hz，頻帶寬度為8～40 Hz。從原始地震資料品質(zhì)來看，其在反射能量、縱向分辨率上均無法滿足構(gòu)造解釋和儲層預(yù)測研究的需要（圖5左）。經(jīng)過前述三個步驟的處理后（圖5右），地震數(shù)據(jù)體在能量均衡性方面有很大改善，分辨率和信噪比均得到了提高，處理后的地震剖面更加協(xié)調(diào)，更有利于構(gòu)造解釋及儲層預(yù)測。

4 結(jié)論

（1）針對復(fù)雜三維連片探區(qū)，根據(jù)不同解釋任務(wù)的需要，疊后三維地震數(shù)據(jù)通常需要進行目標處理。本文中應(yīng)用到的能量均衡處理、拓頻處理及去噪處理都是針對性的地震資料處理技術(shù)，實際資料處理結(jié)果表明，將這三者結(jié)合起來作為一個完整的處理流程通常能更加顯著地改善原始地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)。

圖5 原始地震剖面（左）與目標處理后地震剖面（右）對比

（2）處理過程中，計算時窗的選取、拓頻參數(shù)的定義及去噪方法和參數(shù)的選取都是處理過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，且每一個處理環(huán)節(jié)都容易抹去有效信息，同時帶來虛假信息。如何平衡分辨率與信噪比兩方面的矛盾，不僅涉及到大量參數(shù)試驗，還需要很多過程的質(zhì)量監(jiān)控，甚至包括處理解釋人員的經(jīng)驗及對該區(qū)地質(zhì)特征的認識程度。

（3）相對于常規(guī)疊前處理而言，疊后地震數(shù)據(jù)體目標處理過程相對簡單，而且也有較多成熟商業(yè)軟件支持，具有投入成本低、見效快等優(yōu)勢，在目前低油價、追求效益勘探的大背景下，值得推廣應(yīng)用。

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