Berkine盆地地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)用研究

王齊偉

中石化地球物理有限公司，北京

1.引言

阿爾及利亞是非洲地區(qū)為數(shù)不多的優(yōu)質(zhì)油氣勘探開發(fā)市場，自阿爾及利亞開放國際勘探市場以來我公司陸續(xù)開展了許多地震勘探項(xiàng)目。Berkine盆地位于阿爾及利亞東部地區(qū)，分布面積廣，是該國的一個大型地質(zhì)構(gòu)造，該構(gòu)造油藏豐富，很多地震勘探項(xiàng)目圍繞此構(gòu)造進(jìn)行，油氣主要聚集在下泥盆系、志留系的泥質(zhì)砂巖，深度超過3000 m。由于該地區(qū)勘探開發(fā)程度不高，前期可以作為參考的地質(zhì)資料不多。本文對Berkine 盆地的項(xiàng)目采集資料進(jìn)行處理研究，針對其資料特點(diǎn)探討適合該構(gòu)造的地震資料處理方式，為該地區(qū)勘探開發(fā)油氣提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.地震數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

地震勘探包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)解釋三大環(huán)節(jié)，其中地震數(shù)據(jù)處理是整個地震勘探研究中的重要環(huán)節(jié)，它可以提高地震數(shù)據(jù)的信噪比、分辨率和保真度，為后續(xù)的地震解釋提供可靠的地質(zhì)構(gòu)造和巖性信息。通過細(xì)致分析Berkine 盆地地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)，針對地震數(shù)據(jù)存在的問題，主要采用了線性噪聲和隨機(jī)噪聲衰減技術(shù)、Q補(bǔ)償技術(shù)、疊前時(shí)間偏移技術(shù)和疊后高分辨率處理技術(shù)改善地震記錄的品質(zhì)，具體處理技術(shù)如下：

2.1.線性噪聲衰減技術(shù)

Berkine盆地的地表覆蓋大面積的沙漠和丘陵，線性干擾嚴(yán)重。線性噪聲在單炮記錄上的主要特征是它具有一定的視速度和頻帶范圍，與有效反射波的差別在于視速度的范圍不同[1][2]。針對原始地震數(shù)據(jù)，通過分析有效信號與線性噪聲之間的視速度差異來壓制線性噪聲，常用的有F-K 濾波、F-X 預(yù)測去噪、T-X 預(yù)測去噪等方法[3]。在本文中，采用使用最廣泛的F-K 濾波，該方法根據(jù)線性噪聲的視速度范圍，設(shè)定參數(shù)形成一個二維扇形濾波器，然后對對地震數(shù)據(jù)在頻率波數(shù)域進(jìn)行切除，這樣既壓制了噪聲，又保留了有效波。

圖1為線性噪聲衰減前后的對比圖，其中圖1(a)為原始單炮記錄，圖1(b)為線性噪聲衰減后的單炮記錄，可以看出，線性噪聲得到了明顯的壓制，去噪后的單炮記錄上反射波的能量得到了顯著增強(qiáng)。

Figure 1.Comparison diagram of before (a)and after (b)linear noise attenuation 圖1.線性噪聲衰減前(a)、后(b)對比圖

2.2.多次波壓制技術(shù)

除了線性噪聲，地面小山包及建筑物造成的多次波干擾也較為明顯。目前多次波的壓制主要有兩類方法[4][5]：第一是預(yù)測法，此類方法根據(jù)地震波動理論，利用已有地震數(shù)據(jù)預(yù)測多次波，并將其去除；第二是根據(jù)一次反射波與多次反射波的特征差別將兩者區(qū)分出來，并進(jìn)行壓制，主要有τ-p變換、拉東變換以及聚束濾波法等。本文主要采用τ-p變換法壓制多次波，把x-t域的原始單炮記錄進(jìn)行τ-p變換，多次波在每一個射線參數(shù)p上均具有良好的周期性；然后在變換域?qū)Φ卣饠?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測反褶積，并將多次波壓制后，再進(jìn)行反變換，此時(shí)的單炮記錄只含有一次波[5][6]。

τ-p變換的公式為[7]：

由上式可知：在τ-p變換中，斜率p和截距τ定義了一條直線軌跡，其中斜率p為水平射線參數(shù)，τ-p變換的過程實(shí)質(zhì)上是沿該線性軌跡求和的過程。在x-t域的記錄上，在地震反射同相軸的任意點(diǎn)作切線，則在x= 0時(shí)的截距τ和切線斜率就確定了該點(diǎn)在τ-p域的位置。

圖2為在CMP道集內(nèi)進(jìn)行多次波壓制前后的對比圖，其中圖2(Before)為原始CMP 道集，圖2(After)為多次波壓制后的CMP道集，圖2(Removed)為去掉的多次波，可以看出，τ-p變換法有效壓制了多次波，多次波消除后的CMP道集內(nèi)一次反射波的能量得到相對增強(qiáng)。

Figure 2.CMPchannel multiple -wave suppression before and after comparison diagram 圖2.CMP道集多次波壓制前后對比圖

2.3.疊前時(shí)間偏移技術(shù)

為了提高地震記錄的橫向分辨率，采用Kirchhoff 積分疊前時(shí)間偏移技術(shù)，該方法具有高精度、快速和靈活性等特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。

假設(shè)均勻各向同性完全彈性介質(zhì)的聲波方程為：

則其Kirchhoff 積分解的表達(dá)式可寫為[8]

圖3為疊加剖面和疊前時(shí)間偏移剖面的對比圖，其中圖3(a)為常規(guī)疊加剖面，圖3(b)為疊前時(shí)間偏移剖面，可以看出，相比于常規(guī)的疊加剖面，疊前時(shí)間偏移剖面的同相軸連續(xù)性和橫向分辨率都得到了明顯的改善，特別是圖中紅圈部分包含的微幅構(gòu)造，在疊前時(shí)間偏移剖面上得到了清晰的成像。

Figure 3.(a)Normal stacked section;(b)Prestack time migration profile 圖3.(a)一般疊加剖面；(b)疊前時(shí)間偏移剖面

2.4.疊后高分辨率處理技術(shù)

1)Q補(bǔ)償技術(shù)

地震波在地下介質(zhì)中傳播通常會遭受地層的吸收效應(yīng)，導(dǎo)致子波振幅能量衰減和波形畸變，致使深層地震記錄的反射頻帶變窄，信噪比和分辨率降低，從而導(dǎo)致地震資料的品質(zhì)變差[10][11]。反Q濾波技術(shù)是常用的振幅補(bǔ)償方法，包括相位反Q濾波和全反Q濾波[12]。本文中的Q補(bǔ)償技術(shù)使用的是全反Q濾波，即同時(shí)包括振幅和相位的反Q濾波技術(shù)。

圖4為利用反Q濾波進(jìn)行Q補(bǔ)償前后的對比圖，其中圖4(a)為Q補(bǔ)償前的剖面，可以看到，深層地震記錄的振幅能量較弱，分辨率較低，幾乎無法看到連續(xù)的地層反射特征。圖4(b)為反Q濾波后的剖面，可以看到，其深層地震記錄的振幅能量得到有效補(bǔ)償，分辨率得到明顯提高。

Figure 4.(a)Section before Qcompensation;(b)Section after Qcompensation 圖4.(a)Q補(bǔ)償前剖面；(b) Q補(bǔ)償后剖面

2)時(shí)變帶通濾波技術(shù)

在上述振幅補(bǔ)償?shù)倪^程中，由于振幅補(bǔ)償算子無法區(qū)分有效信號和隨機(jī)噪聲能量，因此在深層振幅能量得到補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，隨機(jī)噪聲的能量也會被放大，有可能會導(dǎo)致地震記錄的信噪比有所下降。因此，在Q補(bǔ)償過程之后，一般對地震記錄進(jìn)行時(shí)變帶通濾波，進(jìn)一步壓制隨機(jī)噪聲，改善地震記錄的信噪比，進(jìn)一步提升地震記錄的分辨率。

圖5為對地震記錄進(jìn)行時(shí)變帶通濾波前后的對比圖，其中圖5(a)為時(shí)變帶通濾波前的地震剖面，圖5(b)為時(shí)變帶通濾波后的地震剖面?？梢钥闯?，時(shí)變帶通濾波有效壓制了深層地震記錄的隨機(jī)噪聲能量，提高了深層地震記錄的信噪比，改善了地震記錄的品質(zhì)。

Figure 5.(a)Section before time-varying band-pass filtering;(b)Section after time-varying band-pass filtering 圖5.(a)時(shí)變帶通濾波前剖面；(b)時(shí)變帶通濾波后剖面

3.結(jié)論

1)本文針對Berkine 盆地地震數(shù)據(jù)強(qiáng)烈的線性和隨機(jī)噪聲、不同類型的多次波、復(fù)雜的構(gòu)造、尖滅和小斷層等特點(diǎn)，通過線性噪聲衰減，多次波壓制，疊前時(shí)間偏移，Q補(bǔ)償和時(shí)變帶通濾波等一系列特色技術(shù)，有效提高了地震記錄的成像品質(zhì)。

2)Berkine 盆地地震數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，縱、橫向分辨率高，構(gòu)造形態(tài)清晰，地震振幅能量合理，振幅保真性好，有效地質(zhì)信息保留更加完整，地震數(shù)據(jù)的成像效果較好；

3)本文開展的地震數(shù)據(jù)處理工作，為Berkine 盆地勘探開發(fā)油氣提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。