QT地區(qū)層間多次波識別與壓制方法

劉田田，薛野，唐新媛，王海峰

（中國石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇南京210000）

QT 凹陷是位于蘇北盆地東臺坳陷中部的一個次級凹陷，該區(qū)具有較大的油氣勘探潛力。隨著勘探程度的深入，勘探目標(biāo)逐漸由構(gòu)造型油藏向巖性油藏及小斷塊油藏方向發(fā)展，勘探精度不斷提高，同時對地震資料精度要求也越來越高。但該地區(qū)層間多次波發(fā)育，影響了地震資料成像的真實性及對巖性油藏和小斷塊油藏的正確認(rèn)識，因此，需壓制層間多次波，從而來提高地震資料的成像精度。

層間多次波的壓制一直是QT 地區(qū)地震資料處理中的難題。由于該區(qū)目標(biāo)層系—中淺層反射信息豐富，且地震資料信噪比相對較高，層間多次波未對其整體構(gòu)造認(rèn)識產(chǎn)生影響。因此，為了不傷害有效波，在以往地震資料處理中不對多次波做針對性處理，而是利用疊加本身所具有的壓噪特性對其進(jìn)行壓制，但這種方法并不能有效壓制該波，在剖面上仍存在混波效應(yīng)，甚至可能產(chǎn)生構(gòu)造假象，顯然，這種方法已不能滿足當(dāng)前高精度地震勘探的需求。

目前多次波壓制方法可分為2類：一是基于地震波運動學(xué)差異的濾波方法，利用多次波和一次波間速度差異，通過選擇合理的方法來消除多次波，其主要方法包括預(yù)測反褶積法、F-K 域濾波法[1]、共中心點疊加法和Radon 變換法[2-5]；二是基于波動理論的預(yù)測減法，通過模擬實際波場或反演地震數(shù)據(jù)來預(yù)測多次波，再從原始地震數(shù)據(jù)中減去多次波反射信號[6]。壓制多次波的方法在應(yīng)用時都有一定的前提條件，如濾波方法要求多次波和一次波之間存在較大速度差異，預(yù)測減法則要求地震數(shù)據(jù)完整及近偏移距數(shù)據(jù)不能缺失等，滿足前提條件就能取得較好的壓制效果，否則將會傷害有效反射信號[1]。近年來，針對QT地區(qū)層間多次波常采用F-K域濾波、Ra?don變換等壓制方法，這些方法對與一次波速度差異較大的多次波壓制效果明顯，但對速度差異較小的則效果較差。綜合分析QT 地區(qū)層間多次波特點及不同壓制方法應(yīng)用效果后，得出采用高精度Radon變換法對層間多次波進(jìn)行壓制具有較好的效果，明顯提高了層間弱反射信號的信噪比。

1 層間多次波的產(chǎn)生、特點及識別

1.1 多次波的產(chǎn)生及特點

根據(jù)多次波與反射界面的關(guān)系可將其分為自由表面多次波和層間多次波，自由表面多次波是指在某一深層界面發(fā)生反射的波，在地面又發(fā)生了反射，并在兩界面間多次往返形成的多次波。這類多次波多見于海上地震資料，具有周期性、高階、分布范圍大等特點。層間多次波是指在幾個界面上發(fā)生多次反射，或在一個薄層內(nèi)發(fā)生多次反射所形成的多次波。理論上，地下反射界面都會產(chǎn)生層間多次波，但對有效波影響比較大的是具有較強反射系數(shù)界面所產(chǎn)生的多次波，其反射過程中沒有自由界面的參與。層間多次波多見于陸上地震資料，具有非周期性、低階、覆蓋范圍小、與深部層位反射互相干涉等特點，大多是由基巖面、不整合面或火成巖界面等強反射界面反射而產(chǎn)生的。層間多次波的波場、運動學(xué)特征都十分復(fù)雜，通常其速度與一次波的速度接近，剩余時差較小，與一次波互相干涉，因此，導(dǎo)致了對層間多次波的識別與壓制較困難，QT地區(qū)地震資料中的多次波即為此類波。

QT 地區(qū)淺層發(fā)育砂礫巖、中深層大面積發(fā)育多套火成巖，它們對地震信號都產(chǎn)生較強的屏蔽作用，且極易產(chǎn)生能量較強的層間多次波，導(dǎo)致該區(qū)地震資料混波現(xiàn)象較嚴(yán)重。由火成巖導(dǎo)致的層間多次波因其速度與一次波差異較大而較易識別和壓制，而砂礫巖產(chǎn)生的多次波速度較低，在中淺層與一次波的速度差異較小，難以識別和壓制，因此，將重點研究此類多次波。

1.2 層間多次波的識別

層間多次波的波場特征和運動學(xué)特征十分復(fù)雜，反映在地震道集中，其速度與一次波的速度剩余時差比較小，周期性不明顯，識別困難。但在速度譜、動校CMP（共中心點）道集及疊加剖面上多次波具有一定的特點和規(guī)律，可通過對這3方面進(jìn)行綜合分析從而來判斷其是否存在，以及存在的范圍。

1）速度譜分析：因多次波的速度與產(chǎn)生多次波地層的速度相近，在速度譜上多次波通常表現(xiàn)為一組具有一定規(guī)律的能量團(tuán)。該組能量團(tuán)所指示的速度基本相同、小于相同時間一次波的速度。但由于多次波的存在，使得一次波能量團(tuán)集中性變差。

2）動校CMP道集分析：因為層間多次波速度小于與其相同時間的一次波速度，所以使用一次波速度對CMP 道集做動校正后，多次波通常會因動校正量不足而隨著偏移距的增大向下彎曲，尤其在中、遠(yuǎn)道上特性更為明顯。

3）疊加剖面分析：在地質(zhì)分層較少的地區(qū)，層間多次波在疊加剖面上的成像較有規(guī)律，通常會在小于其一次反射波2倍時間處開始出現(xiàn)；但在地質(zhì)分層較多地區(qū)，一次波與層間多次波在道集上互相交叉，成像時也互相影響，此類多次波在剖面上就不易被識別[1]。

QT 地區(qū)由砂礫巖強反射界面形成的層間多次波速度較低，與一次波互相影響，從疊加剖面上看難以識別（圖1），但疊前時間偏移剖面可清晰看出層間多次波的存在（圖6a中波組M）。此時需結(jié)合速度譜能量團(tuán)和動校正CMP道集的特征來判斷層間多次波的特點及分布范圍。圖2a 為該區(qū)CMP870處的速度譜，可以看到0.9 s后有一組能量團(tuán)規(guī)律性的出現(xiàn)，且該組能量團(tuán)指示多次波速度為2 100 m/s。圖2b為經(jīng)一次波動校正后的CMP 道集，在1.2 s 后出現(xiàn)了多組拋物線狀反射波組。根據(jù)對圖2a中多次波能量團(tuán)的分析認(rèn)為拋物線同向軸應(yīng)在0.9 s 以下出現(xiàn)，但由于該組多次波速度與一次波速度相近，且一次波反射信息豐富，導(dǎo)致二者互相影響，在道集上難以識別，因此，在0.9～1.2 s內(nèi)的多次波需通過與速度譜相結(jié)合來判斷是否存在。圖3為包含圖2中CMP870點的常速掃描疊加剖面，其疊加速度為2 100 m/s，0.9 s以下的水平同相軸主要為多次波，同相軸P 具有能量強、頻率低的地震反射特征，而在0.9 s之后出現(xiàn)了許多與同相軸P形態(tài)一致的同相軸M。根據(jù)地質(zhì)認(rèn)識，同相軸P所對應(yīng)的地層為強波阻抗的砂礫巖，同相軸M則是同相軸P的層間多次波。

圖2 共中心點870處速度譜及動校正道集Fig.2 Velocity spectrum and NMO gather at CMP870

圖3 采用2 100 m/s常速掃描疊加剖面Fig.3 Stacked section scanned at a constant speed of 2 100 m/s

2 層間多次波的壓制

多次波與一次波在Radon 域能夠?qū)崿F(xiàn)更好的分離，所以基于Radon變換的多次波壓制技術(shù)在實際地震數(shù)據(jù)處理中得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)求和路徑的不同，Radon變換分為線性Radon變換、拋物線Radon變換和雙曲線Radon 變換。拋物線Radon 變換具有多次波剩余時差較大時壓制效果好、對多次波和一次波分辨能力強、對近道缺失不敏感、保真性好等優(yōu)點；但仍存在多次波剩余時差較小時易損傷近偏移距數(shù)據(jù)，參數(shù)選擇不當(dāng)時產(chǎn)生假頻等缺點[5,7,8]。高精度Radon 變化法是在拋物線Radon 變換的基礎(chǔ)上優(yōu)化算法，引入稀疏約束條件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行稀疏加權(quán)，這樣就提高了一次波和多次波能量團(tuán)的聚焦效果，即提高了Radon變換的分辨率。運用此方法，可在保護(hù)一次波能量團(tuán)的前提下較好的切除多次波能量團(tuán)，實現(xiàn)對多次波更好的壓制及對一次波更好的保護(hù)，同時又減少或避免了由于空間采樣不足所造成的假頻現(xiàn)象，是目前拋物線Radon變化法中實際應(yīng)用效果較好的一種多次波壓制方法[9-13]。

在QT 地區(qū)進(jìn)行了多種層間多次波壓制方法研究，如FK域濾波、常規(guī)Radon變換和高精度Radon變換等（圖4），試驗表明，常規(guī)Radon 變換法壓制層間多次波后仍有殘余；FK 域濾波法易產(chǎn)生混波效應(yīng)，降低主頻；而高精度Radon變換法對多次波壓制效果明顯較好，在提高信噪比的同時保真度更高。

高精度Radon 變換法具體步驟是[1,5,7]：首先對速度譜、動校正CMP道集、一次波疊加剖面及常速度掃描疊加剖面的特征進(jìn)行綜合分析，從而確定包含多次波的范圍；然后選取包含多次波的CMP道集，使用一次波速度進(jìn)行動校正，通過實驗分析選擇合適的流程與參數(shù)，采用高精度Radon變換法壓制層間多次波；最后將壓制多次波后的CMP道集進(jìn)行反動校正，并將其與無多次波的CMP 道集進(jìn)行合并，恢復(fù)形成經(jīng)過壓制多次波后的常規(guī)地震數(shù)據(jù)，再通過重新速度分析，獲得更為準(zhǔn)確的疊加速度。

圖4 不同方法壓制層間多次波后動校正CMP道集Fig.4 CMP gathers after NMO correction that some different methods are adopted to suppress multiples

圖5 CMP870處層間多次波壓制后速度譜及動校正道集Fig.5 Velocity spectrum and NMO gather of velocity analysis after multiple suppression at CMP870

圖5為QT地區(qū)層間多次波壓制后的速度譜與動校CMP道集，與圖2相比，速度譜上多次波能量團(tuán)明顯減弱，一次波能量團(tuán)更集中；動校道集上彎曲同相軸明顯減少，一次波同相軸連續(xù)性更好。將壓制多次波前、后疊前時間偏移剖面進(jìn)行對比可知（圖6），壓制多次波后，反射波組R層間信息更加豐富，波組連續(xù)性明顯變好，復(fù)波現(xiàn)象明顯減少。再將層間多次波壓制前、后疊前時間偏移剖面與鉆井層位進(jìn)行對比可以看出（圖7），未壓制多次波的剖面上層間信息不連續(xù)，波組扭曲，無法正確認(rèn)識層位的展布特征；而壓制后的剖面信噪比明顯提高，有效波組連續(xù)性增強，層間弱反射波組產(chǎn)狀趨于一致，通過地震解釋、層位標(biāo)定，這樣就與實際鉆井更為吻合。

圖6 多次波壓制前、后疊前時間偏移剖面Fig.6 PSTM section before and after multiple suppression

圖7 層間多次波壓制前、后層位標(biāo)定Fig.7 Horizon calibration before and after multiple suppression

3 結(jié)論與認(rèn)識

1）QT 地區(qū)淺層發(fā)育砂礫巖，中深層發(fā)育多套火成巖，形成了多個強反射界面，使得層間多次波在整個QT地區(qū)廣泛發(fā)育，尤其是由淺層砂礫巖強反射界面引起的多次反射影響范圍大，且因與中淺層地層速度差異較小難以壓制。

2）QT 地區(qū)層位信息豐富，層間多次波與一次波互相干涉，在疊加剖面上很難判辨是否存在多次波，需結(jié)合速度譜和動校CMP 道集分析才能確定層間多次波的來源、特點及分布范圍。

3）層間多次波能否得到有效壓制是制約QT地區(qū)精細(xì)勘探的難點之一，經(jīng)試驗及實際應(yīng)用表明，高精度Radon變換法可有效壓制該區(qū)的層間多次波，提高地震資料的信噪比，改善成像效果，特別是通過優(yōu)化疊前道集、提高速度模型精度，能明顯提高地震成像質(zhì)量，從而有效提高勘探精度，這種方法可在類似地區(qū)的地震資料處理中選擇采用。