YM区块低信噪比地震资料处理技术

张聪玲

(中国石油化工股份有限公司 西南油气分公司勘探开发研究院德阳分院,四川德阳 618000)

0 前言

Y M区块构造位于含油盆地的东南缘。工区总体为洼地和台地地貌,北部地势总体较高,最高海拔1 700多米,南部地形相对高差较大。工区地表条件复杂,区内有丘陵、沟壑、平顶山、平原、砾石区等。从原始单炮上看,资料品质整体较差,很难看到有效反射信号,不同位置单炮品质差异大。在工区中,各种噪音发育,信噪比低,并且原始单炮上初至信息少,几乎淹没在背景噪音中,高差突变严重,静校正问题突出。资料处理的主要目的层为萨尔组及其以下的基底。

通过上述分析以及该地区以前的处理解释成果,该区块主要存在以下三个问题:

(1)静校正问题严重。

(2)资料信噪比低。

(3)多次波发育。

1 静校正

工区地形变化相对高差较大,最大近600 m;地表条件复杂,激发岩性变化大,南部的部份地区第三系、白垩系地层出露,低降速层厚度变化大。从单炮上看,单炮信噪比低,有效反射信号弱。初至信息少,信噪比低的部份单炮初至不清晰,甚至被淹没在噪音中。在工区中,长波长静校正问题严重。

针对上述静校正问题,采用以下处理思路:

(1)充分利用近道初至信息,采用层析成像静校正反演近地表速度模型,主要解决中长波长静校正问题。

(2)对于部份未能解决的大静校正量,在CDP道集上采用非线性综合全局寻优静校正技术。

(3)利用反射波自动剩余静校正技术,消除短波长静校正量。

1.1 层析成像反演静校正技术

由于地表复杂,部份地区基岩出露,很多地方没有可追踪的连续的折射层。此外,一部份单炮在远道上根本无法拾到初至(见下页图1)。基于上述分析及该工区资料前期处理经验,没有选择常规的折射静校正,而采用层析成像反演静校正技术。层析成像反演静校正不受常规折射静校正层状介质假设的限制,利用直达波、透射波、绕射波、折射波等各种初至信息,反演近地表速度模型,它适应于地表起伏大,速度纵横向变化大的地区,甚至用于存在高速夹层的情况。

层析成像反演静校正综合利用各种初至信息,建立初始速度模型,通过射线追踪(正演)计算初至时间,并得到与实际初至时间的差,根据初至时间差进行反演,得出更新后的速度模型,最后根据反演得出的速度模型计算静校正量。在实际应用过程中,由于部份地区高差突变,观测系统发生变化,初至信息少(见图2),由此反演得出的近地表速度模型可靠性降低。针对这种情况,将叠加应用效果,反演速度模型,高速顶界面等结合起来,综合分析,反复测试,计算出合理的静校正量。

图1 工区部分原始单炮初至信息Fig.1 First arrivals of one raw shot in the study area

图2 工区某测线高程及初至信息Fig.2 First arrivals and elevation curve of one seismic line in the study area

图3是工区某测线层析成像反演静校正叠加剖面、高程静校正叠加剖面及老剖面的对比图。从对比中可以看出,低降速带引起的中长波长静校正问题得到了较好的解决。

1.2 非线性综合全局寻优静校正

复杂地区的静校正问题很难一次性解决。层析成像反演静校正虽然解决了大部份中长波长静校正问题,但受方法本身及初至信息的限制,部份大的静校正量未能解决。

图3 工区某测线层析成像静校正应用效果Fig.3 The application of tomography statics for one seismic line in the study area

非线性综合全局寻优静校正将最大能量法、模拟退火及遗传算法相结合,利用模拟退火根据概率指导进行双向搜索的技术,利用遗传算法的全局收敛能力和最大能量法的局部收敛能力,构成了综合全局快速寻优,求取静校正的方法。该方法适应力强,性能稳定,收敛较好,能解决复杂地区的(大静校正量)静校正问题。

结合工区资料信噪比低以及初至信息少的特点,在CDP道集上,利用SAGA综合全局寻优静校正技术,求取层析成像静校正未能解决的大静校正量。

图4为非线性综合全局寻优静校正的应用效果,从图4中可以看出效果很明显。

1.3 反射波自动剩余静校正

相对于中长波长静校正问题而言,短波长静校正问题不是很严重,利用反射波自动剩余静校正基本上可以解决短波长静校正问题。它在给定的时窗内或指定的层位上,按给定的倾角范围用优化CDP叠加的方法,确定能量较强的连续反射层,再根据所确定的反射层,用互相关的方法计算每个炮点、检波点的静校正量。通过反射波自动剩余静校正与速度分析的多次迭代,短波长静校正问题基本上可以得到了较好解决。通过上述一系列静校正方法,Y M区块的静校正问题得到了很好的解决。

2 提高信噪比

通过对原始单炮分析,工区主要发育的噪音有:面波、声波、脉冲、大值、高频噪音、线性噪音等。针对不同噪音的特点,采用不同的去噪方法,逐步分离、去除噪音,提高资料信噪比。由于原始资料信噪比较低,在处理过程中,合理掌握去噪分寸,在不损伤有效反射信息的前提下,努力压制各种干扰。

2.1 面波、声波、大值等强能量噪音衰减

在原始单炮中,针对强能量的面波、声波、大值、脉冲等噪音,采用叠前自动噪音衰减技术。叠前自动噪音衰减技术从“同一单炮记录中子波的形态是有规律的”和“子波在传播过程中的衰减是有规律的”这二条规律入手,统计上述二种规律,利用合理的算法,对不符合统计规律的地震数据进行修正——以达到压制噪音的目的。应用效果表明,该技术对上述噪音压制效果明显,具有保持振幅的特点。

图4 非线性综合全局寻优静校正应用效果Fig.4 The application of nonlinear global optimization statics

2.2 叠前线性噪音压制

工区原始单炮线性噪音发育,这些线性噪音视速度相对较大,能量相对较强,常用的F-K滤波方法容易产生混波现象。根据资料特点,采用模型法相干噪音衰减技术,它可以根据视速度、频率等参数,求取干扰模型并从原始记录中减去噪音。该技术不会损伤有效信号,能真正实现高保真去噪,有效地衰减线性噪音。

通过上述二项技术,大部份的噪音在叠前能得到有效地压制。

图5为叠前噪音衰减前、后的单炮对比,在尽量保护有效信号的前提下,资料信噪比有明显的提高。

2.3 叠后去噪

为了进一步提高叠加剖面的信噪比,首先采用F-X域的随机噪音衰减技术,根据频率～空间域随机噪音是不可预测的,而有效信号是可预测的特点,通过预测的方法对随机噪音进行衰减;然后采用F-K域滤波衰减剖面上残存的线性噪音。通过一系列处理,提高了剖面的信噪比,有效信号相对增强。

3 多次波衰减

下白垩统在全区均有分布,其岩性主要为碳酸盐岩、泥岩,并与白云岩、泥质灰岩和泥灰岩互层,在叠加剖面上对应为几个强反射界面。在强反射界面之间,多次反射易形成层间多次波。

根据多次波与一次波在周期性、视速度等方面的差异,采用近道内切(与速度分析、扫描结合起来),共中心点叠加,叠后预测反褶积等一系列方法,逐步压制多次波。

3.1 近道内切、共中心点叠加衰减多次波

共中心点叠加利用一次波与多次波之间的动校速度差异,通过一次波的同相叠加与多次波的非同相叠加,可压制掉一些多次波。共中心点叠加对远偏移距数据中的多次波衰减效果较好,但是却很难压制掉近偏移距数据中的多次波。针对近偏移距数据中的多次波,可采用中层、深层近道内切的方法,限制近道对叠加剖面的影响。速度是多次波与一次波的一个重要差异,将速度分析、扫描与近道内切结合起来,速度得到净化,有效波能量增强,更易求准一次波的速度。

经应用效果表明,近道内切;速度分析扫描,共中心点叠加相结合,是一种很有效地去除多次波的方法。

3.2 叠后预测反褶积衰减多次波

预测反褶积根据多次波的周期性和一次波的非周期性来衰减多次波,它最大的优点是不受一次波和多次波速度的影响,对近偏移距和零偏移距数据应用效果较好。在理论上,预测距离长度为一次波与所滤掉多次波之间的时间间隔,在实际应用中根据实际资料反复测试,采用最佳参数。

在处理中综合采用上述方法,多次波能得到较好的压制,确保了基底构造形态准确可靠。

图6为多次波衰减前后叠加剖面对比,从图6中可以看出,经过多次波衰减,基底构造形态更加清晰。

图5 叠前噪音单炮压制效果Fig.5 The shot comparison of pre-stack noise suppression

图6 多次波衰减前、后对比Fig.6 The comparison before and after suppressing multiples

4 结论

通过实际应用得出以下结论。

(1)静校正是低信噪比资料处理的关键和前提。针对资料特点,综合采用层析成像静校正,非线性综合全局寻优静校正,以及反射波自动剩余静校正,对静校正问题比较复杂(如高差突变,初至信息较少等)的资料应用效果显著。

(2)综合采用叠前自动噪音衰减技术及模型法相干噪音衰减技术,尽可能地在叠前压制各种噪音。结合叠后去噪技术,逐步提高信噪比。这些技术保真度高,由于资料信噪比低,应注意把握去噪分寸。

(3)采用近道内切(结合速度分析),共中心点叠加,叠后预测反褶积等一系列方法,逐步衰减多次波。上述方法假设一次波与多次波存在周期性、速度等差异,它对层间多次波压制效果显著。对于一些不满足上述假设,在复杂地质构造条件下产生的多次波,压制效果不显著。采用上述配套技术,有效地解决了Y M区块低信噪比资料处理中的难题,并取得了很好的处理效果。同时,该方法和思路对其它类似地区资料处理也是一个很好的借鉴。

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