基于反射波层拉平的绕射波分离与成像方法

蒋 波,赵金玉,邬达理,徐春梅,杨 楠,朱蓓蓓

(1.中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏南京211103;2.中国石化石油工程地球物理有限公司华东分公司,江苏南京210009)

在以碳酸盐岩缝洞储集体为主要地质目标的探区,为了实现对缝洞储集体的精确刻画,众多学者基于高精度地震勘探资料对储层缝洞系统的地震响应特征及其高质量成像进行了大量的研究[1-5]。但常规的地震资料处理主要是围绕着反射波进行的,按反射波处理流程和参数进行处理,绕射波的成像与反射波成像融为一体,优势能量的反射波占居了主导地位,不利于弱能量的绕射波处理品质的提高,从而不利于对孔洞等易产生绕射波的特殊异常体的刻画。为了提高对溶洞等地质目标体的刻画能力,有必要对绕射波信号单独进行成像处理。

由于绕射波通常是以弱波组、无明显规律可寻的形式与反射波共存于原始地震记录中,往往被强能量的反射波所掩盖。绕射波单独成像需要解决的主要问题是如何实现绕射波场的保幅分离和绕射波成像速度的提取及成像。当前国内外有关绕射波的性质、绕射波分离和成像方法的研究已经有很多报道:绕射波形态的理论分析[6]、地震勘探中的边缘绕射波及其动力学识别方法[7]、FK滤波方法分离地震绕射波和反射波[8]、基于PWD的绕射波波场分离成像方法[9]、局部倾角滤波和预测反演联合分离绕射波[10]、通过压制共散射点道集映射噪声改善绕射波成像分辨率[11]、通过双曲线Radon变换将反射波从地震记录中分离出来[12]等等。不同的绕射波分离与成像方法有其相应的适用条件,其优势和不足也不尽相同。

本文研究的目的和意义在于,基于常规的地震资料处理模块,通过采用巧妙的处理思路和技术路线,提出了一种基于反射波层拉平的绕射波分离与成像新方法,从而为在没有绕射波专用处理软件的情况下实现绕射波单独成像提供了一种可行的选择。该方法的应用条件是研究目标附近有较为平滑连续的反射标志层,比如在煤田开发中利用地震资料识别陷落柱位置的绕射波成像处理中[13-14]。将该方法应用于物理模型观测数据和三维实际地震资料的绕射波分离与成像处理,取得了较理想的处理效果。

1 关键技术及处理流程

基于反射波层拉平的绕射波分离与成像方法的特点是:在常规叠前时间偏移处理的基础上,再进行标志反射层位拉平时间信息提取、叠前炮记录反射波组拉平、反射波提取—减去法绕射波分离、反射波组反拉平,直接利用先前获得的叠前时间偏移速度场进行绕射波的偏移成像处理,快捷地获得绕射波单独成像的数据。其中的关键技术环节是叠前炮记录反射波组拉平与反拉平和反射波提取—减去法绕射波分离技术。

1.1 叠前炮记录反射波组拉平与反拉平

在常规预处理的基础上,通过从叠加数据体上对准备消去的反射层(孔、洞、缝发育的目的层附近的标准反射层)提取共深度点CDP对应的层位拉平时间信息,利用空间属性建立的共深度点CDP与炮集记录中各道记录的一一对应关系,完成将叠加数据体反射层位拉平时间信息映射到叠前炮集记录中各道记录上,以便进行三维数据体叠前炮记录的反射波组拉平和反拉平处理,为实现叠前数据每一炮记录的绕射波分离奠定基础。

1.2 反射波提取—减去法绕射波分离

绕射波信号单独成像处理中,反射波视为干扰波,消除得越干净越好。利用反射波提取—减去法具有不改变波组特征、有效绕射波损失小的优点。在静校正、地表一致性反褶积、去噪等常规预处理和叠前炮记录反射波拉平的基础上,根据炮集记录中反射波与绕射波同相轴轨迹的规律性几何差别,采用中值滤波或FK滤波等技术将强反射波提取出来,并从原记录中减去,从而实现绕射波的分离。即消除强反射波对能量较弱的绕射波的影响,以便后续绕射波的成像处理。

图1给出了物理模型观测数据绕射波场分离前(图1a)、后(图1b)的单炮记录对比,可见通过波场分离处理后,图1b中绕射波得到了很好的突显。

图1 物理模型观测数据绕射波分离前(a)、后(b)的单炮记录

1.3 绕射波的叠加

由于绕射波的成像速度与其附近的反射波的成像速度相当,所以可利用反射波信噪比高的优势,在预处理中获得较精确的反射波均方根速度,该速度场除了用于反射波成像处理外,同样也可以用于绕射波的成像处理。在分离出的绕射波记录的基础上,利用从叠加数据上提取到的反射层位拉平时间信息进行叠前绕射波炮记录的反拉平处理(等同于反射波组反拉平处理),抽回成道集记录后,可直接叠加获得消除了反射波的绕射波叠加数据。

图2a为物理模型观测数据的常规处理叠加剖面；图2b给出了物理模型数据波场分离后的绕射波叠加剖面。图3a为实际三维地震资料常规处理叠加剖面；图3b给出了实际三维地震资料波场分离后的绕射波叠加剖面。可见绕射波叠加剖面(图2b,图3b)中的强水平反射波组得到了很好的消除,分离后的绕射波场完整、信息丰富,振幅保真度高,满足后续的绕射波偏移成像处理要求。

图2 物理模型观测数据绕射波分离前(a)、后(b)的叠加剖面

图3 实际地震资料绕射波分离前(a)、后(b)的叠加剖面

1.4 绕射波分离与成像处理步骤及流程

基于反射波层拉平的绕射波分离与成像处理步骤如下:

1) 预处理(包括:解编、空间属性定义、静校正、振幅恢复、反褶积、去噪、速度分析、剩余静校正、动校正、叠加)；

2) 在叠加数据上对标准反射层进行拾取,提取反射层位拉平时间量；

3) 将做好动、静校正处理的CDP道集记录抽成炮集记录；

4) 利用提取好的层位拉平时间量,进行叠前炮记录反射波层拉平处理；

5) 利用中值滤波或FK滤波等技术将反射波提取出来,并从原记录中减去；

6) 将获得的绕射波炮记录进行反拉平处理；

7) 抽回到道集记录,进行叠加处理,获得消除了反射波的绕射波叠加成果；

8) 通过查看反射波是否压制干净进行质量控制；

9) 利用预处理中获得的反射波偏移速度场进行偏移处理,得到绕射波叠后时间偏移成果；

10) 选择对绕射波炮记录进行反拉平、反动校正、按炮检距分组处理；利用先前常规叠前时间偏移处理获得的偏移速度场,进行绕射波叠前时间偏移处理。另外，也可根据“串珠”反射成像效果,选择进行绕射波的偏移速度场的修正与调整处理参数,得到更高精度的绕射波叠前时间偏移成果。

图4为实现基于反射波层拉平的绕射波分离与成像处理的流程,可以看出，相关模块均为振幅保持的。

图4 基于反射波层拉平的绕射波分离与成像处理流程

2 绕射波成像处理效果分析

2.1 物理模型数据处理

图5是一个含不同尺度溶洞和裂缝的双层介质物理模型。上层为均匀介质,速度为1500m/s；下层为不均匀介质(背景介质速度为2300m/s),其中发育有5处不同尺寸、不同形状、相对低速的

溶洞和裂缝(其速度分别见图5中所示)。在物理模型制作过程中,在模型两层介质的接触面附近产生了一些不规则的小气泡,由它产生的绕射波也被观测记录下来。

图6a是在常规叠加剖面(图2a)基础上进行叠后偏移处理得到的偏移剖面；图6b是在分离处理后绕射波叠加剖面(图2b)基础上进行叠后偏移处理得到的偏移剖面。对比可见:图6a剖面中多处“气泡”现象被强反射波所掩盖(如2.05s附近),无法准确将它们识别出来；图6a剖面中“气泡”得到了较好的成像，但清晰度低。图6b剖面中对应“气泡”、裂缝和溶洞部位均得到了较清晰的地震成像。物理模型数据处理结果表明，应用本文方法处理获得的绕射波成像剖面对溶洞和裂缝的刻画具有明显的优势。

图5 含不同尺度溶洞和裂缝的地震物理模型

图6 物理模型观测数据绕射波分离前(a)、后(b)的叠后偏移剖面

2.2 实际地震资料处理

图7a为三维实际地震资料常规叠前时间偏移处理局部剖面,可见剖面中多处“孔洞”现象被强反射波所掩盖,给解释工作带来了不便,尤其是当“孔洞”出现在强反射界面附近时(如3.48s),则很难准确地将它们识别出来；图7b为绕射波叠前时间偏移剖面,可见剖面中的“孔洞”均被很好地反映了出来,“串珠”成像效果好,有利于正确识别和解释。实际地震资料处理效果证明了本文方法的有效性。

图7 实际地震资料绕射波分离前(a)、后(b)的叠前时间偏移剖面

3 结束语

在以碳酸盐岩缝洞储集体为主要地质目标的探区,在研究目标附近具有较平滑连续的反射标志层的情况下,采用基于反射波层拉平的绕射波分离与成像方法是行之有效的,可利用常规地震资料处理模块获得绕射波单独成像成果数据,从而消除强反射波对能量较弱绕射波的影响,提高地震资料解释的可靠性和孔、缝、洞等特殊地质目标的刻画精度。

参 考 文 献

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