二维地震数据的DMO方法研究

2016-06-27李辉峰刘翰林丁相虎辛良琦

石油地质与工程 2016年2期

关键词：倾角剖面校正

王　津，李辉峰，刘翰林，丁相虎，辛良琦

(1.西安石油大学地球科学与工程学院，西安 710065；2.河北省保定地质工程勘查院)

二维地震数据的DMO方法研究

王津1，李辉峰1，刘翰林1，丁相虎2，辛良琦1

(1.西安石油大学地球科学与工程学院，西安 710065；2.河北省保定地质工程勘查院)

摘要：随着油气藏勘探精度要求的增加，以及对数据处理效率和经济效益的考虑，常规的地震数据处理方法已不能很好地满足实际需要。为此,建立了二维地震情况下的DMO技术，并利用ProMAX软件对野外采集的二维地震数据进行处理，同时对DMO技术处理前后的地震剖面进行了对比分析，结果表明：DMO技术能够将非零炮检距的地震记录转换为自激自收零炮检距的地震记录，实现了共反射点叠加，改善了水平叠加的效果，消除了倾角因素对偏移成像的影响，使地震剖面较真实地反映了地下构造形态。

关键词：地震数据；正常时差校正；倾角时差校正；叠后时间偏移

目前，常规的地震数据处理方法一般采用叠后时间偏移，它是建立在零炮检距地震记录之上的，只能解决水平地层的反射层归位和绕射波收敛问题。当地层存在较大倾角时，共中心点(CMP)道集不再等价于共反射点(CRP)道集，共中心点道集中的反射波不再来自于地下同一反射点。

为了解决地层非零倾角对叠加效果的影响，最好的办法是叠前时间偏移[1]。叠前时间偏移在理论上取消了输入地震数据为零炮检距的假设，避免了正常时差校正(NMO)叠加所产生的畸变[2]，多次覆盖的地震记录偏移后的叠加是建立在非水平层状介质模型之上，是共反射点反射波的叠加，所以叠前时间偏移比叠后时间偏移在空间位置上的成像效果更加准确。但在实际地震数据处理中，虽然高性能计算机和微机群得到了快速地发展，但一般很少做叠前时间偏移。一是野外采集的地震数据量大，耗时、成本高;二是叠前时间偏移对于拾取速度的精度要求很高，这是不易解决的问题。三是叠前时间偏移只提供偏移剖面，而不产生中间产品——未偏移的剖面。一般而言，解释人员既希望提供偏移剖面，也希望提供未偏移的叠加剖面，以便在解释中能够互相参照[3]。

基于上述原因，为了解决倾斜界面的共反射点发散问题，克服(NMO)的倾角滤波效应，改善水平叠加的效果和提高倾斜反射波成像质量，从而发展了倾角时差校正技术。该技术是把动校正之后的数据先偏移到零炮检距位置上，然后进行叠加[4]。由于这种偏移是在动校正后、叠加前进行的，是把动校正后的数据偏移到零炮检距位置上，做了部分偏移工作，因此也称为叠前部分偏移[1]。为此，将DMO与NMO相结合，可将非零炮检距的地震记录转化为自激自收零炮检距的地震记录，该方法替代了叠前时间偏移，改善了复杂构造叠加剖面质量，使地震剖面更好地展示了地下的地质构造形态。

1DMO的基本原理

如图1所示，设地下有一倾角为φ的反射界面，地震波在S点激发，G点接收，炮检距为2l，M点为炮检距的中心点，与M点对应的自激自收反射点为F，地震波经NMO后所处的位置为E点，NMO后的自激自收时间为tn，真正的反射点为F1，与F1点对应的实际中心点为M1，t0是F1点处的零炮检距双程旅行时间。如果对倾斜反射界面的CMP地震记录只作NMO，则F1点处的反射波就被当作M点处的自激自收地震记录在E点成像，再经叠后时间偏移移至R点，这是水平地层NMO叠加偏移后的成像结果，显然是不正确的。因此，利用DMO技术将F1点处的反射波经NMO从E点移至E1点，再经叠后时间偏移归位到真正的反射点F1。

图1　二维DMO原理图

(1)

式中：tn——NMO后的自激自收时间，s；t——激发点S经反射点到接收点G的旅行时间，s；l——炮检距之半，m；ν——波的传播速度，m/s。

反射界面是椭圆在F1(x1，z1)点处的切线，其可用如下形式来表示(考虑z>0的半平面)：

(2)

由该方程即可求得M1点到反射界面的垂足F1为：

(3)

(4)

(5)

式中：d——线段长度，m；t0——M1点到反射界面的自激自收时间，s。

则(5)式就是DMO方程。因此，真正的反射时间t0可通过反射波的原反射时间tn和半偏移距l以及水平偏移距d计算得到，然后进行波场转移来实现DMO技术。此外，(5)式可改写为：

(6)

(6)式是DMO椭圆方程，DMO技术就是沿着该椭圆将图1中的E点偏移到E1点。

从倾斜地层的正常时差校正方程也可推导出倾角时差校正方程。如图2所示，单一倾斜地层的CMP道集的NMO方程为(Levin，1971)：

(7)

式中：h——炮检距之半，m；ν——波的传播速度，m/s；φ——地层倾角，度,t0=2h0/ν为共中心点处的自激自收时间，s；t——激发点S经反射点到接收点G的旅行时间，s。

图2　倾斜界面共中心点的几何关系

对(7)式变形得：

(8)

将(8)式分解为两部分：

(9)

(10)

其中，(9)式表示与倾角无关,仅与炮检距有关的水平地层的正常时差校正公式；(10)式为与倾角有关的倾角时差校正公式。

因此，(8)式表明倾角时差校正可分两步进行，首先执行NMO，将记录时间转换至tn；然后执行DMO，将tn校正到零炮检距时间。

2DMO处理效果的前提条件

为了能够消除地层倾角因素对地震数据偏移成像效果的影响，保证DMO技术处理效果的前提条件需要做到以下四点：

(1)提高静校正精度。静校正的质量直接影响后续的数据处理工作，在地表起伏较大的地区，利用常规的高程静校正方法已不能对野外采集的地震数据进行精细的数据处理。此外，叠加剖面的信噪比、分辨率以及叠加速度分析的质量受静校正好坏的影响。因此，采用初至折射静校正方法进行快速、准确地初至拾取，通过计算求得各炮点、检波点的静校正量来提高静校正的精度[5]。

(2)叠前去噪适度。由于深层反射信号较弱，原始地震记录上的面波及线性干扰波的能量较强。通过分析原始地震记录中各种干扰波在不同频率域中的具体表现特征，利用有效信号与干扰信号在频率域的差异进行处理，以最大限度地衰减各类噪声，保留有效信号。从而可以改善叠加效果，获得一个高信噪比的叠加剖面[6]。

(3)提高地震剖面分辨率。在地震数据处理中，提高地震剖面分辨率的方法是反褶积。反褶积的主要作用是压缩地震子波，减弱子波干涉效应，提高地震资料分辨率[4]。利用地表一致性反褶积消除由于地表激发、接收环境的变化对反射波波形和振幅引起的畸变，利用预测反褶积预测多次波，消除短周期鸣震和多次波干扰，从而提高地震剖面解释精度。

(4)DMO速度分析精确。在倾斜反射界面的情况下，利用常规速度分析使叠加信号加强的效果并不明显。当倾斜地层与水平地层的反射交叉在一起时，在空间某一点会存在倾斜反射叠加与水平反射叠加好坏的矛盾[7]。因此，在常规速度分析的基础上，对地震数据进行DMO处理，将共中心点面元近似转换为共反射点面元，然后在经过DMO处理的道集上再进行精细速度分析，获得与地层倾角无关的DMO速度，使其更加接近均方根速度。

3DMO的效果分析

利用ProMAX软件对某工区二维地震数据进行处理。该测线总炮数403炮，接收道数360道，道距30 m，最大覆盖次数108次，最小偏移距50 m，最大偏移距7 250 m，采样间隔2 ms，记录长度7 502 ms，下面给出该测线的实际处理剖面。

图3是DMO处理前后速度分析质量控制图。其中图3a是未作DMO处理的速度分析质量控制图，图3b是DMO处理后的速度分析质量控制图。从图3a和图3b对比可以看出，在时间深度为0～4 000 ms的地下大倾角浅层段，地震波传播速度较低，经DMO处理之后，其校正量较大，使得同一水平反射层的速度几乎趋于一致。由此知，倾角越大，DMO校正量越大；速度越低，DMO校正量越大。

图3　DMO处理前后速度分析质量控制图

图4为该测线的水平叠加剖面。其中，图4a是未作DMO处理直接作NMO水平叠加的剖面。从中可以看到：倾角较小的反射波同相轴在地震剖面上得到了较好的叠加成像，但在地震剖面上不能清楚地显示倾角较大的反射波同相轴(图中用红色线圈标注)。由于地层倾角较大反射波的CMP道集作了NMO后，不同炮检距的地震道存在不同的倾角时差，所以使得倾角较大的反射波同相轴叠加效果并不理想[8]。图4b是同一测线经DMO处理后的水平叠加剖面，从中可以看到，倾角较大的反射波同相轴的叠加质量得到明显地提高，应用DMO技术校正了由于地层倾角因素造成的非零炮检距地震记录，从而使得水平界面和倾斜界面的反射波同相轴都得到最佳成像。

图5是该测线的叠后时间偏移剖面，其中，图5a是未作DMO处理的偏移剖面，而图5b是DMO处理后的偏移剖面。对比可以看到，一些陡倾角地层(图中用红色圈标注)在DMO处理后的偏移剖面上显得更加清晰。