鄂南黄土塬探区多次波压制技术

2016-06-28马运利冯永强王哓哓

石油地质与工程 2016年2期

马运利，冯永强，李　新,王哓哓

(1.中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006;2.中国石油华北油田分公司地球物理勘探研究院)

鄂南黄土塬探区多次波压制技术

马运利1，冯永强1，李新1,王哓哓2

(1.中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006;2.中国石油华北油田分公司地球物理勘探研究院)

摘要：在鄂尔多斯南部黄土塬探区的煤层发育区，存在较强的层间多次波干扰，多次波与主要目的层反射波发生严重干涉，使目的层反射的波组特征发生改变，给地震资料的使用带来困难。由于煤层厚度及发育层数的不同，层间多次波呈现出了多周期、短周期的特点，给其消除工作带来很大困难，单独使用某一种压制手段很难有效消除层间多次波干扰。因此，在实践过程中研究应用了以拉东变换和模型道减去法为主、配合内切除叠加和叠后预测反褶积的组合压制手段，取得了较好的压制效果。

关键词：鄂南黄土塬；多次波压制；拉东变换；模型道减去法；预测反褶积

鄂尔多斯南部黄土塬探区蕴含丰富的石油资源，油藏类型以构造-岩性油藏为主，目前主要的勘探手段为地震岩性勘探。但在煤系地层发育区，地震资料普遍受到来自中生界直罗组、延安组煤层的影响，产生了较强的层间多次波，这是一种很难去除的常见干扰波[1]，对延长组目的层反射波产生干涉作用，特别是延安组多层系煤层形成的短周期多次波，对延长组反射结构特征和振幅特征的影响更为严重，往往导致错误的地质推断。因此，为了提高地震勘探精度，有必要对多次波进行识别和压制[2]。

1多次波特征

假设存在一个等效界面和一个实际界面，这个等效界面的一次反射波相当于实际界面的二次全程多次波。实际界面的法线深度为h，倾角为φ，旅行时为t，等效界面的法线深度为h′，倾角为φ′，旅行时为t′，接收点与激发点的距离用x表示，则根据地震波的传播规律可推导出多次波的时距曲线方程及其与一次反射之间的关系[2]：

(1)

式(1)表明，多次波在地震记录上表现为双曲线，特征与一次波类似。

当x=0时，由(1)式可得到二次全程多次波自激自收时间的表达式[2]：

(2)

另外，还可推导出[2]：

φ′=2φ

(3)

以此类推，可推导出m次多次波与一次反射波之间的关系[2]：

(4)

(5)

式(4)表明m次多次波反射的自激自收时间等于一次反射波的自激自收时间的mcosφ倍。当倾角较小时，多次波反射的自激自收时间近似等于一次反射波的自激自收时间的m倍。这是一个常用的识别近似为水平多次波的重要特征。

式(5)表明m次多次波等效界面的倾角等于一次反射界面倾角的m倍，这是识别多次波的另一重要特征。

2多次波的识别

实现对多次波的压制，首先要在地震资料中识别出多次波，才能有的放矢，准确选取合适的压制手段，获得理想的压制效果。针对鄂南探区的多次波发育特点，识别多次波主要有以下几种方法。

(1)根据多次波及剖面形态识别。通过对鄂南探区地震资料的统计，多次波的形态和煤层及其上下底层有关，通过统计发现，下凹形态是最常见也是多次波最为发育的一种形态。

(2)根据速度差异识别多次波。多次波速度一般与对应的一次反射波速度相近，而小于与其处于同一时间上的其他反射波。因此，在速度谱上多次波和相同位置上的反射波的互相关速度谱将聚焦于不同的能量团，根据这一特点，可将二者区分开来，从而识别多次波。

(3)根据自相关谱识别多次波。如前所述，当地层倾角很小的时候，各级多次波是等间隔出现的，即多次波按照一定的周期重复出现，这样对剖面进行自相关分析，在自相关谱上找到极大值按一定周期重复出现的位置就是多次波发育的位置，就可以利用剖面的自相关谱识别出多次波，同时还可以确定多次波的周期。

3多次波压制方法及效果

根据多次波的不同特性及识别方法，可以选择不同的压制手段。对于长周期多次波，由于其容易实现与一次反射波的分离，往往采用一种方法就能取得较好的压制效果。但对于短周期的层间多次波，由于分离困难，周期多变，压制起来就困难得多，往往需要采用多种压制手段在不同处理阶段进行组合压制，才能取得一定的压制效果。在长期的生产实践过程中，针对鄂南黄土塬探区地震资料层间多次波发育情况，逐渐形成了一套较为有效的组合压制方法，包括预测反褶积、拉东变换、模型道减去法以及内切除等。

(1)拉东变换。拉东变换是常用的多次波压制技术，在拉东域一次反射波与多次波可以实现较好的分离[3]。做拉东变换前，首先利用叠加速度对CMP道集进行动校正，此时一次反射相位被拉平，但多次波仍有剩余时差，且剩余时差随偏移距成抛物线规律变化。然后对动校道集进行抛物线拉东变换，将地震记录变换到拉东域，实现一次反射与多次波的分离，将含有多次波的道进行切除，之后再进行反拉东变换和反动校正，将数据恢复成CMP道集，就实现了多次波的压制。图1显示，拉东变换对中远偏移距的多次波有很好的压制效果。

图1　拉东变换去除多次波

(2)模型道减去法。首先把道集记录按照某一速度进行动校正，该速度略小于叠加速度，使得动校道集的反射波略微上翘，而多次波仍然向下弯曲。然后按照多次波倾角范围提取模型道，多次波等倾角位于该范围内的所有连续相位信息都被提取到了模型道中，然后将原始道与模型道相减，则原始道集中一定倾角范围内的多次波及其他连续相位被抵消，之后再进行反动校正，将数据恢复成CMP道集，实现多次波的衰减。图2显示了模型道减去法的去噪效果，结合后续叠加效果表明，该方法对多次波的压制效果较为明显。

(3)内切除法。拉东变换和模型道减去法对于中远偏移距的多次波具有较好的压制效果，但对于近偏移距多次波，由于时差很小，压制效果不理想。为消除近偏移距层间多次波对成像的影响，在叠加前经常采用内切除方法去掉部分近偏移距信息，使残留的近偏移距多次波无法进入叠加成像环节，从而达到压制的目的。而对于一次反射波，由于覆盖次数较高，且近远偏移距对成像贡献不是很大，所以去掉部分近偏移距信息对有效反射的影响不大。

图2　模型道减去法压制多次波

(4)预测反褶积。预测反褶积去多次波最主要的一点是基于多次波在地震记录中有时差的规律性[4-6]，即周期性。给定预测步长，该步长等于多次波周期，然后进行预测滤波，求出反射波一定周期的估计值，此估计值可认为是多次波的估算值，然后按照最小平方原理，最大限度地将多次波从记录中减去，则剩余结果就只保留了有效反射，从而达到消除多次波的目的。如图3所示，做完预测反褶积后，叠加剖面明显改善，真实的反射相位更加清晰，自相关剖面也证明剖面上周期性的多次波相位得以压制。