地震资料处理中交互速度分析的影响因素及控制方法

2020-11-17黄立良阎建国邓儒炳

物探化探计算技术 2020年5期

陈琪, 黄立良, 阎建国, 邓儒炳

(1.成都理工大学地球物理学院，成都 610059；2.新疆油田公司研究院，克拉玛依 834000)

0 引言

地震波传播速度参数贯穿于地震数据采集、处理和解释的整个过程[1]。自20世纪60年代多次覆盖叠加技术出现以来，速度分析就成为了地震资料处理流程中的必要环节[2]。速度分析的结果好坏直接影响成像的可靠性[3]。随着勘探技术的发展与进步以及勘探程度的提高，对地震数据的处理要求也越来越高[4]。

目前国内、外地震资料处理中，速度分析基本采用交互处理分析方法[5]，可以提供实时、人机交互的方式进行速度分析，大大提高了速度分析的效率。但是在针对实际资料的情况进行交互速度拾取时仍然需要采取适当的方法进行处理，充分考虑到影响交互速度分析结果准确性的因素及控制方法。

笔者从目前业界广泛应用的GeoEast软件地震资料处理与解释系统出发，通过对实际地震资料的交互速度分析和应用效果，探讨地震资料处理中交互速度分析的影响因素及控制方法。

1 交互速度分析的原理

地震数据交互速度分析是地震数据处理的关键环节，通过交互速度分析，可以从地震数据中提取地下介质的速度信息[5]。地震资料进行静校正、去噪、振幅补偿、反褶积等处理后，可得到适用于速度分析的数据体[6]，将该数据体按照CMP道集进行输入，并按照反射波旅行时公式进行动校正，统计道集内的各道的叠加能量或者相似系数，即可得到叠加速度谱或相关速度谱，通过对速度谱进行交互分析，可得到用于叠加和偏移的最佳速度参数[7]。

进行交互速度分析的动校正方法有三种，其基本原理如下[8]：

1)叠加速度分析的双曲线时差校正方法为式(1)。

(1)

式中：tx为叠前数据道上的旅行时间；t0为自激自收时间；x为炮检距；v为时刻的叠加速度。

2)双曲型叠前时间偏移更新速度分析方法为式(2)。

(2)

式中：tx为叠前数据道上的旅行时间；t0为自激自收时间；v为初始成像速度；v′为时刻更新速度；x为炮检距。

3)抛物线型叠前时间偏移更新速度分析方法

(3)

式中：tx为叠前数据道上的旅行时间；t0为自激自收时间；v为初始成像速度；v′为时刻更新速度；x为炮检距。

进行交互速度分析的相关速度谱计算原理如下：

1)按公式(1)对地震数据用速度进行动校正，得到式(4)。

Dv(t0，x)=D[tv(t0,x),x]

(4)

2)对每个样点时间处的地震数据计算叉积。

(5)

式中：N为地震数据的有效道数；G为地震道的叉积；D为动校正之后的地震道；i为计算时间。

3)对计算得到的叉积进行滑动平均

(6)

式中：L为滑动的时窗；C为计算的滑动平均值。

4)对所有可能的速度重复步骤1)、步骤2)、步骤3)，就得到了非归一化的互相关谱。

地震资料处理中交互速度分析的主要流程如图1所示。

图1 地震资料处理中交互速度分析流程

2 影响因素及控制方法

地震资料进行速度分析，主要是对该数据以一系列相同间隔进行速度扫描，以叠加能量或者相似系数等作为速度分析的准则制作速度谱[9]，通过对实际资料的应用，发现影响交互速度分析结果的好坏主要可以归结为以下几点：

2.1 资料噪声影响及控制方法

做好前期处理流程是得到较好的交互速度分析结果的前提。前期处理流程包括观：①测系统定义；②静校正；③去噪；④振幅补偿；⑤反褶积等处理。其中，去噪和反褶积处理是关键。去噪包括对原始资料中面波、线性干扰、异常振幅、低频或高频干扰进行处理，其中对面波的处理可以有效减少浅层干扰波，提高浅层分辨率(图2)。通过对原始资料进行频谱分析和干扰波速度分析，可以确定干扰波的主频及速度范围，从而设计合适的参数进行去噪。反褶积包括地表一致性反褶积和预测反褶积，其通过压缩子波的方式可以提高地震资料的分辨率[10]，使得地震剖面同相轴更细、连续性更好。若去噪和反褶积结果较差，会导致在进行交互速度分析时的有效波能量团明显不集中，且含有较多干扰波，难以得到可靠质量的速度分析结果，影响成像的准确性(图3)。

图2 前期处理前后炮集对比

图3 前期处理前后的速度分析界面对比

2.2 速度谱拾取间隔的影响及控制方法

合适的CMPline和CMP间隔是得到较好的交互速度分析结果的重要因素。在进行交互速度分析时，应当注意根据工区范围的大小，选取合适的CMPline间隔和CMP间隔。CMPline间隔和CMP间隔过大会影响动校正和叠加成像的质量，导致剖面波组特征不清楚、分辨率差，难以满足构造解释和地质现象的识别，不能满足精细解释、落实构造、岩性以及储层预测的要求；CMPline间隔和CMP间隔过小将造成交互速度分析工作量巨大，难以完成。本次在对实际地震资料处理中采用CMPline间隔为20，CMP间隔为200和CMPline间隔为10，CMP间隔为50分别进行交互速度分析，得到叠加剖面如图4所示。

图4 不同CMPline和CMP间隔的叠加剖面

通过对实际资料采取不同的CMPline间隔和CMP间隔进行交互速度分析，及叠加剖面对比可得到以下结论：在对实际资料进行处理时，一般可以采取CMPline间隔为20，CMP间隔为200进行速度谱的拾取；在地下地质情况较为复杂时(断层和潜山发育区)，可以采取加密的方法改善成像质量，CMPline间隔改为10到20之间，CMP间隔改为25到50之间；可以根据工区实际情况对不同地质情况的地层进行分块处理，设置不同的间隔进行交互速度分析。

2.3 异常速度影响因素及控制方法

由于地下复杂地质情况，速度变化规律不完全遵循常规的速度变化规律，出现速度异常，如地层压实条件下的速度变化规律、在地质情况复杂(含有潜山、大量断层发育)的区域等。因此在实际的资料处理中，必须基于地质模型，建立速度修改准则。针对地质情况复杂的地区(含有大量断层、潜山等地质现象)，应当对速度分析的结果进行多次修改，且不能仅根据能量团的位置进行交互速度分析。当目标区域潜山、断层大量发育时，地震波在传播的过程中会产生较大程度的衰减，导致其在目标区的能量远小于本身实际应具有的能量，这会导致目标区的能量团变弱，因此，在进行交互速度分析时，应当考虑到目标区域的地质模型情况，拾取速度应大于能量团处的速度，使得速度分析在复杂地质模型处的速度有着较大的变化(图5)。在地质情况复杂的区域进行交互速度分析时，一般应在地质模型的约束下进行速度分析。因为理论上讲，对于复杂构造区，速度的变化情况应该是三维的情况，即V=f(x,y,t),而叠加速度分析时，常采用只考虑的是每条线上速度随时间的变化情况，即V=f(x,t)。当遇到速度横向变化较大时，这种速度分析方法就会出现一些速度拾取不准，从而导致偏移成像不好的问题。因此，在不同的线上进行速度拾取也应当遵循目标区的地质情况，不能仅按照能量团的位置进行速度拾取，而应考虑到成像区的地质模型(如潜山内幕老地层速度横向变化往往大于速度谱能量团反映的速度变化)，以成像目标为依据进行速度的拾取，以便得到更加符合实际地质情况的速度参数。此外，针对地质情况复杂的地区，为了能够更加精细成像，应当在进行交互速度分析时，采用具有比常规速度拾取更加密集的CMPline和CMP间隔的方法进行速度分析。在地质情况较为简单的地区，应当在进行交互速度分析时控制速度的变化趋势较为“平缓”，使得速度分析从浅层到深层呈现稳步增加的现象，不能出现较多速度的负增长，以免发生错误。总之在地质情况复杂的区域应当结合目标区域的地层发育特点，并基于地质模型，建立速度修改准则，以便得到较好的潜山和断层成像结果(图6)。

图5 地质情况复杂区修改前后的速度分析界面对比

图6 速度修改前后的叠加剖面

3 实际资料处理效果

基于以上对交互速度分析的影响因素及控制方法的分析与实际应用，总结了地震资料处理中交互速度分析的优化流程，并根据这一流程对我国某地潜山构造的实际地震资料进行了处理。分别得到考虑了交互速度分析影响因素及控制方法，与未考虑交互速度分析影响因素及控制方法的叠后偏移剖面。从图7中可以看出，未考虑交互速度分析影响因素及控制方法所处理得到的地震剖面，整体分辨率差、浅层同相轴不连续、潜山分辨率不高、整体剖面信噪比差；而图8中考虑了交互速度分析印象因素及控制方法的叠后偏移剖面，波组特征清楚、浅层分辨率明显提高、潜山形态清晰、整体剖面分辨率较高。