地震波逆时偏移低波数噪声相对保幅衰减技术

2023-02-13陈可洋

天然气工业 2023年1期

1.目的

地震波逆时偏移技术在复杂波场和复杂构造成像中具有显著的技术优势，是国际上地球物理科技工作者的研究热点和公认的终极成像手段之一，是复杂构造区实现油气勘探重大突破的核心物探技术之一。但逆时成像技术和其他深度域地震成像技术存在显著差异，其成像结果存在较强能量的低波数背景噪声。在相关成像过程中，利用炮检点波场行波分离的成像条件可以有效衰减大部分背景噪声，但在其最终叠加后的成像结果中低波数噪声能量依然很强，降低了复杂储层的刻画精度。在深度域相对保幅地衰减这种强能量的低波数背景噪声，恢复其掩盖的有效地震反射细节信息，实现复杂地质目标的高精度成像和油藏目标的准确刻画，是逆时偏移技术实现规模化应用的关键。

常用的拉普拉斯去噪方法和高通滤波方法均具有较好的应用效果，但前者去除的残差信号里包含较强能量的有效信号，且对地震随机噪声较为敏感，因此其保幅性较差；而后者采用逐道处理方式，处理结果存在道间能量痕迹，且滤波参数不合理时还会存在谐波干扰，平面属性上引入一定的能量不均匀性，从而影响成像结果的精度和可靠性。因此，笔者提出了地震波逆时偏移低波数噪声相对保幅衰减技术。基于低波数噪声具有平滑的背景趋势特征，首次从热力学领域引入扩散滤波方法，通过对含背景噪声的逆时偏移数据体进行全局多次迭代处理，最终衰减掉的背景噪声不含有效信号，反映的是数据的全局背景趋势，并恢复了掩盖在该全局背景噪声之下的有效反射信号。

2.方法

首先，建立了一种针对逆时偏移低波数背景噪音的相对保幅衰减方法，即扩散滤波方法，其基于叠后深度成像数据体的全局非线性迭代去噪方法，可以有效解决现有技术的瓶颈问题，适合于深度域地震偏移数据体中低波数背景噪声和有效反射信号的相对保幅分离。该方法主要受迭代次数和扩散系数2个关键参数控制，能够相对保幅地恢复掩盖在强能量低波数背景噪音之下的有效地震反射细节信息，实现对复杂地质目标的地震精细刻画。

同时采用部分线数据输入和临时输出存储的优化策略，突破了计算节点内存大小的限制，编程研发形成了如下高效的、相对保幅的低波数噪音衰减技术模块：

技术模块及脚本作业：ckydiffusion sgyin=input.sgy sgyoutref=noise.sgy sgyoutsca=signal.sgy diffupara=1.0 internum=100key=IL,XL,X,Y map=9,13,73,77 rm fl ag=1 tmpdir=/tmp/

其中，ckydiffusion表示研发的模块名；sgyin表示输入SEGY格式的数据体文件名；sgyoutref表示输出的SEGY格式低波数噪音文件名；sgyoutsca表示输出的SEGY格式有效反射信号文件名；diffupara和internum为本文技术的2个关键参数，分别表示扩散系数和迭代次数；tmpdir=/tmp/ 代表作业临时输出文件夹名，这一选项突破了计算节点受内存大小的限制，适应海量数据体处理；rm fl ag代表在作业结束后临时存储文件夹是否保留（1）或删除（0），同时允许同一节点运行多个作业并共用一个临时文件夹。

3.作用和效果

理论模型验证了该项技术的准确有效性（图1），并在大庆探区15个以上实际地震工区进行了推广应用（图2），实现了走滑断裂构造的高精度成像、火山岩和砂砾岩等复杂目标精确成像、复杂断裂及潜山内幕的清晰成像、海相碳酸盐岩滩体准确成像，有效支撑了油气规模增储和勘探发现。该项技术已获得授权发明专利1项（专利号：ZL201811184185.0）、软件著作权1项（著作权编号：2019SR1108439）、大庆油田公司优秀专利二等奖、并作为创新点之一由中国石油和化学自动化行业科学鉴定为国际先进水平和科技进步二等奖。成像数据体处理后具有保幅性更高、去噪结果不改变相位、对随机噪声的敏感性低、对井波形相关系数更高、平面和剖面上能量相对关系得到保持、不存在横纵向处理痕迹、处理效率能够满足实际生产应用周期需求（平均1～2天/工区）等诸多优点。该项技术有效克服了常规低波数噪声衰减方法的缺陷，解决了当前复杂构造深度域成像中的一个关键性和共性问题，是当前复杂地质目标高精度逆时成像技术的有效补充，具有广阔的应用前景。