（地球探测与信息技术专业论文）组合叠加和时移地震中的信号一致性处理方法研究.pdf

s t u d y o ns i g n a lc o n s i s t e n tp r o c e s s i n gm e t h o d si n s t a c k - a r r a ya n d t i m e l a p s es e i s m i c at h e s i ss u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：s u nt i a n t i a n s u p e r v i s o r ：p r o f s u nc h e n g y u c o l l e g eo fg e o r e s o u c e sa n di n f o r m a t i o n c h i n au n i v e r s i t yo f p e t r o l e u m ( e a s t c h i n a ) 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：困：邋越日期：如o 年f 月f - 7 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门 ( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被 查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用 影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：麴：盥邋 指导教师签名：= 二；蕴 日期：讪j o 年r 月17 日 日期：勘声年厂月孑日 摘要 为了适应地震勘探对精度的要求，已经在资料的常规处理方面提出了很多室内资料 处理方法，但是仍不能满足复杂断块群精细地质解释的要求，必须通过单点高密度资料 进一步提高处理精度。随着油气勘探技术的不断发展和开发水平的不断提高，许多油田 相继发现并在不断开发，寻找剩余油和提高采收率变得越来越重要。时移地震技术作为 对油田开发动态进行监测的地震手段近年来也逐渐成为研究的热点。 根据高精度地震勘探与时移地震的研究现状及发展方向，结合实际资料中信号非一 致性对组合叠加和时移地震效果的影响等方面的研究，本文首先对信号非一致性的影响 因素从采集、处理等方面进行了归纳总结，对多种情况下的组合效应做了较为详细的分 析。然后从时间校正、振幅均衡、匹配滤波及相位校正方面阐述了信号一致性处理的基 本原理，介绍了互均化技术及其方法的改进，并通过理论模型分析了常规匹配滤波法存 在的问题，显示了改进的匹配滤波法的优点。针对储层速度变化对下伏地层产生的影响， 将图像处理中的m o r p h i n g 技术引入到信号一致性处理中，消除了与振幅变化耦合在一 起的时移的影响，突出了振幅差异，使得差值剖面能够更加真实地反映油藏流体的变化。 在方法研究的基础上进行了模型正演数据的一致性组合处理试验，模型试验表明， 一致性组合能够解决常规组合引起的高频衰减等问题，提高了道间相似性，展宽了资料 的频谱，同时一致性组合还能够削弱起伏地表以及地层速度的横向变化对组合叠加效果 的影响。然后对实际高密度资料进行了一致性组合的试处理，将一致性组合得到的资料 与常规组合对比可以看出，面波以及随机干扰能量削弱，有效波的能量相对增强。研究 表明，一致性组合能够保护信号的高频成分，保证在不降低分辨率的情况下提高地震资 料的信噪比。 将信号一致性处理方法应用于时移地震中实现了时移地震的互均化处理。通过模型 分析了时移资料差值响应反映出的流体变化情况，然后改变参数得到了非重复时移数 据，应用一致性处理方法进行互均化得到了较好的处理效果。本文还对实际的时移地震 资料进行了试处理，形成了提高陆上时移地震数据可重复性的处理流程。理论模型与实 际资料的处理效果验证了方法的可行性与有效性。经过互均化处理后的时移资料能够更 加准确地反映流体的动态变化。 关键词：组合叠加，时移地震，信号致性，匹配滤波，互均化 s t u d y o ns i g n a lc o n s i s t e n tp r o c e s s i n gm e t h o d si ns t a c k - a r r a ya n dt i m e l a p s es e i s m i c s u nt i a n t i a n ( g e o d e t e c t i o na n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f s u nc h e n g y u a b s t r a c t t om a t c ht h ep r e c i s i o no fs e i s m i ce x p l o r a t i o n , l o t so fp r o c e s s i n gm e t h o d sh a v eb e e np u t f o r w a r d b u tt h i sc a r l ts a t i s f yt h ed e m a n d so fs u b t l eg e o l o g i c a le x p l a n a t i o no fc o m p l e xf a u l t b l o c k s i n g l ep o i n th i g hd e n s i t yd a t as h o u l db ep u ti nu s et oi m p r o v ep r o c e s s i n gp r e c i s i o n w i t hd e v e l o p m e n to fo i la n dg a se x p l o r a t i o nt e c h n o l o g ya n dd e v e l o p m e n tl e v e l ，m a n yo i l f i e l d sh a v e b e e nf o u n da n dd e v e l o p e dc o n t i n u o u s l y s ol o o k i n gf o rr e m a i n e do i la n d e n h a n c i n go i lr e c o v e r yi sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t t i m el a p s es e i s m i cw h i c hi s t h es e i s m i cm e a n sa p p l i e dt om o n i t o rt h ed e v e l o p m e n to fo i lf i e l d ，h a sb e c o m i n gah o tt o p i c i nr e c e n ty e a r s a c c o r d i n gt ot h ed e v e l o p m e n ta n dp r e s e n ts i t u a t i o no fh i g hp r e c i s i o ns e i s m i ce x p l o r a t i o n a n dt i m el a p s es e i s m i c ，a n dr e s e a r c ho fs i g n a li n c o n s i s t e n c ye f f e c to ns t a c k a r r a ya n dt i m e l a p s es e i s m i c ，i nt h i sp a p e r , t h ef o l l o w i n gr e s e a r c h e sa r es p e c i f i c a l l yp r e s e n t e d f i r s t l y , w e s u m m a r i z et h ea f f e c t i n gf a c t o ro fs i g n a li n c o n s i s t e n c yf r o ma c q u i s i t i o na n dp r o c e s s i n ga n ds o o n ，a n da n a l y z et h ea r r a ye f f e c ti nm a n yc a s e se l a b o r a t e l y s e c o n d l y , w ei l l u s t r a t et h eb a s i c p r i n c i p l e o f s i g n a l c o n s i s t e n tp r o c e s s i n gf r o mt i m e c o r r e c t ，a m p l i t u d ee q u a l i z a t i o n ， m a t c h e d - f i l t e r i n g a n dp h a s ec o r r e c t i o n ，a n di n t r o d u c ee q u a l i z a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h e a d v a n c e dm e t h o d s t h e o r ym o d e lw a su s e dt o a n a l y z e t h e p r o b l e mo fc o n v e n t i o n a l m a t c h e d f i l t e r i n ga n ds h o wt h ea d v a n t a g e so ft h ei m p r o v e dm e t h o d m o r p h i n gt e c h n i q u ei n i m a g ep r o c e s s i n g i si n t r o d u c e di n t ot h e e q u a l i z a t i o no ft i m el a p s es e i s m i ct oe l i m i n a t e t i m e s h i f te f f e c tc o u p l i n gw i t ha m p l i t u d ed i f f e r e n c e s ，a n d a m p l i t u d ed i f f e r e n c e sb e c o m e n o t i c e a b l e s od i f f e r e n c es e c t i o nc a nr e f l e c tt h ec h a n g e so ff l u i di nr e s e r v o i rc o r r e c t l y c o n s i s t e n ta r r a yt e s t so fm o d e l i n gd a t aw e r et a k e no nt h eb a s i so fm e t h o d sr e s e a r c h m o d e lt e s t si n d i c a t e dt h a tc o n s i s t e n ta r r a yc a ns o l v et h ep r o b l e mo fh i g hf r e q u e n c y a t t e n u a t i o nc a u s e db yc o n v e n t i o n a la r r a y , e n h a n c et h es i m i l a r i t yb e t w e e nt r a c e sa n db r o a d e n s p e c t r ar a n g e a n dt h e e f f e c to fr e l i e fs u r f a c ea n d i r r e g u l a rl a y e ro ns t a c k a r r a yw a s i l w e a k e n e d b yc 。n s i s t e n ta 玎a y 彻c o n s i s t e n t a r r a yt e s t sw e r e t a k e n 。nr e a lm 曲d e ? 西t yd a t a c o m p a r e dt oc 。n v e n t i 。砌a 玎a y ，s 伽e w a v ea n dr a n d 。mn o i s ew e a k e n e d e 侬譬v ew a v e 蝴咖n e dr e l a ：t i v e l y w i t hc 。n s i s t e n t 绷y mr e s 沁h 灿w s 姒蚴舭? 鹏芝y c 。m 二n e n t sw e r ep r o t e c t e d , a n dt h es i 印a l t 0n o i s er a t i ow a si m p r o v e d 谢t h o u t 疵c t m g m e 目录 第一章前言1 1 1 国内外研究现状1 1 2 本文研究内容4 第二章地震信号非一致性影响因素研究6 2 1 常规组合方法分析6 2 1 1 常规组合效应及组合中存在的问题6 2 1 2 起伏地表对组合叠加效果的影响8 2 2 影响时移地震信号重复性的因素1 0 2 2 1 信号非一致性影响因素。1 0 2 2 2 时移地震信号处理的一般原则1 2 第三章信号的一致性处理方法研究1 3 3 1 信号一致性处理的基本原理1 3 3 1 1 时间校正1 3 3 1 2 振幅均衡1 4 3 1 3 匹配滤波。15 3 1 4 相位校正。1 5 3 2 一致性处理技术及其方法的改进1 9 3 2 1 常规匹配滤波算法1 9 3 2 2 改进的匹配滤波法2 1 3 2 - 3 基于误差准则和循环迭代的匹配滤波方法。2 2 3 2 4 基于奇异值分解的匹配滤波算法2 2 3 2 5 模型算例2 4 3 3m o r p hin g 技术在信号一致性处理中的应用2 7 3 3 14 d 调谐分析2 7 3 3 2m o r p h i n g 技术的基本原理2 8 3 3 3 时移分析与气油界面运动的估算3 0 3 3 4 模型试算一3 0 第四章一致性处理在高密度组合叠加中的应用3 3 i v 4 1 单点高密度地震勘探技术概述3 3 4 1 1 高密度勘探的概念及优势3 3 4 1 2 褶积方法在室内组合中的应用一3 4 4 2 高密度数据一致性组合方法3 8 4 3 模型正演数据的一致性处理试验4 0 4 3 1 波动方程正演数据4 0 4 3 2 射线方法正演数据一4 2 4 4 实际资料处理试验4 6 第五章一致性处理在时移地震中的应用51 5 1 理想情况下时移地震正演51 5 2 非重复时移地震正演及互均化5 2 5 2 1 激发主频不同。5 2 5 2 2 时间与频率存在差异的情况5 8 5 2 - 3 能量存在差异的情况6 0 5 2 4 相位存在差异的情况。6 0 5 3 模型试算6 4 5 4 实际资料处理6 9 第六章结论7 6 6 1 完成的主要工作7 6 6 2 取得的主要结论7 7 参考文献。7 9 攻读硕士学位期间取得的学术成果8 4 致谢8 5 v 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第一章前言弟一早月u 苗 高密度采集在保留高频信号的同时也保留了诸如面波在内的各种噪声干扰，需要在 室内完成组合叠加，这种组合叠加是以反射地震信号的一致性为条件的，只有这样，组 合叠加的效果才能优于野外组合资料。时移地震在寻找剩余油气藏方面发挥着重要作 用，应用它能否取得成功受地震资料本身的品质和不同时间资料一致性的影响。因此， 针对单点高密度资料组合道集内信号差异以及时移地震中不同时期地震资料可重复性 差的特点，研究室内一致性组合叠加方法以及时移地震的互均化技术，消除道间时差以 及相位差异对组合叠加效果的影响以提高勘探精度，分析数据间的信号时间延迟、能量、 带宽、相位以及波形的差异等，去除非油藏流体变化产生的影响，突出流体变化产生的 差异，然后通过差异分析，结合勘探区已有的地震勘探信息以及油气藏信息，进行剩余 油气预测。 1 1 国内外研究现状 与有效反射波存在明显视速度差异的规则干扰和其它的随机噪音是影响地震资料 信噪比的主要因素。因而在地震采集中通常采用野外检波器组合来压制面波以及随机干 扰。为了解决常规野外检波器组合引起的高频衰减、组内道间差异等方面的问题，在分 析影响组合叠加效果因素的基础上，针对单点高密度采集数据，提出了室内组合处理方 法。基于单点高密度采集，再进行室内组合的方法与常规的野外检波器组合相比，在压 制面波干扰以及随机噪音方面有一定的优点。研究表明，野外检波器组合响应受地表引 起的相位变化的影响。例如，在地表起伏地区，应用检波器组合技术会使地震信号失真。 在这种情况下，反射波会被拉伸，从而使得振幅能量减弱。另外，与地震波传播机制有 关的因素、检波器与大地的耦合等都会引起振幅的改变。因此，在这些地区使用单检波 器记录再进行室内组合能够在保持反射波信息保真度的同时提高资料的信噪比。由于在 室内组合之前可以对资料做相应的预处理，所以单检波器接收技术在地震资料采集和处 理，尤其是浅层资料采集和处理中受到普遍关注。 单点高密度资料的组合叠加技术近年来得到了较快的发展，国内外许多学者在这一 方面做了大量的研究工作【1 】【2 】【3 】。l e v y 等) k ( 1 9 8 7 ) t 4 1 对自动相位校正方法进行了研究。 e i s n e r 等( 1 9 9 0 ) 1 5 1 对相位分解方法进行了研究。到2 0 0 6 年，高密度采集技术在中国西部 准噶尔盆地中得到了应用，x i a o 掣引总结了高密度采集的优点，并且介绍了高密度采集 第一章前言 及其应用效果。p a n e a 和d r i j k o n i n g e n ( 2 0 0 8 ) 7 1 的研究表明，单点检波器采集技术与其它 技术( 如射线束形成技术) 相结合能够提高室内组合在压制噪音方面的有效性。 p a n e a ( 2 0 0 9 ) 【8 】对相位变化情况下的室内组合技术进行了分析，指出组合道集内相位的变 化会对地震反射波产生影响，而单检波器接收的室内组合法可以在组合前进行相位校正 处理而解决这一问题。在国内，郭向宇等人( 1 9 9 8 ) 【9 j 提出了子波剩余相位估计及校正方 法，即采取相位扫描方式进行子波估计及相位校正。刘金俊等( 1 9 9 9 ) 0 0 在以子波各个频 率成分与零相位子波相位差为常数的假设条件下，提出了子波相位谱消去法。陈必远 ( 1 9 9 7 ) 1 1 1 在时间和空间变化的条件下采用分频扫描方法实现了地震记录的常相位校正。 李合群等( 2 0 0 0 ) 1 2 】对利用双参数校正后的各道进行加权叠加，提高了资料的信噪比。另 外，孙成禹( 2 0 0 0 ) 1 1 3 1 对空变地震子波提取方法进行了研究。张广智等( 2 0 0 5 ) 【1 4 】提出了井 旁道地震子波的精细提取方法。曹务祥( 2 0 0 6 ) 1 5 】研究了单道接收地震资料的室内组合方 法，为单点接收地震资料的室内组合处理提供了技术基础。 随着许多油田逐步进入开发中后期，寻找剩余油和提高采收率越来越成为了其主要 的研究内容。时移地震是一种重要的油藏动态监测方法，在寻找剩余油和提高采收率方 面发挥着重要作用。资料的可重复性是时移地震技术顺利实现的关键之一。因此，时移 地震技术的应用对不同时间地震采集资料的一致性提出了更高的要求，也正因为如此， 一致性处理技术已成为时移地震处理的关键技术。时间推移地震成像理论假设：非储层 岩石的地震响应特征具有复测不变性，即在每次地震勘探中，非储层岩石的地震响应特 征不随时间而变化；仅当油气藏本身由于开发效应而导致地震响应特征发生变化。但是 实际的时移地震资料由于受采集、处理等因素的影响，资料的一致性很难达到。因此， 差值剖面上既包括由储层流体的变化引起的差异，也包括由于非油藏流体变化引起的差 异。需要通过特殊的处理技术，即互均化处理，消除由于非流体因素引起的变化，突出 储层流体产生的差异响应。国内外许多学者在这方面做了深入研究，主要采用的方法是 线性维纳滤波法。近些年又发展了非线性匹配滤波技术。 国外的时移地震互均化方法研究起步较早【1 6 】【19 1 ，并且应用时移地震已经取得了许 多成功的实例。r o s se ta 1 ( 1 9 9 6 ) 2 0 】分析了产生不一致的原因，将不一致分为时间、振幅、 相位、频率4 个方面，并模拟出这4 个方面的差异，同时对实际资料进行了处理。影响 时移地震数据差异剖面的因素有很多，大致可以分为数据采集和数据处理两类。h a r r i sp e ，bh e n r y ( 1 9 9 8 ) 1 2 1 j 研究表明，期望的由油气田开发措施而导致的地震响应差异与采集 和处理所引起的假象具有同样的数量级，这使时移地震差异剖面的解释变得十分困难。 2 中国石油大学( 华东) 硕上学位论文 应用互均化技术可以有效地消除数据采集与处理过程中的假象，突出时移地震差值剖面 上与油气藏中流体变化有关的地震响应。r i c k e t tj a m e s ( 1 9 9 8 ) 弘引总结了影响时移地震复 测不变性的因素主要有5 种：地层反射系数的变化；近地表及地表条件的变化： 不同的野外噪声；不同的数据采集参数；不适当的数据处理参数和处理流程。其中， 第一种情况反映了储层中因开发效应而引起的油气藏物性变化，利用这种地震响应差异 可以监测油气藏变化，数据处理应最大可能地保持其真实性；后面的四种情况与油气藏 物性变化无关，破坏了时移地震数据的复测不变性，是地震差异剖面上产生假象的原因。 x u r ih u a n ge ta 1 ( 1 9 9 9 ) 2 3 j 研究了提高不同时期时移地震数据一致性的处理方法。 t u c k e re ta 1 ( 2 0 0 0 ) 瞄4 j 利用归一化方法计算公式对实际资料进行了处理。r i c k e ae t a 1 ( 2 0 0 1 ) 口5 j 系统分析了影响一致性的因素，阐述了互均化算法，匹配滤波简要公式以及 算子长度设计标准，并给出了实例处理结果。a 1 i s m a i l iy ( 2 0 0 3 ) 1 2 6 】发展了基于神经网络 的非线性互均化方法。但工业界应用最多的还是线性化互均化方法。a l e x a n d r eb e r t r a n d e ta 1 ( 2 0 0 8 ) 1 27 j 对高分辨率、时移地震的可检测性与时移估计进行了研究，结果表明，高 频有利于提高分辨率和可检测性，并且能够提高四维分析；在研究中，首先引入四维调 谐的概念，并通过合成记录对其进行了说明，目的在于利用不同的频率检测重复性较差 的四维信号，然后利用不同方法对不同频率的数据进行时移估计，进而分析频率值为多 大时对于定量分析最有利。 近年来，国内学者在开展时移地震研究过程中应用并发展了互均化处理方法【2 8 】【州。 陈小宏( 1 9 9 9 ) 1 3 5 1 详细推导了互均化方法的计算公式。庄东海等( 1 9 9 9 ) 1 3 6 1 讨论了影响时移 地震重复性的因素，通过油田3 个先导性试验中所使用的资料处理流程的分析，对时移 地震处理的一般原则有了进一步的认识，指出互均化是时移地震资料处理的关键。邓怀 群等( 2 0 0 0 ) 1 3 7 】对互均化方法进行了介绍，在前人研究成果的基础上总结了叠后互均化处 理的基本步骤。胡英，甘利灯等( 2 0 0 3 ) 1 3 s 】【3 9 1 对水驱四维地震技术的叠后和叠前互均化 处理流程和方法分别进行了阐述，并分别介绍了叠后互均化和叠前互均化的优缺点。近 年来，随着时移地震的不断发展，也发展了许多互均化处理方法。金龙等( 2 0 0 5 ) i 4 0 】分析 了用于时移地震互均化处理中的传统匹配滤波算法的适用范围，指出该方法在滤波算子 的反算子为最小相位时效果最好，对该方法难以解决的混合相位问题，推导出通用公式， 并提出基于最小平方误差准则和循环迭代的求解方法。金龙等( 2 0 0 5 ) 4 1 】在已有研究成果 的基础上，针对时移地震互均化处理中的传统匹配滤波算法抗噪能力弱的特点，重新推 导匹配滤波方程，提出了基于奇异值分解的时移地震互均化方法，郝振江，陈小宏( 2 0 0 7 ) 第一章前言 【4 2 1 讨论了一种有效的时移地震互均化质量监控方法，用来评定时移资料的优劣及互均化 结果的好坏，能够为时移地震可行性分析及互均化处理流程带来一定的帮助，同时可以 起到很好的指导意义。凌云，黄旭日等( 2 0 0 7 ) 【4 3 】对非重复时移地震勘探进行了研究。苏 云等( 2 0 0 9 ) f 删利用采集时间相隔7 年的地震资料，基于时移地震资料非一致性分析，采 用互均化技术消除了非期望差异，反映出剩余油的分布特征。 1 2 本文研究内容 本文结合国内外现有的研究现状，对信号非一致性的影响因素进行了分析，讨论了 信号非一致性对组合叠加以及时移地震所产生的影响，针对信号的非一致性组合叠加与 不可重复性时移地震所带来的问题，主要研究了信号的一致性处理方法，将信号的一致 性处理技术用于高密度数据与时移地震资料处理中，进行了单点高密度一致性组合叠加 与时移地震的互均化处理。 第一章是前言，针对常规组合中引起的高频衰减及分辨率降低等问题，介绍了国内 外有关学者在高密度室内一致性组合叠加中所做的研究工作；鉴于时移地震在寻找剩余 油和提高采收率方面发挥的重要作用，对时移地震的国内外发展现状做了详细的调研， 并且重点阐明了国内外学者在时移地震的不可重复性问题方面的研究。 第二章阐述了地震信号的非一致性影响因素，详细介绍了常规组合效应与组合中存 在的问题以及起伏地表对组合叠加效果的影响，还介绍了影响时移地震可重复性的因素 与时移地震资料处理的一般原则。 第三章主要对信号的一致性处理方法进行研究。针对影响信号一致性的因素，从时 间、振幅、频率以及相位方面对信号进行一致性校正处理。重点介绍了一致性处理技术 及其方法的改进，从理论推导、模型试算及定性分析等方面对其做了较为全面细致的分 析，还针对地震信号的可检测性将图像处理中的m o r p h i n g 技术引入到信号的一致性处 理中，将差值剖面中的时移影响去除，从而突出了振幅的变化所产生的差异，得到了较 好的效果。 第四章进行了高密度一致性组合叠加方面的研究。对单点单检波器勘探的特点以及 单点室内组合的优势做了简要概述，选择合适的地质模型利用小网格进行了高密度数据 的正演，借助于信号一致性处理技术进行高密度一致性组合叠加处理，从而解决了常规 组合中引起的高频衰减以及分辨率的降低等问题，通过模型试算以及实际资料处理验证 了方法的正确性与可行性。 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第五章主要是时移地震的正演及一致性处理。首先选取合适的地质模型就含油气不 同的情况采用相同的参数进行时移地震的正演，得到能够正确反映油藏流体动态变化的 基础资料与监测资料差值，然后采用不同的参数模拟出具有时间、频率、能量以及相位 差异的波场记录，并在此基础上进行了互均化处理，理论模型与实际资料试处理验证了 方法的可行性与有效性。 第六章对论文的主要研究内容进行归纳总结。 第二章地震信号非一致性影响因素研究 第二章地震信号非一致性影响因素研究 引起信号非一致性的因素很多，就高密度室内组合而言，道间时差及相位差、起伏 地表、地层速度的横向变化、组内检波器间的误差等都会影响组合道间信号的相似性， 从而造成非一致性组合叠加，信号的高频成分受到削弱，影响了地震资料的分辨率。在 时移地震方面，信号的非一致性对时移地震的可重复性产生了影响，使得差值剖面不能 完全反映油藏的动态变化。因此，需要对信号非一致性的影响因素进行研究，从而为采 集和处理提供理论指导。 2 1 常规组合方法分析 2 1 1 常规组合效应及组合中存在的问题 为了压制面波以及随机干扰，野外地震资料采集通常使用各种类型的检波器组合模 式。但由于采集仪器带道能力增强，排列长度加长，使地震有效波视速度在远道减小， 并受到不同程度的检波器组合压制，尤其是对高频有效信号的压制。 对于组内距为缸的n 个检波器的组合，其组合频率响应为 肛粼 ( 2 - 1 ) 其中：屹为视速度；f 为频率。根据组合的响应曲线，组合旁瓣使干扰波发生泄露， 而组合的主瓣并非平直，使非垂直入射的地震波能量削弱。图2 1 是组合频率效应分析 图( 图中视速度为8 0 0 0 m s ，近似等于反射波的视速度，检波器个数为7 ，检波器间距 为5 m ) ，可以看出，随着组合频率的增加，地震波高频成分逐渐减少。 譬 豸o s 霸 图2 1组合频率效应分析 式( 2 1 ) 关于视速度的偏导数为 6 中国石油人学( 华东) 硕士学位论文 翌：c o s ( n ，r f a x v o ) 0 ( 2 2 ) 一= 一) iz - ，- 钆c o s ( 万厂缸化) 、7 由式( 2 2 ) 可知，组合频率响应函数中是关于自变量吃的增函数。所以，随着地震 波视速度的减小，组合的频率效应也呈非线性减小，并造成低视速度地震波的能量衰减。 由于地震波的视速度随炮检距的增加而减小，因此组合的高频衰减作用随炮检距的增大 而加强。 若原始炮集记录内子波的振幅和相位都相同，组合叠加会具有很强的压制噪声提高 信噪比的作用15 l 4 5 】。而在实际资料中，这一假设往往不能得到满足。其原因主要有两 点：同一道集内各子波存在时差；子波的振幅谱或相位谱存在差异。 常规处理中的时差校正处理技术能够提高组合叠加的效果，但它隐含着子波波形相 同这一假设。对子波波形，特别是相位差所造成的子波形态差异给组合叠加造成的影响， 目前还没有很好的解决方法。而同一道集内子波间的相位差会给时差校正技术带来误 差，其误差随相位差的增大而增加。这种误差会影响组合叠加的效果，特别是对分辨率 要求较高的目标处理层段。 图2 2 是从道集上拾取的道间时差与理论时差值的对比。从该图中可以看出，相位 差异对拾取的时差值的准确性有一定的影响。当道集中只存在时差、不存在相位差时， 拾取的时差值与理论计算得到的时差值相等，根据拾取的时差值进行校正得到的校正结 果则会非常准确。而当存在道间时差，同时也存在相位差异时，从道集上拾取的时差与 理论计算得到的时差之间存在误差，并且这一误差随着相移角度的增加也在增大。 t r a c e 鼽l t b e r 零相移 m o 。、矿相移 一- - - - 0 。 9 矿相移 一0 。1 3 矿相移 一0 。1 8 矿相移 理论时差值 图2 - 2 从道集上拾取的道问时差与理论时差值的对比曲线 相位差的存在所引起的误差在某些地区是不容忽视的，特别是对分辨率要求较高的 目标处理层段。因此，对相位和时差进行调整，不仅使子波形态得到某种程度的一致性 校正，而且所获得的时差也更趋真实，从而使组合叠加质量得到改善。 7 2lj约坫加5 0 鼍鎏 第二章地震信号非一致性影响因素研究 2 1 2 起伏地表对组合叠加效果的影响 对于组合问题的讨论，多数研究主要集中在信噪比与分辨率问题上，研究了组合对 资料采集的影响，而实际采集中一些现实条件对组合叠加效果的影响并没有得到很好的 解决，如倾斜和起伏地面上不同高程对组合的影响等。 考虑倾斜地面的情况，示意图如图2 3 所示，其中第一个检波器接收的振动方程为 f ( t ) ，则第二个检波器振动方程为f ( t a t ) ，a t 为时间延迟，以此类推，第疗个检波器 的振动方程为f ( t o 1 ) ，) ，组成倾斜地面上检波组合的振动方程 4 6 1 。为了便于同水 平地面的情况作比较，则有出= a xs i n a ：竺，其中r 到，的变化是高程幽引起的 v v 口 时差，屹为视速度。从图中可以得出a x 。= ( 缸) 2 一( ) 2 ，口为波前面与水平面间的夹 角，9 为倾斜地面的倾角，a x 为倾斜地面上的组内距，a x 是缸在水平面上的投影。 图2 3 倾斜地面上的检波器组合示意图 把组合视为滤波过程，对于平面简谐波e 一舢，滤波器输入谱为g ( c a ) ，输出的谱为 g ( 缈) ，则滤波器的特性 m ) - g ( 圳咖) = 委n - i 卢= 而1 - - e - 万n s 础 ( 2 - 3 ) 根据欧拉公式，可得其振幅和相位特性表达式，考虑组合后总振动的振幅与组合前 单个检波器接收到的振动的振幅的t 倍之比值表示组合的方向特性( 疗，) 和频率特性 ( 门，厂) ，即 8 中国石油大学( 华东) 硕上学位论文 c厂，址，=ikc缈，i，刀=丢霎孽；=而 c 2 4 ， 图2 - 4 为倾斜地面，= 5 、= 6 0 h z 简单线性组合的方向特性曲线；图2 5 为倾斜 地面刀= 5 、厂= 1 0 i - z 简单线性组合的方向特性曲线。横坐标与视速度有关。 图2 4 倾斜地面刀= 5 、= 6 0 h z 简单线性组合的方向特性曲线 0 0 0 40 6 ( 1 0 0 m s ) v a 图2 - 5 倾斜地面刀= 5 、厂= 1 0 h z 简单线性组合的方向特性曲线 图2 - 6 起伏地面上的检波器组合示意图 9 5o 豇业星仪号=霹 第_ 二章地震信号非一致性影响因素研究 当地表起伏时，如图2 6 所示，假设第一个检波器接收到的振动方程为g ( t ) ，第二 n - 1 个检波器接收到的振动为g ( t - “) ，第力个检波器接收到的振动为g ( t - “) ，令 厶= “，可得其组合响应特性为： ( 聆，f ，址) ：一1 刀 ( 2 - 5 ) 其中，o 为组合响应特性，厂为谐波频率，f 为时间延迟，r l 为检波器的个数。 由组合特性可知，检波器个数与相邻检波器高程差相同时，随着频率的降低，检波器组 合对较低视速度的地震波的压制效果较好。随着检波器个数的增多，组合的方向特性曲 线的通频带变窄，压制带的平均值降低，因此有利于压制低频、低速的面波干扰。在检 波器个数和地震波视速度相同的情况下，随着相邻检波器高程差的增大，组合特性曲线 的通频带变宽，压制带的平均值增大，对较低视速度面波的压制效果降低，相邻检波器 高程差的存在对不同视速度的地震波具有改造作用。 由于地表附近低降速带的存在，反射波的视速度一般较大，通常不会受到压制，但 在组合参数设计时，应确保有效波落入通放带。在地表起伏的情况下，不同的起伏高度 和起伏跨度对干扰波的压制效果存在差异。在起伏跨度相同的情况下，随着起伏高度的 增大，组合的方向特性值也在增大；在起伏高度相同的情况下，起伏跨度越小，组合的 方向特性越明显，这表明随着起伏高度的增大或者起伏跨度的减小，组合对地震波具有 一定的压制作用【4 7 1 。对于不同视速度的地震波，随着相邻检波器高程差的变化，压制带 变窄，而且压制带的平均值增大，因此，起伏地表相邻检波器高程差的变化越大，对面 波压制效果的影响也越大。起伏地表组合频率特性曲线的通频带随着视速度的降低向低 频方向移动，压制带的平均值增大，从而表明起伏地表的组合特性对面波的压制效果在 降低，而且组合确实存在对起伏地表的平均作用。 2 2 影响时移地震信号重复性的因素 2 2 1 信号非一致性影响因素 地震信号求差的主要目的是对油藏变化进行监测，为油藏管理提供直接的依据。在 油藏中进行的丌发措施会引起油藏物性的变化，所采集到的地震数据也会因此而产生差 异。利用这种差异可以对油气藏中流体流动、压力变化、温度变化以及由丌发措施引起 i o 中国石油人学( 华东) 硕f 二学位论文 的其他效应进行成像。 同一地区不同时期地震资料成像理论假设：非储层岩石的地震响应特征具有复测不 变性，即在每次地震勘探中，非储层岩石的地震响应不随时间而变化；仅当油气藏本身 由于开发效应而导致地震响应特征发生变化【删。数据的最终处理结果应具有两个重要性 质：非油气储集层的地震响应应具有复测不变性；储层中与开发效应有关的地震响 应差异异常应具有稳定性和可靠性。 影响地震数据复测不变性的因素可归纳为5 种：地层反射系数的变化；近地表 及地表条件的变化；不同的野外噪声；不同的数据采集参数；不适当的数据处理 参数和处理流程。第一种情况反映了储层中因开发效应而引起的油气藏物性变化，利用 这种地震响应差异可以监测油气藏变化，数据处理应最大可能地保持其真实性；后四种 情况与油气藏物性变化无关，破坏了地震数据的复测不变性，是地震差值剖面上产生假 象的原因。而非重复性因素会造成地震波在时间、振幅、频率和相位方面存在差异，如 图2 7 所示，是对这几种差异现象的描述。其中图( a ) 中的两信号存在4 个采样点的时移； 图( b ) 中信号2 的振幅为信号l 振幅的6 0 ；图( c ) 中信号l 的频率为3 0 h z ，信号2 的频 率为4 5 h z ；图( d ) 中信号l 为零相位的r i c k e r 子波，信号2 是对信号l 做了9 0 。相移后 的子波。 l ： i o 兰 皇 “二 腻善。移 ，。；1 戮 n 胁 ：髟： - ( 寸 ( | ) 时间差异 i 蕾即 簇 k 一信号2 疆i - - - t t 斌 n i 、： 丘蚓至：凝竹 ： i 呻 振幅差异 孺 八 一口 i 。 l 僵 一 一。w拶历 t i a r a st t _ k ) ( | ) 频率差异 ( b ) 相位差异 i 玺l2 7 存在不同差异的信号及其筹值 信号一致性处理技术可以保持数据的复测不变性，有效地消除差值剖面上的假异 第- 二章地震信号非一致性影响阗素研究 常，突出油气藏物性变化而产生的真实异常。 2 2 2 时移地震信号处理的一般原则 地震资料处理总的要求是相对振幅保持处理、高信噪比处理和一致性处理。其中一 致性处理的难度较大。尽管两块三维地震资料的采集和处理方式都一样，但由于一些非 储层变换因素的影响仍会使两次测量的地震特征有差异；采集类型和周围记录条件的不 同，使现有的地震资料之间存在差异；许多基础勘探、开采前的地震勘探资料采用地面 地震、拖缆勘探获得，其采集参数现在可能是无效的，因此，在处理中，必须比较和综 合利用所有震源、地面、海底或井孔资料，采用特殊处理方案，使数据与数据之间具有 可比性。为达到这一目的，在资料处