（地质工程专业论文）滩浅海高精度三维连片处理技术研究及应用.pdf

滩浅海高精度三维连片处理技术研究及应用 司娟娟( 地质工程) 指导教师：张军华( 教授) 摘要 胜利油田滩浅海地区一直足胜利油田的油气富集区，自上世 纪八十年代以来，先后发现了埕岛、桩西、孤东等油田，实现了 胜利油田油气产量的大跨越。但原有的三维地震资料面积较小， 各区块问存在着明显的幅值、频率、相位等方面的差异，边界效 应也非常明显，不能满足精细勘探、深层勘探和滚动勘探的需要。 而如果重新进行统一方法的地震采集，又需要投入巨额资金。因 此，用已有的三维资料，进行高精度三维连片处理，无疑是解决 以上问题的捷径 滩浅海地区地表条件复杂，原始资料差异较大，信噪比变化 大，施工方式多变，如何将陆地、滩海、浅海资料有效进行拼接 处理是一项复杂的系统工程。本文结合实际地质目标。有针对性 地研究了网格归一化、多域复合去噪、资料一致性处理、海陆联 合静校正等1 1 项关键技术文章还建立了适合滩浅海资料连片 处理的处理流程，并以埕北3 0 和桩海三维连片为例进行了实际 应用，取得了良好的效果。论文所用方法技术及处理流程，对于 今后胜利探区和其它油田类似工区的三维连片处理，有一定的借 鉴作用。论文最后还建议对不同网格道集的重构、连片深层资料 的处理作深入的研究，对于空白带和不适宜做连片三维的资料建 议重新进行采集或进行相关处理。 关键词：频率差异，面元均化，边界效应，连片处理，剩余 静校正 r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fh i g h a c c u r a c y3 d j o i n tp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yi nb e a c h - s h a l l o ws e a b y s ij u a n j u a n ( g e o l o g i c a le n g i n e e r i n g ) d i s s e r t a t i o ns u p e r v i s o r ：z h a n gj u n h u a ( p r o f e s s o r ) a b s t r a c t b e a c h - s h a l l o ws e ai sa l w a y so i l & g a se n r i c h e da l g ai ns h e n g l io i l f i e l d s i n c e g s o s , o i l f i e l d si n c l u d i n gc h e n g d a n ，z h u a n g r aa n dg u d o n gw e l e d i s c o v e r e ds u c c e s s i v e l y , al a r g es p a no f o i l & g a so u t p u ti sa c h i e v e d a l o n gw i t h e x p l o r a t i o nd i f f i c u l t yi n c r e 舔i n hd i f f i c u l t yo fo i l & g u se x p l o r a t i o ni sm o r ea n d n s e r i o u s o i l & g a se x p l o r a t i o ni sg r a d l l a l l yd e v e l o pt o w a r di n t e g r a t i o nd e e p l a y e rw i t h3 dp r o s p e c ta r e a , t h em a i nd i r e c t i o nf o rt h ef u t u r ee x p l o r a t i o ni st o s e a r c hf o rl i t h o i o g i cr - , t v o i t , s u b t l er e s e r v o i r , b u r i e dh i l lr e s e r v o i ri nd e 印 l a y e r b e c a u s ea r e ao f 晰g i i l a l3 ds e i s m i cd a mi sl i m i t e d ，o b v i o u sf r e q u e n c y a n dp h a s ed i f f e r e n c e se x i s tb e t w 嘲b l o c k s , b o u n d a r ye f f e c ti sa l s oe v i d e n t t h e s ed i s a d v a n t a g e sa r e o b v i o u s l yn o ts a t i s f i e d w i t l l 丑l ：k l v ee x p l o r a t i o n r e q u i r e m e n t i fs e i s m i cd a mi sr e - a c q u i r e dw i t hu n i t e dm e t h o d ，a l li m m e n s e a m o u n to f f u n di sn e e d a ne f f e c t i v es h o r t c u to f r e s o l v i n ga b o v ep r o b l e m si st o c o n d u c tm e r g e3 dp r o c e s s i n gt h r o u g hh i g h a c c u r a c yp r o c e s s i n gt e c h n i q u e a st h es u r f a c ec o n d i t i o ni sc o m p l e xi nb e a c h - s h a l l o ws e a , d i f f e r e n c e b e l w e o no r i g i n a ld a t ai so b v i o u s ，s nc h a n g ei ss e r i o u s ，f i e l da c q u i r e dm a n n e r v a r i e d h o wt oe f f e c t i v e l ym e r el a n d b e a c ha n ds h a l l o ws e ad a t ai s c o m p l i c a t e ds y s t e me n g i n e e r i n g c o m b i n e dw i t ht h en e e do fp r a c t i c a lp r o d u c t i o n , w ea n a l y z et h em a i n t e c h n i q u e sd u r i n gh i g h - a c c u r a c y3 dm e r g ep r o c e s s i n go fl a n d , b e a c ha n d s h a l l o ws 龃d a t a , i n c l u d i n g ：1 ) c o m p o u n dn o i s ea t t e n u a t i o ni nm u l t i - d o m a i nt o r e s o l v ec o m p l 懿i n t e r f e r en o i s e ；2 ) f r e q u e n c y , p h a s ea n dt m e r g ym a _ t c h p r o c e s s i n gt or e s o l v ec o n s i s t e n c yp r o b l e m ；3 1g r i dn o r m a l i z a t i o np r o c e s s i n g 协 r e s o l v eb i n n i n gi r r e g u l a r i t y , u n u n i f o r m i t , o fc o v e r a g en u m b e ra n do f f s e t i n t e g r a t e dt h es t u d yw i t hp r a c t i c a la p p l i c a t i o n , w ec o n d u c th i g h - a c c a r a c y3 d m e r g ep r e c n s s i n gi nc h e n g b e i3 0a n dz h u a n g l ia r e a , a n dg o o dr e s u l t i s a c h i e v e d t h 姒咄t h er e s e a r c h , as e to fe f f e c t i v eh i g h - a c c u r a c ym e r g e p r o c e s s i n gf l o wi nb e a c h s h a l l o ws e a i sc o n c l u d e d , i tw i l lb eag o o dg u i d et o m e r g ep r o c e s s i n go f p r a c t i c a ld a t ai ns h e n g l ip r o s p e c t a t e & k e yw o r d s ：f r e q u e n c yd i f f e r e n c e ，b i n n i n ge q u i l i b r a t i o n , b o u n d a r y e f f e c t , j o i n tp r o c e s s i n g ，r e s i d u a ls t a t i c 独创性声明 本人声明所呈交的论文足我个人在导师指导下进行的研究工 作及取彳导的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：辨年d - 月习日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借 阅：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印 或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 翌盘醺5 。沁嵋年s 月土日 导师签名： 季圣垂绛 - 2 - 二年 乡月；夕日 中国石油大学工程硕士学位论文第1 章前言 第1 章前言 三维数字地震勘探是目前世界上应用最广的油气勘探技术。它不仅 能够解决简单的构造油气藏的勘探问题，而且对断块油气藏、地层和岩 性油气藏的勘探也有其独到的作用。 胜利油田的三维地震勘探始于7 0 年代，距今已有3 0 多年的发展历 史，期间已完成了2 0 0 多块三维资料的采集、处理与解释工作。可以说， 以上三维工区已基本上覆盖了济阳坳陷及滩海的重点油气区。但由于受 不同时期的勘探认识、资金、设备等因素的限制，以往地震采集、处理 以及解释均是分区块实旌的，这就不可避免使各个区块资料在频率、相 位、极性、时差等方面存在差异，同时使各区块在边界上产生失真、不 匹配等现象，严重时会影响区域地质规律的统一认识，错失有利的勘探 开发目标。随着油田勘探开发的进一步深入，“邮票式”小三维的不足 之处已日渐凸现出来，影响着油田对整个济阳坳陷的整体评价和资源的 开发，进而影响胜利油田乃至中石化集团公司上游的油气生产。 本文在进行广泛的有关文献调研的基础上，首先阐述了高精度三维 连片处理的重要性、难点和核心问题，然后系统地阐述了高精度三维连 片处理的l l 大关键技术，即：1 ) 连片三维不同施工方向和网格统一定 义技术；2 ) 陆地至浅海资料一致性处理技术，包括振幅、能量、相位 等一致性处理技术；3 ) 基于不同信噪比资料的复合多域去嗓技术；4 ) 提高分辨率处理技术；5 ) 三维面元均化技术；6 ) 不同观测系统三维综 合拼接技术；7 ) 海陆联合静校正处理技术：8 ) 地质模型研究及区域速 度分析技术；9 ) d m o 在连片三维中的应用技术；i 0 ) 多类型偏移方法及 其组合偏移技术；i i ) 处理解释一体化技术。在此基础上，建立了适合 滩浅海地区的三维地震资料连片处理流程，并以埕北3 0 滩海过渡带连 中国石油大学工程硕七学位论文第1 章前言 片和桩海海陆三维连片为例，进行了实际资料处理。其中，桩海连片是 目前全国面积最大( 1 5 0 0 平方千米) 、区块最多( 2 3 块三维) 、难度最 大( 涉及陆地、过渡带、滩海、浅海等地区) 的地震资料连片处理。 通过连片三维资料的重新解释和评价，已找到了新的、多个有利圈 闭，为油田的增储上产做出了贡献，体现了三维连片处理、解释的巨大 潜力。本文所用方法技术和连片处理流程以及取得的实际成果，对于今 后胜利探区和其它油田类似工区的实际资料连片处理、解释，将有一定 的借鉴作用。 2 中国石油大学工稃硕士学位论文第2 章高精度三维连片处理的意义和难点 第2 章高精度三维连片处理的意义和难点 2 1 高精度三维连片处理的发展历程 地球物理勘探最初可追溯到1 8 8 8 年，当时b a r o nr o l a n dv o n e o t v o s 用扭秤作为重力观测工具来勘测地下地质构造。地震勘探，其理 论可以追溯到1 6 7 8 年的虎克定律。其最早应用是折射波法勘探，1 9 2 4 年 德克萨斯的哥尔夫油公司用折射波法发现了休斯顿北西部的o r c h a r d 穹 隆。此后，地震勘探逐渐发展与完善。2 0 年代末，地震勘探传向其它国 家：1 9 2 7 年传到波斯( 伊朗) 和委内瑞拉；1 9 2 9 年传到澳大利亚；1 9 3 0 年传到荷兰东印度群岛。回顾地震发展历程，使人深深感到这种技术始 终处于不断改进、飞速提高的过程之中，并自始至终贯穿着勘探精度的 不断提高。 地震勘探已实现了五次飞跃2 1 ，应该说，从7 0 年代后期发展起来的 三维地震勘探技术才实现了勘探精度的真正飞跃，油气勘探的目标也从 简单的构造油气藏逐步地转向了断块油气藏、地层和岩性气油藏。8 0 年 代以后，地震勘探得到了全方位的发展，无论是采集仪器的制造( 千道、 万道地震仪) 、资料的室内处理( 超级计算机、微机集群) ，还是解释工 作站( g e o f r a m e 、l a n d m a r k 、e p o s 等) 的广泛使用，都表明地震勘探基 本形成了一个完整的工业体系。 三维连片处理，英文可以翻译为“3 dj o i n tp r o c e s s i n g ”、“3 d c o n t i n o u sc o v e r a g ep r o c e s s i n g ”、“p i e c i n gt o g e t h e rv a r i o u s3 d d a t as e t s ”，在s e g 文献厍中几乎找不到相关文献。国内已有部分应用， 但多始于9 0 年代末和2 l 世纪初。例如，胜利油田在1 9 9 8 年，探索性地完 成了东营中央隆起带三维地震数据的连片处理( 6 3 0 k m 2 ) 3 1 大港油田 中国石油大学工程硕士学位论文第2 章高精度三维连片处理的意义和难点 2 0 0 0 年，通过板桥一一北大港地区连片三维资料的处理，获得深层潜山 的准确成像，为部署千米桥潜山油气藏发现井一板深7 井提供了可靠 依据m 。江汉油田2 0 0 1 年，将潜江凹陷西部斜坡带的石桥，习家口，长 湖，借粮湖四块三维资料进行连片处理“1 。大庆油1 ：1 1 2 0 0 0 年，对乌l 一 海参4 井区和铜钵庙地区三维资料进行了连片处理，取得了很好的处理 效果1 随着油田勘探开发的进一步深入，应该说，三维连片处理已成 为各油田拓展勘探领域、实现精细勘探的重要手段，并将在油田增储上 产中发挥越来越重要的作用。 2 2 高精度三维连片处理的意义 尽管如此，“邮票式”小区块三维地震在实际应用中也暴露了一些 难以克服和解决的问题，包括： 1 、“邮票式”三维地震处理，通常面积比较小，室内处理时大倾角 地层以及中深层资料无法准确偏移归位。如桩西潜山、埋南大断层以及 内幕构造的成像等。小区块根本无法解决； 2 、处理时不可避免存在边界效应，小区块三维边界附近不能够准 确成像，严重影响解决地质问题的能力。综合考虑偏移以及地质因素的 影响，。邮票式”三维资料的边界效应相当严重，如桩海连片边界效应 可能占到一次面积的3 0 左右，东营中央隆起带的边界效应近1 2 0 平方千 米： 3 、由于各三维区块处理的时间跨度大，应用的处理软件，处理技 术以及处理手段各不相同，势必造成各三维区块的振幅、频率、相位等 差异较大，不便于统一的解释分析，如桩海连片中飞雁滩、老河口三维， 1 秒左右有效波主频在3 0 h z 左右，而海港东三维2 秒以上有效波主频有 4 中国石油大学工程硕士学位论文第2 章高精度三维连片处理的意义和滩点 6 0 h z 左右，其它三维资料却在3 0 5 0 1 1 z 之间； 4 、资料网格、施工方向不同，“邮票式”三维地震资料难以统一解 释分析，如胜利探区大多数三维是南北向施工，而东营城区东西向施工， 桩西、老河口北东向施工。 由于以上种种原因，用“邮票式”三维作勘探开发的评价必定会失 去许多重要信息。墨西哥湾由不同公司、不同年代聚集的一块块“邮票 式”补丁三维已经给该区的勘探开发带来了很多问题，为此关于三维地 震的发展闯题，石油工业界提出了区域大三维的概念，即三维应着眼于 大区域，这样才能发现更多的石油地质储量，提高钻探成功率，降低勘 探和开发风险然而，区域大三维的野外资料采集费用十分昂贵，另外 胜利探区的三维地震已基本覆盖有利的勘探开发区域，且重叠连片，可 见只要加大地震资料连片处理技术的攻关研究力度，在取得突破性成果 的基础上，依靠先进的计算机资源，具有丰富实践经验的技术专家，通 过资料的连片处理是实现区域大三维地震勘探的最有效途径之一，地震 资料连片处理势在必行。当然，最终方案是区域大三维的采集、处理、 解释一体化。 可以预测，地震资料连片处理将具有以下重要意义： l 、连片中的每块三维资料质量的提高必将导致新的石油地质储量 的发现； 2 、大倾角地层以及中深层资料能够正确偏移归位； 3 、解决小区块三维资料的边界成像不准确问题，使其在拼接处的 地质构造准确可靠，成为新的储量增长点： 4 、解决各三维区块的资科差异，能够实现区域地质的统一认识与 描述： 5 、连片处理可将整个胜利探区的三维资料用大地坐标统一定义， 中国石油大学工程硕士学位论文第2 章高精度三维连片处理的意义和难点 有利于油田勘探开发数据库的建立和应用，方便解释工作的进 行和井位坐标的读取； 6 、连片处理还可以对三维地震资料、地质成果进行编辑和规范化 管理，为三维地震成果的共享和资料的长期保存使用创造条件； 7 、大的三维连片不仅弥补了各个“邮票式”小三维所造成的不足， 而且克服了小三维构造边界不清的缺点，为地质家们展现的是 一幅从点到面的精细地下的立体三维信息图象，为油田的发展 保留了珍贵的地震地质资料。 2 3 高精度三维连片处理的难点 2 3 1 机器能力及资源问题 三维地震资料连片处理在国外某些地球物理服务公司，进行过研 究和处理，取得了一些成栗但这些是基于叠后资料的拼接。目前，国 内其它处理中- b 进行三维大规模连片处理的资料不少，且大部分限于叠 后连片。胜利油田在连片处理技术的研究方面起步较早，但在i b m - 3 0 8 3 和i b m - s p 2 的( 1 2 个节点) 机器上大部分进行的是叠后拼接，叠前拼 接工作基本上以某一块新三维为核心，周围拼接上相临三维区块的几柬 线。这种三维拼接仅是大规模连片处理的雏形，但这些拼接处理工作对 解决当时三维探区的边界效应和改善边界资料成像也能起到一定的作 用 9 5 年胜利计算中心引进i b m 公司的s p 2 并行计算机，9 8 年底进行 二期扩容，使其能力得到了显著提高，为大规模的三维连片处理奠定了 硬件和软件基础目前胜利计算中心s p 2 巨型计算机硬件能力如下： 总节点数；6 0 个 6 中国石油大学t 程硕士学位论文第2 章高精度三维连片处理的意义和难点 浮点运算速度：3 4 0 亿次秒( 3 4 g f l o p s ) 总内存量：3 0 0 亿字节( 3 0 g b ) 磁盘总容量：2 4 0 0 0 亿字节( 2 4 t b ) 自动带库总存储量：5 5 万亿字节( 5 5 t b ) 配置的应用软件主要有： o m e g a1 8 1 软件，包括p s 咖 p y r a m i d 2 0 i v p 6 0 g e o f r a k e 综合解释软件 v i p 、e c l i p e s 油藏数值模拟软件( 并行) 一w i n g s 解释软件 g e o d e p t h 叠前深度偏移 一 自研的物探新方法及地震反演、油藏描述等软件 综上所述，实施地震资料大规模的连片处理，关键问题还不是计算 机能力与软硬件资源问题，而是必须对连片处理技术进行攻关研究，解 决其技术问题的关键，高质量的完成地震资料大规模的连片处理。 2 3 2 影响三维连片的核心问题 l 、c d p 网格的不一致 各“邮票式”小三维区块其c o p 网格各不相同，既有目前常用的 2 5 1 0 0 、2 5 5 0 、2 5 x 2 5 、2 5 1 2 5 ，又有早期施工的三维1 2 5 2 5 、1 2 5 x 5 0 、 3 0 x 6 0 等等。 2 、覆盖次数差异大 胜利探区中各区块三维覆盖次数差异较大，大部分的陆地三维覆盖 次数为2 0 次，海上三维为3 6 次或4 8 次，但由于从1 9 8 4 年胜利探区开 始施工到目前为止，时间跨度较大，从最小覆盖次数4 次的广利三维到 7 中国石油大学工程硕士学位论文第2 章高精度三维连片处理的意义和难点 目前的最大覆盖次数4 8 次的田家三维；覆盖次数的差异导致拼接带能 量的不均衡。 3 、采集仪器不同 野外采集仪器的不同造成连片资料的相位、极性、品质差异到目 前为止胜利探区资料采集使用过d f s - v 、d f s - v i i 、s h 3 6 8 、s n 3 3 8 h 1 2 、 s n 3 6 8 、m y r i a s r i s 一1 8 0 、t e l e s e i s 一1 2 、d i g i s e i s - 9 6 、o p s e i s 1 2 0 、g p s 、 d a p s 一4 - 9 6 0 等各种型号的记录仪器。 4 、施工方向不冠 在各个三维连片区块中施工方向也不一致，有东西向施工，南北向 施工的，也有斜向三维区块。一 5 、各区块的边界问题 在连片的各个区块中部分相邻三维重合的资料多少拼接处地层的 深度、拼接处地下构造的倾斜角度都影响连片效果在胜利的三维中资 料重合最大达2 3 公里，而有的区块重合较少只有7 5 米部分三维区块 间缺失，有的三维间只有用二维资料连接。 6 、施工年度及观测系统不同 在矬利探区中新老资料年度跨越较大，从1 9 8 4 年剜2 0 0 0 年前后相 隔1 7 年采集因素和观测系统的不同对连片资料影响较大。 7 、海上拖缆施工资料连片处理难度大 海上三维施工应用气枪施工、拖缆二维方式进行采集，由于拖缆漂 移造成偏移距分布不合理、覆盖次数差异大，方位角单一等问题这些 资料与正常三维资料拼接时须解决众多技术问题 由于上述问题的存在，使得滩浅海三维资料在连片处理过程中需要 解决网格、相位、频率、振幅、能量、极性、时差、信噪比等方面的问 题，因而处理难度极大。 窖 中国石油大学工程硕士学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 第3 章高精度三维连片处理的关键技术 滩浅海地震资料高精度三维连片处理是一套复杂而精细的工作，它 不仅仅是数据体和资料的连接，它要考虑到全区资料的品质、极性、相 位、时差、频率、网格、能量、边界问题及地质构造等诸多因素。研究 发现：区块边界重合资料的多少、拼接处目的层的深度、拼接处地下构 造的复杂程度、采集时间的跨度、仪器型号的差异、区块间的网格不一 致、不同的施工方向等都是影响连片处理效果的重要因素。 滩浅海三维连片处理技术需在全面分析连片备区块原始资料的基 础上，综合考虑处理中各环节、各方面的因素，综合解决三维连片资料 的相位，频率、振幅、能量、极性、时差等问题；但随着连片处理的深 入研究，方位角问题也成为一个主要研究方向，方位角对波动方程偏移 和d m o 的影响也逐步显现出来。地震资料连片处理需要攻关研究的关 键技术如下： a 、连片三维不同施工方向和网格统一定义技术； b 、连片资料一致性处理技术，包括振幅、能量、相位等一致性处 理技术； c 、基于不同信噪比资料的复合多域去噪技术，提高分辨率处理技术； d 、连片三维面元均化技术： c 、不同观测系统三维综合拼接技术； f 、海陆联合剩余静校正处理技术，地质模型研究及区域速度分析技 术； g 、d m o 在连片三维中的应用技术： h ，多类型偏移方法及其组合偏移技术： i 、处理解释一体化技术。 9 中国石油大学工程硕士学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 在连片处理技术和研究实施过程中，叠前一致性处理是关键，即使 资料的连片有一个统一标准，对于资料的差异和不一致，采用一些关键 的一致性处理技术，使得备区块资料保持原有的品质，同时提高较差资 料的信噪比和分辨率，以保证资料的整体拼接效果。 3 1 不同施工方向和网格统一定义处理技术 地球物理上只有当面元中反射点的重心和反射点的中心重合时，地 震波的反射近似成双曲线形状，叠加成像也最好。在连片处理的三维中， c d p 网格各不相同，既有2 5 x 2 5 、2 5 x 5 0 ，2 5 x 1 0 0 、1 2 5 x 5 0 ，也有3 0 x 6 0 ， 同时三维施工方向不同，胜利探区大部分三维施工为南北方向，但海上 三维多为东西方向。另外还有斜向三维和不规则三维，为此在对三维资 料进行连片处理时，需对各区块反射面元位置进行了详细计算和统计， r 7 根据地震波反射原理( 见图3 - 1 ) osmg 偏移距为： h = ( g s ) z 图3 - 1 地震波反射原理图 i o 中国石油大学工稃硕士学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 s ：炮点，坐标为s ，g ：接收点坐标为g 反射点坐标为：y = ( g + s ) 2 设计的新网格必须保证全区的有效连片和原始资料的成像效果。 c m p 面元中反射点最大限度地接近面元的中心，从而保证反射波成像。 在处理中涉及到两种特殊情况： ( 1 ) 斜向网格的定义问题：斜向在三维胜利探区中总计有7 块，但它 周围相邻着较多的三维，故此斜向三维在连片中占有重要地位，有时直 接影响整个连片的质量。在处理和研究过程中，对于斜向网格要首先转 换成南北方向的网格，然后根据全区的设计网格的大小，再转换成处理 网格。 ( 2 ) 滩海和海上多数为东西方向三维网格，胜利整个滩海地区三维地 震勘探总面积为3 1 2 9k i n 2 。三维采集c i v l p 面元主要有5 种方式： 1 2 5 m x 2 5 m ；1 2 5 m x s 0 m 、3 0 m x 6 0 r n 、2 5 m x 5 0 m 、2 5 m x1 0 0 m 。其中 2 5 m x 5 0 m 的c m p 面元在整个滩海三维采集中占大部分。对于这部分资 料，处理中应首先定义成东西向网格，叠后把网格再转换成南北向网格。 3 2 连片资料波形、畿量、相位一致性处理技术 在胜利探区采集的滩浅海三维资料中，跨越了1 5 年的时间，野外 采集方式经历了不同的发展时期，从早期超级二维采集，经历了普通三 维采集、高分辨率三维采集、高精度三维采集。到目前的全三维采集， r q 在震源、检波器、井深、药量、组合方式等方面发生了较大的变化。 使得各区块三维资料的振幅、能量、相位差异较大。同时滩海地带和海 上三维地震采集、激发条件又区别于陆地三维资料。 滩海地带三维地震采集的震源主要有炸药和汽枪两种。 中国石油大学工程硕士学位论文 第3 章高精度三维连片处理的关键技术 炸药震源的激发方式：主要为井中激发和水中激发。并中激发用于 海滩和两栖地带，水中激发用于水深l ，2 m 2 m 的地带。当水深大于2 m 时，采用气枪激发。 接收方式：滩海地带一般使用防水普通检波器或s n - 4 沼泽检波器； 水深大于1 s m 的极浅海或浅海地带则使用m p 2 4 l 压电检波器。 海上三维采集使用的是气枪震源和拖缆 因此陆地、滩海、海上三维资料在波形、能量、相位存在差异在 连片资料处理中需要解决这些问题。研究和试验结果表明：o m e g a 处 理系统的能量均衡技术、模型子波处理技术( m b w p ) 和相位一致性处 理技术可以较好地解决连片三维中的这些问题【钉。 3 2 1 能量均衡技术 对地震资料能量均衡方法有很多种，在连片三维资料中，时不变 道均衡可以有效消除拼接处资料浅、中、深层地震道能量的差异时不 变道均衡的目的是应用常数乘积因子使各道振幅达到均衡，每一道所使 用的因子都不同。道均衡因子为输出道均方根振幅与输入道均方根振幅 比值的自然对数。这是一个相对振幅保留处理。 在计算道均衡因子之前，要确定绝对平均振幅绝对平均振幅由采 样点的绝对值计算得到。则均衡因子由期望输出振幅乘以0 8 8 1 8 ，然后 除以计算出来的绝对平均振幅，表示如下： s m ：a p m 。0 8 8 1 8 ( 3 - 1 ) m t 良a c e _ o u t = ( s m x t r a c e _ i n ( j ) ) ( 3 - 2 ) 其中，s m ：计算得到的均衡因子 a m p ：振幅参数 0 8 8 1 8 ：平均振幅与3 0 h z 正弦波均方根振幅的比值 1 2 中国石油大学_ 工r 稃硕七学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 绝对平均振幅，由下式表示： 窆ix ( 圳( 3 - 3 ) m = 三二与r 一 其中，x ( i ) 为采样点i 处的振幅n 为计算时窗内采样点的个数 均衡前均衡后 图3 2 均衡前后对比图 3 2 2 振幅、相位一致性处理技术 l 、模型子波处理技术( m b w p ) 在大范围连片资料的处理中，由于受地表条件和施工年队等因素的 影响，各种新老资料所采用的震源、仪器均不相同。因而，在反褶积之 后，资料拼接处会存在一定的相位差，影响资料的整体拼接效果【1 。 模型子波处理( m b w p ) 是通过分析地震道，找出它们与反褶积算法 所期望的理想道之间的差别，根据这个信息，就可以建立反褶积地震道 的误差模型，设计一个误差校正滤波器，然后将它应用于反褶积后的地 震数据。用以校正由于不同震源、仪器所引起的相位差。 ( 1 ) 基本原理 中国石油大学工程硕士学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 假定有一个地震数据体，它是经过反褶积处理的。我们要设计一个 相位校正滤波器，需分两部分进行。第一，建立一个正确的地震道模型。 第二，找出反褶积相位与模型的关系。这两步都需要知道反褶积的一些 假设，即：地震反射序列是“白化”的随机序列；噪音是白噪和随机噪 音；地震道予波是最小相位；子波不随反射时间改变而改变 如果数据体中的地震道不满足这些假设，那么反褶积的结果中将包 含相位误差。为了解决这些误差，我们必须建立地震道与数学假设的关 系模型。在实际中，模型道可能是简单的，也可能是相当复杂的，这取 决于实际条件n u 。 ( 2 ) 应用实例 例一：图3 3 是经过常规子波处理( 如预测反褶积) 的剖面，图3 - 4 是应用鼢w p 设计的相位校正滤波器后的相同的数据体。从中我们可以 看到在0 5 s 以上以及l s 以上，m b w p 改变了同相轴的特性。常规处理的 数据在0 3 s 处隐约可见，而经过m b w p 后同相轴变得清晰了。 图3 - 3 应用b i p 之前的海上汽枪震源数据图3 - 4 应用b m w p 之后数据体 例二：一条过渡线，使用两种不同震源。这两部分线差异比较大。 图3 5 显示的是她w p 前的数据，在这个初级处理阶段，资料的质鐾是 1 4 中国石油大学j 程硕十学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 很差的。这是因为还没有进行静校正，最终速度还没有用于叠加。除了 这些缺点，剖面上由海上汽枪震源产生的数据与由陆地炸药震源产生的 数据之间有明显的闭合差。这并不奇怪，在对两部分线各自进行m b w p 之后，闭合差就消失了。应用m b w p 使两部分线相位匹配后，我们就可 以进行静校正量及速度计算并应用。从图3 - 6 中已看不出数据采集使用 了两种不同类型震源。 图3 - 5 应用跏1 p 前过度带的初叠加图图3 - 6 经跚1 i r p 匹配滤波后的结果 ( 2 ) 地表一致性振幅补偿技术s c a c 地表一致性振幅补偿就是以地表一致性方式均衡炮点、检波点、偏 移距道集振幅 1 2 1 。地震数据经过s c a c 处理之后，各项振幅达到均衡。 s c a c 处理包括三个步骤： 步骤i 、匪c a c p i c 蚓：计算己知时窗范围内均方根振幅和平均绝对 振幅。二者的计算公式如下所示： 中国石油大学工程硕士学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 均方根振幅 p = 专著口2c - ， c 。_ t ， 平均绝对振幅p = 寺【d ( ，) ( 3 - 5 ) ，v 1 其中，t 代表时窗s t a r t _ j i 她； n 代表时窗长度： j 代表样点指示值( 从t 到t + n ) a o ) 代表采样点j 处的振幅： 噪音的类型决定了使用哪一种振幅，通常使用的是均方根振幅，但 是在有高振幅噪音脉冲的情况下则不能起到好的效果在此种情况下 z a p ( 区域异常处理) 用在s c a c 之前，它可以消除高振幅噪音。尽管均 方根振憾计算时间比平均绝对振幅长，但是它更加稳定，除了噪音脉冲 之外，它对其它变化的灵敏度不高。 步骤2 、匡垂三垂垂亟亟匦圃将由s c a c _ _ p i c k 得到的振幅分解 到地表一致性炮点域、检波点域和偏移距域、c m p 域。假定有一道来自 炮点i ，检波点j ，那么该道的振幅由下式表示： 4 = s 足qx m , ( 3 6 ) 其中：墨为与第1 个炮点有关的振幅项； 月。为与第j 个检波点有关的振幅项； g 为与第k 个c m p 点有关的振幅项；七= ”为炮点i 与 检波点j 的中点； 以为与偏移距有关的振幅项； 1 6 中国石油大学【程硕七学位论文 第3 章 高精度三维连片处理的关键技术 步骤3 、b c a c _ a p p l y 随过在道中应用校正比s 跚s i r j m n 来均衡道 振幅。此处，s ，r ，m 分别代表炮点，检波点，偏移距的 几何平均值。计算如下： s = n ，sx s 。“x x s n , i 2 1 ，2 n s 3 7 ) 一：n ? 、厄函i 习ij = ，2 n r r r x - - 12n r ( 3 - 8 ) = ? r j j + t r r j 2 ， ) 砑；虬扣i 瓦了面 n = l ，2 n m ( 3 - 9 ) 其中，n s 为总炮数，n r 为总检波点数，n m 为总偏移距数 对阮 c 删陶衡因子取自然对数。该值保存在输出 t r a c eb a l a n c ef a c t o r 道头字中。 3 3 基于不同信噪比资料的复合多域去噪技术 有效去除资料的噪音和干扰是提高资料信噪比、提高连片资料处 理质量的关键，针对连片资料中的脉冲嗓音、声波、随机干噪、面波、 邻队干扰、井干扰、多次波等噪音干扰，综合应用叠前和叠后多种去噪 方法和技术，有效去除资料的噪音和干扰，提高资料的信噪比。 3 3 1 消除脉冲噪音的技术方法 在资料中由于有脉冲噪音的存在往往对有效信号产生较强的压制 作用，产生假振幅，造成同相轴扭曲，偏移时出现出现划弧现象，不能 使构造正确归位，且能产生假构造。消除脉冲噪音的方法有多种：( 1 ) 区域异常噪音衰减；( 2 ) 门槛滤波；( 3 ) 人工交互切除；( 4 ) 大时窗均 衡等都能有效地消除脉冲噪音在连片三维资料处理中，首先人工交互 切除脉冲噪音，然后应用区域异常噪音衰减方法，有时是综合应用上述 1 7 中国石油大学工程硕士学位论文 第3 章高精度三维连片处理的关键技术 几种方法。区域异常噪音衰减方法的基本原理如下i l ： 区域异常噪音襄减是基于能量统计的地表一致性的去噪手段，可以 在共炮点、共检波点、共偏移距和共深度点四个方面对信号能量进行统 计，通过设计均方根振幅、平均绝对振幅、最大绝对振幅或方差极大振 幅的能量计算方法，设计分析时窗、门槛值等参数，拾取振幅能量对能 量分析计算并分解，对不同的噪音类型来进行压制、平滑、充零等处理， 达到消除脉冲噪音及强振幅噪音的目的。 ( 1 ) 均方根振幅( r m s - a ) ，( d = 哇凳口2 ( _ ，) 】 ( 2 ) 平均绝对振幅( m a b s - a ) 朋= 撙州) ( 3 ) 最大绝对振幅( m a x - a b s a ) p ( o = m a x l a o ) t j t + n ( 3 - 1 0 ) ( 3 一) ( 3 1 2 ) ( 3 - 1 3 ) 口4 p ( f ) = 一 ( 3 1 4 ) t z - 2 0 ) 】2 j f ( 4 ) 方差极大振幅( v 姒x a ) 这四种振幅计算方法适应不同的噪音类型，通常情况下采用均方根 振幅计算方法，对强脉冲噪音使用平均绝对振幅，当噪音振幅与有效信 1 8 中国石油大学1 稃硕十学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 号差值较小时使用均方根振幅，当数据含有间隔脉冲高振幅时，使用最 大绝对振幅与方著极大振幅计算法。 消除脉冲噪音前消除脉冲噪音后 图3 7 消除脉冲噪音对比图 3 3 2 叠前相干噪音去除方法 连片三维中相干噪音有面波、声波、浅层折射波、侧面波等，这些 波的特点是有一定的主频和一定的视速度。它与有效波的差异就是规则 干扰波的最大真速度和有效波的视速度范围不同，从而设计出了二维速 度滤波，利用这种速度差消除它们。 目前我们研究了一种新的相干噪音去除方法一f x 相干噪音压制分 离面波方法 1 4 1 ： ( 1 ) 基本原理如下： f x 域相干噪音压制技术是指在频率一偏移距域，运用扇形滤波器使 1 9 中国石油大学工程硕士学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 用最小平方估算特定视速度范围内的噪音，以消除噪声的频率一波数分 量首先对每道作傅氏变换后，变到频率一偏移距域，交换后的炮记录 数据集可以表示为： d ( 职力；8 ( m , x ) + c ( r o , 力4 - 甩讧功 ( 3 1 5 ) 其中s ( ，x ) 为有效信号 c ( d ，x ) 为相干噪音 r ( 。x ) 为随机噪音 用最小的误差准则法，估算频率域中的相干噪音，用最小误差估算 公式： ， 烈奶= 【以致毛) 一八弛矗) 口( 峨矗) 】2 ( 3 - 1 6 ) 相干噪音项o ( ，x ) 是由f ( o ，砧a ( ，o 决定的，f ( ，x - ) 是 时间延迟和超前算子，a ( ，如是加权函数。 加权函数： a ( o j ，曲= k ( 国) ， ( 3 1 7 ) 其中b 是最小平方解 而 ( 妫= d ( 国，矗) 且旗毛) 巧 ( 3 1 8 ) 气( 功= ( c o ，矗) p 露 ( 3 1 9 ) 将炮点道按方位范围分组，并按炮检距排列，这样每个方位面元代 表一个二维径向测线，可以独立的进行处理。由于相干噪音的估算是在 频率一偏移距范围内进行。因此范围面元内的不规则取样就不再是问题 了将噪音从数据中减去之后，通过对各道做逆傅氏变换，将数据又变 回到时问一偏移距域中，它既能消除线性线性噪声，也能消除散射噪声。 ( 2 ) 应用效果 中国石油大学工稃硕士学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 图3 - 8f x e n s 的应用前后单炮对比 f x c n s 的应用前f x c n s 的应用后 图3 9f x c 4 s 的应用前后叠加对比 这种方法的优点足能在可靠的保留有效信号的基础上，将噪声切 除，这种方法的应用，取得了明显的效果。从f x c n s 的应用前后单炮对 2 l 中国石油大学工程硕士学位论文第3 章高精度三维连片处理的关键技术 比图3 - 8 中可以看出，有效地去除了噪音干扰，加强了有效信号。 从f x c n s 应用前后叠加剖面上的显示效果对比图3 - 9 中可以看出， 叠加剖面的信噪比有很大提高。 3 3 3r a d o n 变换去除多次波 t - x 域的地震数据经过r a d o n 正变换到t p 域以后，声波、直达 波、浅层折射波等线性干扰波变成了一个能量团，反射波变成了椭圆。 而对于经过一次波动校后c m p 道集来说，r a d o n 正变换后，一次波能量 分布在零p 道附近，而多次波能量呈弯曲条带状分布在远离零p 道的地 方。这样我们就可以在t p 域中把干扰波( 包括多次波) 从地震资料 中分离出来，进行r a d o n 反变换后再将它从原始地震资料中减去，以达 到消