（石油与天然气工程专业论文）滩浅海地区高精度三维地震资料处理技术研究及应用.pdf

中文摘要 论文题目： 专业： 硕士生： 指导教师： 滩浅海地区高精度三维地震资料处理技术研究与应用 石油与 刘瑞合 谭成仟 王常波 摘要 胜利滩浅海地区位于陆地、滩涂过渡带、极浅海、浅海等地形地表。条件高度复杂， 野外资料采集困难，采集到的地震资料信噪比较低，地震资料成像较差，具有严重的滩 浅海效应。 该地区进行过多年的勘探研究工作。滩浅海效应严重影响了地质现象的判断与解释。 如何在现有的条件下更好的消除滩浅海效应，提高资料成像的精度，以成为滩浅海资料 处理的重点。针对这一目的，研究人员针对该地区地形条件及资料的特点研究和开发了 基于多项式的噪音去除技术、振幅相位能量一致性处理技术、多项式拟合等先进的处理 手段，在消除滩浅海资料的复杂地表低信噪比方面取得了突破性进展，使资料在中深层 资料的成像方面取得较大的突破。达到该类区域国内领先水平。资料研究处理后得到的 高精度构造图比老资料连片处理的资料在上第三系和前第三系方面做出的t g 构造图更 加复杂，也更加落实。并且建立了一整套有针对性的滩浅海地区地震资料的处理技术系 列。较好地消除了滩浅海效应，提高了该地区三维资料的品质，为在滩浅海地区找到更 多有利构造提供技术保障。 关键词：二次定位多次波一致性叠前时间偏移匹配反褶积 论文类型：应用研究 英文摘要 s u b j e c t ：r e s e a r c ha n da p p l y i n go fp a r a l i cz o n eh i g hp r e c i s i o np r o c e s s i n gt e c h n o l o g y s p e c i a l i t y ：d e v e l o p m e n te n g i n e e n a m e ：l i ur u i h e ( s i g n a t u r e ) i n s t r u c t o r ：t a nc h e n g q i a n ( s i g n a t u r e w a n gc h a n g b o ( s i g n a t u r e f i e l d a b s t r a c t s h e n g l ip a r a l i cz o n ei sl o c a t e di n1 a n d ，b e a c ha n dt r a n s i t i o nb a n d ，e x t r e m e l ys h a l l o ws e a o rs h a l l o ws e aa r e a s b e c a u s eo fh i g h l yc o m p l e xc o n d i t i o n ，d i f f i c u l tf i e l dd a t ac o l l e c t i n ga n d t h el o ws i g n a l - t o n o i s er a t i os e i s m i cd a t a ，t h ei m a g i n gi so f t e nw i t hp o o rq u a l i t ya n dh a s s e r i o u sp a r a l i cz o n ee f f e c t s t h ea r e ah a sb e e ne x p l o r a t e da n ds t u d i e df o rm a n yy e a r s p a r a l i cz o n ee f f e c t ss e r i o u s i n f l u e n c et h ej u d g m e n ta n di n t e r p r e t a t i o no fg e o l o g i c a lp h e n o m e n a i no r d e rt oe l i m i n a t et h e p a r a l i cz o n ee f f e c t sa n di m p r o v e t h ep r e c i s i o no fd a t ai m a g i n g ，r e s e a r c h e r sh a v es t u d i e da n d d e v e l o p e dn o i s er e m o v a lt e c h n i q u ea p p r o a c ht op o l y n o m i a lm e t h o da c c o r d i n gt ot h et e r r a i n c o n d i t i o na n dd a t af e a t u r e so ft h i sa r e a t h ea m p l i t u d e ，p h a s e ，e n e r g yc o n s i s t e n c ya n d p o l y n o m i a lf i t t i n gp r o c e s s i n gt e c h n o l o g ys e r i e sa c h i e v ed i s r u p t i v ep r o g r e s si ni m p r o v i n g t h e p a r a l i cz o n ec o m p l e x s u r f a c es i g n a l - t o n o i s er a t i od a t a t h e s et e c h n o l o g i e sh a v eg o o dr e s u l ti n m i d d l e d e e pd a t ai m a g i n ga n dg e td o m e s t i ca d v a n c e dl e v e l t h eh i g hp r e c i s i o ns t r u c t u r a l m a p sa f t e rd a t ap r o c e s s i n ga r em o r ec o m p l e x a n da c c u r a t et h a no l do n e si nu p p e rt e r t i a r ya n d p r e - t e r t i a r y a c c o r d i n gt o s e as h o a ls e i s m i cd a t a , p r o c e s s i n gt e c h n o l o g ys e r i e sh a v eb e e n f o r m e d t h e s et e c h n o l o g i e sb e t t e re l i m i n a t et h ep a r a l i cz o n ee f f e c t sa n di m p r o v et h ea r e a s3 d d a t aq u a l i t y t h e yp r o v i d et e c h n i c a ls u p p o r tt of i n dm o r ef a v o r a b l es t r u c t u r e s k e yw o r d s ：s e c o n d a r yp o s i t i o n i n g ，m u l t i p l ew a v e ，c o n s i s t e n c y ，p r e - s t a c k t i m e m i g r a t i o n ，m a t c h i n gd e c o n v o l u t i o n 耐p eo ft h e s i s ：a p p l i c a t i o nr e s e a r c h 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安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做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：日期：伊穆i 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录 到中国学位论文全文数据库并通过网络向社会公众提供信息服务。本人离校后发表 或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大 学。 论文作者签名： 日期：0g - 躲鞫 蹶 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 第一章绪论 第一章绪论 1 1 滩浅海地区高精度处理技术研究现状 国外对滩浅海过渡带地区地震资料的处理技术研究起步比较早，也已形成了比较成 熟的处理技术系列。国外有名的石油公司如w e s t e m g e c o 、c g g 、p g s 等都在这方面形 成了商业软件。国内也在滩浅海过渡带地区地震资料的处理方面开展了研究，所用的软 件大都是从国# l - 弓l 进的，研究的起点相对比较高，但研究的深度不够，未能形成有效的 处理技术系列，制约了地震资料的处理效果。 自7 0 年代后期胜利油田开展滩浅海三维地震勘探以来，利用三维资料发现了很多二 维资料无法搞清的小含油断块、隐蔽油气藏等，勘探地质效果越来越明显。但是，随着 油田勘探开发的需要，对于滩浅海这样复杂地区的勘探却显得明显不足，高精度三维地 震勘探势在必行。 纵观胜利油田高精度勘探发展，在1 9 9 8 年首次进行了田家高精度野外采集和处理工 作，它是在总结了高分辨率和深层攻关勘探经验基础上进行的。在采集方式上，浅中层 以高分辨率为主，同时兼顾了深层资料的信噪比，采用了9 6 0 道束状8 线5 炮、中间不 对称激发的全三维采集。1 9 9 9 年开展了罗4 2 块状采集方式的全三维高精度勘探，并由 物探研究院进行了相应的处理方法研究并取得了很好的效果。另外，通过管一井区高精 度三维资料的勘探研究，在东营南坡的孔店、潜山2 0 0 4 年获得巨大突破，钻到了日产近 1 0 0 吨的高产油井，显示了高精度资料的潜力所在。 2 0 0 2 年度，胜利油田又在于家庄进行了9 6 0 道l m s 采样的高精度野外采集，从2 0 0 3 年1 1 月完成的叠加剖面显示，资料质量的确得到了较大幅度的改善，能满足裂缝、小断 块、小砂体的勘探需要。 为了大幅度改善滩浅海复杂地震资料的质量，有利于对该地区进行精细研究，在以 往高精度勘探经验基础上，2 0 0 3 年胜利油田再次于桩海地区部署了块状、多道接收、l m s 采样、长记录的高精度采集勘探，该资料的获得必将为该地区新的突破创造条件。 从国外看，主要以开发为主，四维地震、多波勘探改善资料质量，对滩浅海地区这 样复杂地区的高精度勘探研究还没有见到成熟的方法或文章。 1 2 滩浅海地区高精度处理技术研究的目的及意义 胜利滩浅海地区作为胜利油田可持续发展的战略储备阵地，勘探范围广泛，有利勘 探范围约5 0 0 0 k m z ，经过多年的勘探开发，完成二维资料2 6 0 0 0 k m ，三维面积约3 5 0 0 k m 2 ， 先后发现了桩西、老河口、飞雁滩等十四个油田。滩浅海地区具有丰富的油气资源，但 由于滩浅海地区特殊的自然环境：浅海过渡带地区是介于陆地和深海之间的地区。涨潮 一片水、退朝一片泥、潮沟纵横、波浪较大，滩浅海地区地震资料的特点有别于纯粹的 陆地和海上资料，其特点为表层介质变化大、吸收严重，所用的震源( 有炸药和气枪) 西安石油大学硕士学位论文 和检波器类型( 有速度检波器和压电检波器) 也随之多变，这导致了能量和子波的不一 致性；海上部分由于受海水流动、波浪、潮汐等因素的影响，检波器漂移现象严重，不 能很好地实现共面元叠加，严重影响着资料的信噪比、连续性及成像效果；各种噪音发 育，其中以高频噪音干扰和多次波以及有源干扰尤为严重，为此进行高精度的采集和处 理，先后在垦东一、郭局子地区进行了高精度勘探，取得了较好的效果，一方面提高了 滩浅海地区野外采集的资料品质，填补了滩海地区某些过去勘探的空白，另外大大地提 高了地震资料的质量，取得了较好的社会效益和经济效益，为胜利油田油气当量重上 3 0 0 0 万做出了贡献。 本文针对这高精度资料我们提出并开展了与之相适应的高精度处理方法研究工 作。特别是对于资料的一致性问题、静校正问题以及低信噪比问题，通过研究与应用必 将大幅度提高和改善资料的成像质量，清楚地揭示地下构造形态，对于保证资料解释可 靠性，提高勘探效益，降低勘探风险，充分发挥高精度资料处理的优越性，对于寻求油 气储量的大发现、大突破都将具有重要的意义。 1 3 滩浅海高精度处理技术研究解决的问题及对策 滩浅海地区来讲一般主要包括烂泥滩、潮间带和浅海水域三部分。由于地表条件复 杂，激发条件较差，自然环境恶劣，潮汐干扰严重等诸多问题的影响，滩浅海地区采集 到的地震资料通常具有低信噪比、海上鸣震干扰明显、海底多次波干扰严重等特点，并 且存在泥滩与浅水采集因素不同造成的地震数据间的差异。因此，滩浅海地区的资料处 理一直是地震资料处理中的难点。主要表现在以下方面：( 1 ) 观测系统和网格的不同； ( 2 ) 施工方向和方位角的不同：( 3 ) 相位和极性的不一致：( 4 ) 各区块间存在一定的时 差效应：( 5 ) 资料信噪比的不同；( 6 ) 资料分辨率的差异；( 7 ) 拼接带覆盖次数的差异： ( 8 ) 资料反射能量的不同。连片处理中需在全面分析连片各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，采用综合的处理技术，解决陆地、海陆过渡带、 浅海三维资料的网格、相位、频率、振幅、能量、极性、时差等问题：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。 在滩浅海三维资料处理中，迭前的一致性处理是关键，即使资料有一个统一标准， 对于资料的差异和非一致性，采用一致性处理技术，使得各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，以保证资料的整体成像效果。针对滩浅海地区是 三维资料特点，提高资料的信噪比、消除地震数据间的差异、消除海上鸣震、去除海底 多次就成为滩浅海地区资料处理的技术的研究重点。主要研究技术有： a 三维不同施工方向和网格统一定义技术； b 二次定位处理技术； c 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； 2 第一章绪论 d 不同信噪比资料的复合多域去噪技术； e 提高分辨率处理技术； 连片三维面元均化技术； g 不同观测系统三维综合拼接技术； h 静校正处理技术： i 均衡d m o 处理技术。 物探院近年来结合实际资料的处理及“8 6 3 ”课题研究的需要，先后开发了二次定位处 理技术、振幅、相位、频率一致性处理方法、地震数据规格化处理技术、多次波衰减技 术等，先后处理了有关滩浅海地区桩海连片、大王邵家连片、垦东连片、垦东2 9 、垦 东一、郭局子3 d 等地震资料。现已初步形成了一套有针对性的滩浅海地区地震资料的 处理技术系列。目前正追踪国际先进理论、技术，针对滩浅海地区地震数据特征，开展 了些新技术、新方法的研发工作。 1 4 课题来源与背景 滩浅海地区是胜利油田最有潜力的发展地区，为胜利油田的发展提供了丰富的后备 储量。滩浅海地区地震数据处理，对该区油气勘探具有重要意义。滩浅海地区来讲一般 主要包括烂泥滩、潮间带和浅海水域三部分。由于地表条件复杂，激发条件较差，自然 环境恶劣，潮汐干扰严重等诸多问题的影响，滩浅海地区采集到的地震资料通常具有低 信噪比、海上鸣震干扰明显、海底多次波干扰严重等特点，并且存在泥滩与浅水采集因 素不同造成的地震数据间的差异。因此，滩浅海地区的资料处理一直是地震资料处理中 的难点。而提高资料的信噪比、消除地震数据间的差异、消除海上鸣震、去除海底多次 就成为滩浅海地区资料处理的技术的研究重点。但就目前来看，国内滩浅海地区勘探程 度较低，没有一套完整系统的针对滩浅海资料的处理技术，不能满足对高精度滩浅还资 料的解释要求。作者通过长期以来对滩浅海资料的研究和实践逐步建立了一整套有针对 性的滩浅海地区地震资料的处理技术系列。较好地消除了滩浅海效应，提高了该地区三 维资料的品质，为在滩浅海地区找到更多有利构造提供技术保障故选择此课题。 3 西安石油大学硕士学位论文 第二章滩浅海地区地震资料的主要特点 胜利探区滩浅海地区一般指水深不超过2 0 m 的广大地区，由于滩浅海地区地理位置 的特殊性决定了其地震资料具有与陆地资料不同的特点，同时由于黄河入海的影响，使得 胜利滩浅海地区的地表条件变得更加复杂，因而使得滩浅海地区的地震资料与陆地采集 的资料有很大的区别，所以全面的研究滩浅海地区资料的特性，才可以保证该地区资料的 高精度成像，更好的解决浅滩海地区的资料处理的难题。 2 1 滩浅海地区的环境特点 胜利滩浅海地区的地震地质条件与陆地有着明显的不同，从区域上看从陆地、滩涂、 潮间带逐步过渡到极浅海和海上。在陆地部分地震地质条件基本上与陆地相同，但潜水 面较浅；在滩涂和潮间带地区地表松软，沟壑纵横，烂泥广布，地表承受能力差，大大 小小的潮沟随潮汐的变化，潮间带的水深变化在0 一1 5 m ；在极浅海和海上地区表层一 般为第四系沉积物和海水覆盖，海水的速度一般为1 5 0 0 m s ，第四系沉积物的速度一般 为1 6 0 0 一1 8 0 0 m s 。同时黄河的影响在胜利的滩浅海地区达到数百平方公里，这些地区 的地表及其松软，成岩较差，右旗在黄河入海口地区，淤泥分布较广，为黄河泥沙最新 淤积而成，烂泥较深，厚度达到0 2 一l m 不等：海水深度在黄河入海口处变化复杂，从 入海口向四周逐渐变深，水深在o 一2 0 m 不等，从水深变化程度上南北方向水深变化剧 烈，而东西方向变化比较平缓，而且在新黄河入海口处河道变宽，水深流急。 2 2 滩浅海地区地震资料的干扰波分析研究 由于滩浅海地区的地震条件的特殊性，使得滩浅海的地震资料有与陆地地震资料相 同的的干扰波，如面波、5 0 h z 高压电干扰等，也有其特有的干扰波，如海底呜震、混响 波等干扰波。 2 2 1 混响波 混响波指海洋地震勘探的水层中的多次反射等混在仪器的振荡，包括各种原因引起 的声波、水层多次波、机械、风力等引起的交互干扰( 图2 1 ) 。 层 一次水层反射两次水层反射深层发射 图2 1 水层混晌 2 2 2 水波 水波干扰类似于陆地的面波干扰，是由震源产生的、沿表层传播的干扰波，它与面 波的不同之处在与其频率成分不同；海上的水波干扰，其速度与直达波相近或略低于直 4 笫二章滩j 戋海地区地震资料的主要特点 选渡萁频率较低f 罔2 - 2 1 圈2 - 2 水渡干扰的单炮 2 2 3 面波 在滩涂和潮间带地区面波的干扰较为严重，随着时间延续，面波的频散现象较 为明显，浅海地区面渡相对较弱或没有面波的频率一般在5 1 0 h z ，视速度为2 0 0 5 0 0 m s 。由于激发条件较差，使得有效波能连损失严重，相对讲面波能量较强( 图2 - 3 ) 。 田2 0 单炮记录上豹面波干扰 2 2 4 声波 滩浅海瓷料中声波较为发育，声波在资料中表象为延续的时间短，波形成窄带，其 频率较宽，一般在1 0 5 0 h z 之间，速度约为3 4 0 m s ( 图2 _ 4 ) 。 西安石油大学硕士学位论文 图2 4 单炮记录上的声波干扰 2 2 5 多次波 多次波在滩浅海地震资料中非常普遍，有海底多次波、全程多次波和层间多次被等 类型。多次波与地震资料没有明显的差别，特别是层间多次波难以消除，因而多次波的 圉2 - 5 海上多次波干扰 2 2 6 海底鸣震 在浅海地区使用炸药震源或者气枪，会产生地震波在海底和水面这两个强反射面之 间来回传播，产生重复冲击的、在地震道上形成连续的振动的现象叫作“呜震”，也叫交 混回响。海底鸣麓是海上地震最主要、晟常见的干扰，对地箍资料的影响很大，海底鸣 震主要分布在近道，其频率特性是宽频的，与地震反射波的频谱几乎是一致的( 图2 - 6 ) 。 第二章滩浅海地区地震资料的主要特点 2 2 7 机械、风力、5 0 h z 等干扰 地震船及螵旋桨、电缆尾标等都可以产生机械干扰，这是一种相干噪音| 三【低频为 主。同时由于渔船、海上平台、海上作业也可以产生机械干扰( 图2 7 ) 。海上的风浪、 洋流的影响也可在资料中产生干扰。在濉涂地区由于油网、高压电的影响，使得资料中 产生5 0 h z 干扰( 图2 - 8 ) 。 图2 - 7 机槭干扰圈2 - 85 0 h z 工业电干扰 2 2 8 次生干扰 在穿越黄河等地区由于地表条件的变化，当地震波传播时会产生一种次生干扰， 并且沿反方向传播，他是与有效波方向相反的一组波( 图2 - 9 ) 。 西安石油大学硕士学位论文 图2 - 9 海上次生干扰 2 2 9 其他类型的干扰 在浅海施工时，由于在海上有海上平台、作业渔船和海上的一些设艚等因而会 产生一些干扰这些干扰不是嘲定的随施工区域的变化而减少或消失，这些干扰包括 海上平台( 图2 - 1 0 ) 、大船干扰、邻队干扰和一些斜干扰( 图2 - i i ) 。 固2 - 1 0 海上平台干扰囤2 - j i海上单炮斜干扰 滩浅海资料中的干扰波具有多类型的特点，由于地表因素的不同，使濉海地区的 地震资料除了与陆地具有部分相同的干扰如面波、随机噪音、线性干扰等以外，还由 于滩涂、海潮、滩海淤泥、海f 钻井平台、风浪菩因索产生的与陆地地震资料不同的干 扰，其形成机制、表现特征也多种多样，例如海上呜震、海上多次渡等具有明显海上干 扰的特征。 2 3 滩浅海地区地震资料的信噪比分析研究 濉浅海地区地理位置和环境的特殊性，决定了资料的信噪比具有条带性和区域性， 影响资料的干扰也表现得不一样。使得陆地滩涂区、潮间带和浅海资料的信噪比各不相 同，同时由于使用的震源和检波器的不一致也使得资料的信噪比不一样。总体讲滩浅海 第二章摊浅海地医地震资料的主要特点 资料信噪比较低，相对而言滩涂和陆地部分信噪比较高，由于有的是炸药震源和陆地检 波器贽抖的特性接近于陆地资料，信噪比好；在潮间带和淤泥区资料的信噪比最低， 激发和接收条件的限制。干扰严霞，很多瓷料淹没在干扰中，在浅海区接受激发条件相 对较好，使用的使气枪震源、压电检波器，资料的信噪比高( 图2 - 1 2 ) 。 2 3 波、 高( 面 比 图2 1 3滩涂区单炮记录 2 3 2 潮问带和淤泥区资料信噪比较低，干扰严重 在潮间带和淤泥区，野外施工非常困难，地震地质条件较差，因而资料的性噪比最 低干扰主要由随机噪音，低频干扰、面波、次生干扰、厅波野值干扰等( 阁2 - 1 4 ) 。 西安石油大学硕士学位论文 闰2 1 5 海上原始单炮记录 2 4 滩浅海地区地震资料的频率特性分析研究 资料的频率取决于资料的采集因嘉和地下的地质条件，在胜利采集的高精度三维 中，在黄河入海口附近的三维资料频率较低，浅海资料的频率较高。总体上海上资料的 频率较高，频带一般在8 9 0 | i z 庄潮间带和与淤泥区资料频率低，频带一般在8 - - 6 0 h z 在陆地和滩涂区盎料的频率稍高，频带一般在8 7 0 h 2 ( 图2 - 1 6 ) 。f 面以郭局子三维 为例。 第二章滩浅海地区地震资科的主美特点 彳蔫雾：蒸薹零三 _ $ z ；_ _ - _ 4 _ 4 。￥_ n _ 1 ：苎攀叁篓= 一；鎏一 f 震莩三零；= 国) 郭局子陆上频谱 郭局子海上频谱 ( c ) 郭局子潮问带 谱 圈2 1 6 郭局子三雏陆地、海上、湖间带的频谱 2 5 滩浅海地区地震资料的能量分析研究 滩浅海地震资料由于地表和旆工条件的限制，使得在野外采集中采用了各种提高 地震反射能量的方法。但由于地下地震地质条件的特殊性，因而在滩浅海地震地震资料 的能量差别较大，总体上陆地和潍涂区的资料能量较强。深层资料反射较好：在滩区和 潮间带地区资料的能量较弱( 图2 1 7 ) ，这部分资料，由于淤泥和地下地表的吸收作用 较强，使得资料的反射较弱：在浅海区的资料由于使用的是气枪震源资料的反射能量 取决于枪的压力和气枪的同步性，这部分资料的能量适中能量介于陆地和过渡区资料 之间。在同一炮中由于陆地检波器和水中检波器的不一致，也造成同一炮中不同道之间 的能景差异( 罔2 18 ) 。 图2 - 1 7 不同地表条件下的单炮能量差异 喜 西安石油大学硕士学位论文 田2 1 8同一单炮中两种检波器的差异造成的炮内道问能量及频率的差异 2 6 滩浅海地区地震资料的相位分析研究 滩浅海资料的震源不同使得资料的相位响应不一致，在陆地使用的是炸药震源，资 料的相位为混合相位。在过渡带使用的是气枪或者炸药震源检波器为陆地检波器和水 中压电检波器。一般为混合相位和最小相位，在使用陆地检波器和水中压电检波器的施 工的排列中，存在着9 0 。的相位差，在海上的资料中，使用的是气枪震源和压电检波器， 资料的相位为最小相位。 压电检波器和速度检波器存在线性关系，在实际工作中，由于采集仪器特性和检波 器的响应特性，在胜利探区中炸药震源的陆地检波器和水中气枪的压电检波器的存在9 0 0 的相位差( 图2 - 1 9 ) 。 ；一i ；淘 圈 妇) 压电检波器桕位 ：”i l 陆地检波器相位 l 一量 囤2 一1 9 压电检波器和陆地检波器的相位响应 第三章滩浅海地区地震资料的处理技术研究 第三章滩浅海地区地震资料的处理技术研究 针对上节对滩浅海地区采集地震资料的基本特征的深入细致分析，认为要提高滩浅 海地区资料成像精度必须针对资料的特征进行处理技术的开发研究与试验。并在较大幅 度提高资料信噪比的前提下实现滩浅海资料的精确成像。 根据分析，针对滩浅海地区在烂泥滩、潮间带和浅海水域三处地形不同造成资料品 质较大的差异。首先要解决滩涂、过渡带地区由于地表条件复杂，激发条件接收条件差， 以及浅海地区水流、潮汐干扰严重等造成资料干扰不同信噪比差异，以及浅海地区采用 压电检波器造成资料相位、频率与滩涂过渡带差异等问题。因此首先解决滩涂、过渡带 信噪比，提高数据资料质量。从而开发出解决不同检波器造成资料频率相位资料差异实 现滩浅海资料的高精度成像。 基于以上解决问题的思路，本课题将在解决滩浅海地区资料难题方面开展研究：资 料信噪比的不同、观测系统和网格的不同、相位和极性的不一致、各区块间存在一定的 时差效应、资料分辨率的差异、海陆带覆盖次数的差异、资料反射能量的不同。滩浅海 资料处理中需在全面分析滩浅海原始资料的基础上，综合考虑处理中各环节、各方面的 因素，研究和开发综合的处理技术，解决陆地、海陆过渡带、浅海三维资料的网格、相 位、频率、振幅、能量、极性、时差等问题，研究和开发一系列有针对滩浅海资料特征 的处理技术，建立一套完全适合滩浅海地区资料精确成像的处理流程。从而实现滩浅海 地区资料的精确成像。 经一年多研究，已研究和开发多项针对滩浅海地区资料特点的处理技术，并建立较 好的处理该地区资料了流程。 3 1 二次定位处理技术 在海陆过渡带和海上施工时，由于风浪、潮汐和海流的影响，往往使检波点和炮点 的位置偏离设计位置( 图3 1 ) ，产生的误差影响到资料的处理质量，根据测量成果的特点 研究和开发了二次定位处理技术。检波点二次定位技术是采用地震资料处理手段，利用 地震波的传播规律，确定炮点至检波点的距离，再根据炮点的坐标，依次计算出各检波 点的坐标。在处理时要分别定义出不同时间的观测系统，再统一恢复炮点和检波点的空 间位置，进行一致性的野外静校正，这样较好的提高了资料的成像精度，特别是对浅层 资料更为明显( 图3 2 ) 。 二次定位处理技术是建立在准确的二次定位的测量数据上的，一般在一次没有施工 完的工区上再进行施工，每次都需要得到准确的测量数据，也才能真正达n - - 次定位的 目的。 西安石油大学硕士学位论文 。2 曙i 墨m 皿衄咖m 圈3 - i= 坎定位结果对比囤 ( 蓝点代表涨潮红点代表湘遗时= 坡定位结果) 围3 - 2 二次定位处理前后的叠加剖面对比圈 3 2 复合多域去噪技术 根据濉浅海资料干扰波的不同特性有针对性采用合适的处理手段在保持资料地震特 性不发生畸变的前提下，根据其自身的特性采用相应的处理手段予以衰减或去除。针对 盎料中的脉冲嗓音、声波、随机干噪、面渡、邻队干扰、井干扰、多次渡等噪膏干扰， 综合应用叠前多种去噪方法和技术，小心而有效去豫资料的噪音和干扰同时保证赍料的 振幅不发生畸变，保证地震资料的地球物理属性等特征不损失前提下提高资料的信噤比。 在地震资料处理中对噪音的处理一直是一个重要的不可忽视的方面。原始地震资 料中存在较强的面波、浅层多次折射噪音干扰了有效信号，严重影响地震资料的品质。 利用击嗓技术剔除或衰减各种噪音、增强信号的手段，己成为提高地震资料信噪比的重 荽篓彭 ， = i l = = 第三章滩浅海地区地震资料的处理技术研究 要步骤。在实际地震资料中，利用各种规则干扰的、随机噪音具有的视速度、视频率等 特性的不同，在共炮域和共检波点域采用不同的去噪方法，达到衰减噪音提高有效波信 噪比的目的。 3 2 1 基于地表一致性能量统计的区域异常振幅衰减 区域异常噪音衰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、冲零 等处理，达到消除区域异常噪音及强振幅噪音的目的。 a 均方根振幅( r m s a ) 加) _ 【净2 】 b 平均绝对振幅( m a b s a ) p ( 0 ：! 笠) r = c 最大绝对振幅( m a x a b s a ) p ( i ) = m a xl 口( j ) 鹤蛐 ( 3 - 1 ) ( 3 - 2 ) ( 3 3 ) d 方差极大振幅( v m a x a ) 口4 ( j ) p ( i ) = 若 一 匹口2 ( 川2 ( 3 - 4 ) 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差极大振幅计算法。如图3 3 为 区域异常噪音衰减前后浅海地区单炮对比效果。经过区域异常噪音衰减后，不仅有效的 消除了部分异常噪音保持资料的相对振幅同时提高资料的信噪比。 赶安石油大学硕士学位论文 ( a ) 原始记最m ) 去噪后记录0 ) 剔除的嘬音 围3 - 3 过渡带单炮去噪前后效果对比 3 2 2 浅层多次折射及面波的压制 滩浅海地区的过渡带地区浅层多次折射、直达波等线性规则干扰的能量较强，特别 是其视频率特征与有效反射波重叠时，严重干扰有效波，降低有效波的信噪比和分辨率。 对此采用视速度滤波方法根据浅层视速度的不同设计滤波因子，进行线性动校作用于记 录上，对有效信号与干扰进行分离，可在完整保存有效信号的同时压制浅层不同视速度 的多次折射干扰，包括平行初至的折射干扰，用于共炮集、兆检波点集和c h 心道集等 叠前数据上。图3 - 4 为多次折射干扰的压制对比及残差剖面，从图中可以看出，由于多 狄折射干涉了有效反射，降低了有效反射的信噪比，经过压制多次折射，突出了有效渡， 加强了反射同相轴的连续性。 ( 曲为原始记录( b ) 为压制后的记录( c ) 为分离的多次折射 千扰 围3 - 4 枧速度滤波压制浅屡多次折射的结果( 滩上单炮) 面渡是地震勘探中广泛存在的一种规则干扰被，具有低频、低速、衰减较悭的特点。 在滩浅海单炮记录上呈线性分布且能量强，影响中深层有效反射。针对这一特点找 籼砌脚啪棚删珊瑚 第三章滩浅海地区地震资料的处理技木研究 们采用内切滤波的方法，根据面波的特性设计低通算子，作用于面渡干涉带中，将面波 滤出，再从原记录中减去达到叠前压制面波的目的。图3 5 是使用内切滤波压制面渡 干扰的效果对比，经过对面渡的压制突出了有效反射提高了信噪比。 ( a ) 为滤波前单炮为造波后单炮 图3 - 5 内切滤波田树面波干扰的效果 3 2 3 基于局部多项式滤波器的局部线性相干噪声压制技术 如何对影响广泛而且去除容易损伤有效振幅的线性干扰进行有效的保幅去除。为此 本课题提出一项新的基于局部多项式滤波器的技术来进行局部线性相干噪声压制。利用 局部多项式滤波器，我们可以检测和估计出局部线性相干噪声。然后利用一个简单的减 法就可以将估计出来的噪声从原始数据中减掉。 信噪分离是地震数据处理的一个中心问题。噪声可以分为随机的和相干的两种，其 中相干噪声常会被当作有用信号。一般来讲，不管是有用信号或者是噪声，只要它们可 以用某个特定变换的很少的基来表示，那么这个变换就会对分离两者有用。因为该变换 可以很好地表示这些信号。 在地震信号处理中，相干噪声f 例如：空气波，地滚波等1 会对地震数据处理产生严 重影响。人们提出了多种相干能量滤波的方法，并应用到了实际资料处理中。这些方法 总的来说可以分为两类：全局滤波和局部滤波方法。实际滩浅海数据处理中相干噪声 在滩浅海地表条件下因为复杂的数据采集因素等原困只是局部线性的。为此提出利用线 性多项式滤波器来检钡i 并估计局部相干噪声之后，一个简单的相减就可以去掉这些噪声。 a 基本原理 这里假设相干噪声和相干信号速度是不同的。记相干噪声的速度范围为v 。对于 v v 和霉偏移距道的时间点b 根据如下轨迹，我们可以从地震炮集s 0 ，r ) 上提取出一 个l d 信号来： = t o + x v ( 3 - 5 ) 式中r 是偏移距。 所提取出来的信号为 “r ，v , t o ) = 5 以，曲= j “+ x v , x )( 3 - 6 ) 西安石油大学硕士学位论文 为了能够去掉不想要的相干噪声，r a d o n 变换( r p ) 和频率一波数( 一k ) 滤波 器根据它们速度的差异来去除相干能量。这相当于估计对应于( 1 ，t o ) 的相干噪声为一维信 号y ( x ，l p , t o ) 的均值： y ( x ，u t o ) = y ( x ，1 ，t o ) n ( 3 - 7 ) 式中是用来实现上述估计酌地震道道数。 显然( 3 7 ) 式定义的信号估计器在相干噪声是局部线性而且在时空域分布为局部化 的时候不是很好。为了检测和估计局部线性相干噪声，我们提出一个基于线性多项式滤 波器的估计器。 为了估计在偏移距为的相干噪声，只用到偏移距为的地震道周围的几个地震道 ( 记为x ) 来进行低阶的多项式拟合。假设一共采用了m 个地震道并且多项式的阶数为 三( l m n ) ，我们可以求出最小二乘意义下的多项式系数。利用上面得到的多项式， 可以得到偏移距为x 的地震道上的相干噪声的一个估计。我们记这个估计为y ( x ，v ，f 0 ) ， 原始信号和它的近似之间的误差能量可以定义如下： ( 3 8 ) 然后，利用一个简单的基于阈值盯判别的检测器我们可以定出偏移距为的估计相 干噪声是否为真实的相干噪声。相干噪声的估计为： m 0 ，v ，f o ) = ，v ，b 虢嚣 ( 3 - 9 ) 逐道处理后，对应于( ，f 0 ) 的相干噪声的估计可以最终被确定。滤波后的信号可以表 示为： s ( x , v , t o ) = y ( x , v , t o ) - n ( x , v , t o ) ( 3 1 0 ) b 应用效果 针对滩浅海地区迭前处理，研究人员提出了一个新的基于线性多项式滤波的算法来 去除局部线性相干噪声。本文的方法在时间一空间一速度域都是局部化的，可以更有效 地估计局部线性相干噪声。在实际数据上的初步实验结果表明我们的方法是十分有效的。 如图3 - 6 所示，经自适应滤波后较强的线性规则干扰得到压制，提高了信噪比，突出了 有效波反射。 1 8 第三章滩浅海地区地震资料的处理技术研究 耋夏杰= = 忑= 要基= j 五= i 要墨= = 耖蘩 ( a 】为浅高原始记录如) 为滤波后的；海记录( c ) 为麝隙的噪自 图3 相干噪音压制对滩浠地区单l 自压制效果 该方法也可咀压制面波和异常噪音的有效方法。根据面波和异常振幅的特性设计波 形宽度和振幅曲线作用于地震记录上检测出面波和异常干扰，再从原记录中减去 达到压制面波和异常干扰的目的。 3 2 4 消除海上鸣震一自适应滤波技术 在滩浅海单炮记录上，由震源产生的噪音( 如地滚波、折射波、多次波等) 经常把 有效信号掩蔽捧。s t e p h e n k c h i n 在s e g 6 7 届年会上提出了一种新的非线性去噪方法， 它首先构造一个相干噪音模式，该模型在时域中可表述为局部倾角、静校正量和横向振 幅变化的函数，并且该模型可咀从原始记录自动抽取建立，通过对2 d 和3 d 野外资料的 黼誊翳干糕黜筹黧憨单避蔟紧后 3 2 s 匹配反褶积技术 针对不i 司检波器之间存在的频率和相位差问题经过研究和扦发认为匹配反裙积技术 可以很好地解决检波器对资料造成的影响，也可以很好解决滩浅海施工中采片j 的不同的 1 9 西安石油大学硕士学位论文 激发因素造成资料之间的差异。匹配反褶积的两个数据体赊了一个时移和个相移之外 是相同的，它们的相位差异图与频率的不同，是一条直线。其斜率给出了时移，其截距 给出了相移。实际上在高频信号较弱的部分赉料的相位差是不稳定的，而在低频端它的 时窗不够长。线性回归用全频段将会导致非常差的时移和相移的估算。因此计算时移和 相移，只能用相下性较高的频段。在这些频段相位差异是比较稳定的，这可能与两个有 着极其不同的相位谱的子波有关。由线性回归，可以获取所估算的时移和相移的标准偏 差。从而进行数据差异校正。目前该方法已成功的解次了可控震源与炸药震源数据的匹 配问题。将会对海陆过渡带数据的处理有很大的借鉴意义( 图3 - 8 ) 。 ( a ) 匹配滤波前匹配滤波后 图3 8 匹配滤波解决不同激发方式 3 2 6 基于局部相干信号检测与估计的多次波消除技术 海 资料多次波发育，在部分滩浅海地区的浅海也发育较前的多次波。如何在不损 伤次波的地球物理特征的前提下去除影响广泛的多次波一直是消除多次波技术的一个 难点。奉义提出一种基于在叠加速度谱e 检测与估计相干信号f 多次波和一次渡) 的多次 波消除算法并进行技术实现。在c m p 道集卜，局部相干信号的轨迹可以由叠加速度和零 偏移距时间确定。在速度谱域中，多次波和一次波一般是分开的，从而可以进行多次波 和次波的识别。通过沿信号的积曲线路径进行多项式拟合，可以得到一次波和多次波 的估计。为了进一步保护一歇波，多次波 较强的多次波被估计并从地震数据中减掉 次波能量比首先被估计出来，仅仅只有能量 最后一次波被估计出来。因为一次渡和多次 波的估计郝是在时空域局部地进行，所以本文提出的方法计算效率很高。通过对合成和 实际地震数据进行处理，所得到的实验结果表明赤算法在实际应用巾是十分有效的，因 为它能在有效压制多次波的同时很好地保持了一拔渡。 在速度一时间域中，在c d p 道集上的一次波和多次渡被转换为点，而这些点又因 为在速度一时间域中的速度差异落在了不同的位置。r a _ c o r l 变换利用叠加速度来估计并 消除多次波( h a m p s o n ，1 9 8 6 ；f o s t e r m o s h e l l 9 9 2 ) 。r a d o n 变换的振幅保持特性已经由 n u r u lk a b i ra n dm a r f u r t ( 1 9 9 9 ) 进行了分析。l i n v i le e 和m e e k ( 1 9 9 5 ) 提出一种局部滤波 第三章滩浅海地区地震资料的处理技术研究 的技术来避免全局滤波的缺点，这种技术可以很好地消除相干噪声。在本文提出的多次 波消除算法中，由叠加速度和零偏移距时间确定的双曲线被用来估计一次波和多次波的 轨迹，并且多项式被用来近似信号振幅随偏移距的变化。因为它们在时间一空间域上是 局部化的，所以可以在最d - 乘意义下分别估计一个相干信号( 一次波或者多次波( u r s m 和e k r e n , 1 9 9 5 ) 。本文提出的方法也是利用多次波和一次波在速度方面的存在的差异， 通过对叠加速度谱的解释得到一次波和多次波的速度，从而确定相干信号的轨迹。以该 轨迹为中心，利用一个时窗沿着该轨迹在最d - - 乘意义下估计出相干信号。当一个一次 波和一个多次波之间存在干扰时，如果多次波能量强于一次波的能量的话，它就被从地 震数据中减掉。先减掉强能量的多次波有助于保存一次波的幅度。本文提出的方法对实 际滩海地震数据进行了处理，实验结果表明其可以在较好保持一次波振幅同时，很好地 压制多次波。 a 基本原理 为了减小在信号估计过程中对一次波可能造成的损伤，我们采用了两种策略。第一 个就是根据多次波跟一次波的能量比值来检测出能量较强的多次波，然后再估计并从地 震数据中减去这些较强的多次波。第二个就是利用多项式拟合沿着相干信号的轨迹估计 出它们。我们的方法通过三步来压制多次波：首先根据多次波和一次波的能量比值来检 测出能量较强的多次波，其次估计并从地震数据中减去这些较强的多次波，最后估计出 一次波。 b 多次波跟一次波的能量比值的估计 在叠速度谱上，一般来说多次波和一次波是可以识别出来的。总的来说，当一次波 和多次波的时差足够大时，我们很容易在叠速度谱上识别出多次波和一次波。为了提高 本文提出