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济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 摘要 在油气勘探过程中的每一个阶段，一个探区的勘探现状和潜力分析是制定该 区下一步勘探方向的基本依据。济阳坳陷经过4 0 多年的勘探开发，已经进入了 一个“困难与潜力同在，挑战与机遇共存”的时期，勘探对象逐步向深( 深层) 、 隐( 隐蔽) 、低( 低渗透) 、稠( 稠油) 、小( 规模小) 转移，勘探方法除了对老 资料深入挖潜外，主要是通过科技攻关，增加深层地震勘探的技术含量，力争在 深层发现新的储量增长点。 深层勘探资料的处理是深层勘探技术攻关的重要环节，本文针对在济阳坳陷 深层采集的地震信号能量弱、频带窄、主频低、数学可描述性差、信噪比低等特 点和勘探的需要，提出了地表一致性振幅处理、地表一致性子波处理、多域去噪、 多维去噪等系列方法技术，增强深层地震信号；复地震道技术；在深层信号成像 方面，研究了高精度时差校正、超面元叠加、有限差分法和像移法综合偏移等资 料处理方法，基本解决了深层信号的叠加成像和偏移成像问题。 关键字：济阳坳陷子波处理多域去噪 多维去噪复地震道技术时差校正 超面元叠加综合偏移 t h er e s e a r c ho fd e e pl a y e ra i m e ds e i s m i cd a t a p r o c e s s i n gt e c h n i q u e i nj i y a n gs u p e r d e p r e s s i o n a b s t r a c t i ne a c hs t a g eo f0 i 1a n dg a se x p l o r a t i o n ，t h ep r e s e n te x p l o r a t i o n s t a t ea n dp o t e n t i a la n a l y s i sf o rap r o s p e c ta r e ai st h eb a s ef o rm a k i n g n e x td e c i s i o n j iy a n gs u p e r d e p r e s s i o ni si nt h ep e r i o do f “d i f f i c u l t y a n dp o t e n t i a lb e i n gs i m u l t a n e o u s ，c h a l l e n g e a n d o p p o r t u n i t y b e i n g c o e x is t e n c e a f t e r m o r et h a n f o r t y y e a r se x p l o r a tio n a n d d r o d u c t i o n n o w ，e x p l o r a t i o no b j e c t st u r ng r a d u a l l y t ot h ed e e pa i m e d ， c o n c e a l m e n tt a r g e t ，l o w e rp e r m e a t i o n ，d e n s e o i la n ds m a l ls c o p e s o e x d l o r a t o r yt e c h n i q u ed e p e n d sm a i n l yo ni n c r e a s i n gt h ea m o u n to fs e l s 叭c e x d l o r i n gt e c h n i q u e sb yt a c k l i n gm a n ys c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp r o b l e m s b e s i d e su s i n gv a l u a b l yo l ds e i s m i cd a t a i no r d e rt ol o c a t ean e wp o i n t o fg e o l o g i c a lr e s e r v e si nd e e pa i m e d d a t ap r o c e s s i n g i n d e e p l a y e r a i m e d i sa ni m p o r t a n ts t e p 0 t e x d l o r a t i o nt e c h n i q u e i nt h i sp a p e r ，b e c a u s eo f t h en e e do fs e l s m l c e x p l o r i n ga n ds e i s m i cs i g n a lc h a r a c t e r so fw e a ke n e r g y ，n a r r o wf r e q u e n c y b a n d w i d t h ，l o wm a i nf r e q u e n c y ，l o ws nr a t i oa n du n e a s i l yd e s c r i b i n gb y m a t h e m a t i c s m e t h o da m o n g d e e p a i m e d c o l l e c t i o n i n j l y a n g s u d e r d e p r e s s i o n ，as e r i e so ft e c h n i q u e sa r ep r o v i d e dt oe n h a n c e s e l s m l c d a t as i g n a l i n d e e p a i m e ds u c ha s s u r f a c ec o n s i s t e n c ea m p l1 t u d e d r o c e s s i n g ，s u r f a c e c o n s i s t e n c ew a v e l e tp r o c e s s i n g ，m u t i d o m a i n n o i s e a t t e n u a t e ，m u l t i d i m e n s i o nn o i s ee l i m i n a t i o ne t c a n da l s oc o m p l e xs e l s m l c t r a c et e c h n i q u ei sc o n s i d e r e d f i n a l l y ，s o m et e c h n i q u e s i ns e l s m l cd a t a i 腿g e i nd e e pa i m e da r es t u d i e d ， f o re x a m p l e ，h i g hq u a l i t ym o v eo u t c o r e e c t i o n ，s u p e r b i ns t a c k ， i n t e g r a t e dm i g r a t i o nb y f i n i t ed i f f e r e n c e a n dd h a s es h i f t ，t h e ys o l v e db a s i c a l l yt h ei m a g ep r o b l e m so fs t a c ka n d m i g r a t i o no fs e i s m i cd a t ai nd e e p a i m e d s u b j e c tt e r m s ：j i y a n gd e p r e s s i o n ，w a v e l e tp r o c e s s i n g ，m u t i d o m a i n n o i s e a t t e n u a t e ，m u l t i d i m e n s i o nn o i s ea t t e n u a t e ，m o v e o u tc o r r e c t i o n ，s u p e r b i n s t a c k ，c o m p r e h e n s i v em i g r a t i o n 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 第一章引言 l 济阳坳陷勘探现状 依据济阳坳陷中，东营凹陷、沾化凹陷、车镇凹陷、惠民凹陷、浅海地区的 探井密度，探明程度，资源发现率进行综合考察，坳陷总体上达到中等偏高勘 探程度，在垂向上，埋深大于3 5 0 0 m 的深层为低勘探程度区。 2 济阳坳陷深层勘探潜力 济阳坳陷是渤海湾盆地内七大生油坳陷之一，并具有明显的复式成藏特点。 济阳坳陷的深层油气勘探目标是指3 5 0 0 m 以下的层位，在这个范围内存在的油 气藏一般产生于凹陷的深部低潜山，其地质层位有下第三系孔店组，沙三段及 沙四段，还有前第三系的中生界、古生界及太古界。经过近4 0 年的钻探，平均 探井密度不到1 41 3 1 0 0 r ，钻探程度较低。勘探潜力可从以下三方面分析： 济阳坳陷深层具有高产油气流能力，油藏类型多样，而又具有不同的成因； 深层勘探具有相当的深度空间，4 5 0 0 m 以下的地层在各凹陷的主体部位仅仅 实施了极少量的钻探，因此在这一深度段还处于预探期。3 5 0 0 m - - 4 0 0 0 m 的探井 分布在平面上具有非均一性，勘探潜力正是基于这种不均性之中。其次，深层 的资源潜力较大，据统计，从孔店组到石炭、二叠系预测石油储量7 亿吨，天 然气储量为6 2 6 6 3 亿方，随着中、浅层油气藏勘探程度的不断提高，深层油气 藏的勘探已成为当今勘探的主要对象。 基底潜山油气藏是油田积极探索的新领域，“基底”是沉积盆地基础，是形 成沉积盆地之前的古老地层，在胜利特有的复式油气区条件下，各类断层大量 产生，有可能使“基底”一2 4 亿年前的“泰山杂岩”形成“油气藏”，由于2 4 亿年前的古老岩石经历了1 5 亿年长期的风化、剥蚀和多期构造运动的褶皱、冲 断、倒转，使“基底 顶剥蚀而形成普遍的、良好的，有一定孔渗条件的、有 较大厚度的最主要的风化壳，成为波阻抗界面明显，储油物性良好，靠近油源 而油质很轻，具轻油高产的条件，在济阳坳陷中的基底潜山油器藏就应当是相 当普遍的，而不是个别的、零星的、条件特殊的油器藏。 具不完全统计，全球六大洲不同油器藏区都有基岩油气藏的普遍存在，所发 现的基岩油气藏大多数在勘探成熟的油气盆地内的基岩风化壳中。 胜利油田经过了几十年的勘探，发现了5 个成油成气的古潜山都“低潜山”， 都是下古生代风化壳油气藏，个别的有基底潜山油气藏，埕东油田东南的埕古 1 0 4 上第三系之下，有下寒武纪页岩段的存在，作为盖层的事实证明了是可以成 油的。 在油藏描述上，主要集中在新生代，以前对中古生代古潜山的认识油高潜山、 中潜山、低潜山，也有“坡上山”，“凹中山”之说，但无论哪种都是从表面上 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 的分类，并未涉及不同古潜山的成因上的内在联系，现在从油藏成因出发，提 出了“断潜山”，“滑塌山”等油气成因。在生油问题上，也提出了一些新的见 解，从“新生古储 ，“古生古储”，“幔生壳储 为油藏的油源问题提出新的理 论见解。 第二章深层资料特征分析 地震波从激发到接收在地下介质中传播历经了各种不同路径，由于大地 滤波的作用，从接收到的信息来看，浅、中、深层的信号有着不同的特点， 深层信号由于经历的路径较长，所受的滤波作用也较强，因此，与中浅层地 震信号相比，深层信号有着一些显著的特点，如能量弱、信噪比低、可描述 性差等。 1 影响深层地震信号振幅的因素 震源激发的的尖脉冲在向外的传播过程中，随着波前面的扩散，传播介 质的吸收，反射界面的反射和透射，以及多次反射，波形转换等造成的衰减， 并经过各种干扰波的影响，反射回地面的信号，每一时刻其强度都在衰减， 任何反射效应的一切续至波振幅都是减弱的。这只是地震信号振幅随时间减 弱的诸多效应之一。反射波的传播机制见图2 1 1 。 在较大的动态范围内，引起地震道迅速损失能量有两个基本成分：信号 振幅的直接衰减和频率损失。其中，前者只涉及一个比例因子，而后者损失 严重，它直接导致丢失信息。 引起地震信号振幅衰减的诸多机理中，有如下四个主要因素： 1 、局部反射或散射 发生在脉冲路径的波阻抗间断的部位上。脉冲的衰减，可用因子 0 一，) 加近似。b 为反射系数，为时间。到时间，之间的平均反射系数。 2 、球面扩散 波前随时间而扩散，单位体积的能量随之减弱。振幅的衰减因子为1 v t 。 见图2 1 2 。 3 、吸收损失 由于实际的岩层是非完全弹性体，地震波在传播过程中一部分能量将转 化成热能而消耗掉，从而使波的能量随着传播过程而变弱。吸收衰减因子为 p 一。 4 、频率损失引起的振幅变化 地震信号中高频成分的衰减比低频快，这有许多原因，部分可以确定， 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 散射是原因之一。但较大的损失可能是反射内部引起的。当反射面间的距离 正好为某个多次反射的四分之一波长时，则可能在地层间产生强烈的破坏性 的干扰。见图2 1 3 。影响地震信号衰减的个成分的衰减函数是近似相同的， 若几个函数同时发生，则其总效应是相加的。最后的结果为指数形式的净衰 减曲线，近似为 2 1 1 b 和c 几乎是随炮而变的经验常数，表明检波器接收到的地震信号， 其振幅特征是异常迅速衰减的。见图2 1 4 。 3 济阳坳陷渫层地震资料处理技术 i j f 究 2 深层信号的特点 1 、能量弱 由于介质的吸收衰减，地震波在传播过程中随着传播距离的增大迅速衰 减，传播距离越长，衰减越严重，到了深层，地震信号已变得非常弱，同时 由于地层的压实等原因，地层波阻抗的垂直梯度随深度的增加而减小，这必 然导致深层界面的反射系数较小。无法形成强的反射界面，因此这两方面的 原因使得接收到的深层信号能量很弱。 图22l 为深层某测线一原始单炮，图中小方框内的数据表示的是该方 框附近的最大振幅值，可以看出，深层信号的反射波能量与浅层信号相比几 乎 2 、频率低 由于大地的吸收和衰减地震波的能量在传播过程中迅速衰减，但高频 成分比低频成分衰减的更快、更严重，尤其是到了深层，其高频能量几乎全 部被吸收和衰减，这样就必然使得深层信号变得频率很低、频带很窄。 以分贝数表示吸收衰减后地震信号的振幅谱： s ( r ) ：二三! ! ( d b ) 2 - 2 一l g 其中，s ( f ) 代表不同频率成分的衰减后的振幅谱 济附坳陷深屠地震资料处理技术研究 r 为频率， t 为烈程旅行时 q 为地层的品质因素 济刚坳陷深层地震资料处理技术研究 一般来说，品质因素的变化规律是浅层小，深层大，松散地层小，致密 地层大。 图2 2 2 是一均衡后的原始炮集，图2 2 3 为图2 2 2 中方框部位的频谱分析， 图2 2 4 是某深层单炮的分频滤波显示，由图可见，深层信号的主频在1 2 h z 左右，而其有效频宽也不过十几h z 。 3 、可描述性差 我们知道，在平面反射界面、覆盖介质为均匀介质的假设条件情况下，反 射波的时距曲线可用下式进行描述( 共炮点) ： 乓一掣：1 2 - 2 - 2 一= i 口2b 2 1 式中 x 。= 一h s i n o f 4 办2 4 h 2s i n2 缈 舻1 矿一 口= 扣丽面而 h 为界面的法线深度，伊为反射界面的倾角，矿为均匀介质的速度。 实际情况下，反射界面的上覆介质并非均匀介质，因此反射波的描述就不 能再用双曲线表示，而是有如下的反射波时距曲线表示 一器v i - -、l 一 喜丽寿 2 - 2 - 3 其中p 为射线参数。该方程已不能进一步化为某种标准的二次曲线，实际计算 中为了计算方便，便引入了平均速度的概念，这时反射波的时距曲线可以描述 为 哗= l x 2 + 4 h 2 2 - 2 4 7a v e r a g e ( 2 2 2 ) 式尽管没有考虑地下更为复杂的介质结构，而是仅仅考虑了介质的层 状结构，而且还假设界面为水平界面，即使是在该假设条件下，反射波已不能 用双曲线来表示，那么对深层的反射信号来讲，由于其反射界面的上覆地层的 济| 5 i 坳陷深崖地震登料处理拄术研究 复杂多变，使得其反射特征非常难以描述，如再继续用( 22 3 ) 式描述，必然 会有很大的误差存在，特别是深层勘探野外采集排列一般较长，其中的误差就 更大。 图2 25 为某测线c m p l l l 6 的浅层道集和深层道集，图226 为c m p l l l 9 的浅层道集和深层道集，图227 为c m p i1 7 5 的浅层道集和深层道集，图中左 边为动校正前，右边为动校正后，可以看出，各道集的浅层反射可近似为双曲 线，按双曲线进行动校正后反射波同相轴被很好地拉平，但深层的反射波己基 本看不出任何的双曲线特征，因此按双曲线进行动校正后，反射波的同相轴没 有被很好地拉平，深层信号的特点描述比较困难。 4 、信噪比低 由于深层地震信号的能量很弱，特征也不是十分明显，相对来说深层的噪音 却比较强因而，深层信号的信噪比一般比较低( 见图22 1 、2 25 、2 2 6 、227 ) 。 济阳坳陷棵层地震资料处理技术研究 、t g - 圈22 7c m p l 】7 5 动校前道集对 3 深层噪音分析 在叠前地震记录中，深层的噪音也比较发育，常见的主要有面波、随机 噪音、线性相干噪音等，由图221 、图225 、图226 、图227 我们可 以清楚地看到以上各类噪音的存在。分析各类噪音的特点，我们可以清楚地 看出，面波等线性强相干噪音与随机噪音是影响深层资料信噪比的两类最为 重要的噪音。 对面波来说，由于它有频率低、能量强、分布范围广等特点，将对深层 资料的信噪比产生很大的影响，尤其是近偏移距的地震信号完全被面波淹没： 对随机噪音来说，由于它本身的特点，它在整个时间域均匀分布，地震 记录中，从浅层到深层它的能量从理沦上讲是一样的，但由于深层地质构造 的影响而产生很多的散射噪声会使随机噪音的能量进一步增强，会引起深层 资料的信噪比的严重降低。 第三章深层信号增强与噪音衰减 从咀上分析可咀看出深层信号的能量一般较弱，而野外原始资料的采 集由于受到多种因素的影响，特别是受到施工过程中的排列组合方式、检波 器组合方式、炮点位置、炮井深度、排列长度、激发药量、激发方式等外界 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 条件及施工因素的影响，以及低速带特点、潜水面位置、地震界面等内部条 件的影响，又会引起空间能量分布的不一致，处理中必须对其进行相应的处 理，消除这种地表非致性，提高深层反射波的能量。深层信号增强的另一 途径是噪音压制，在深层资料处理中，由于深层信噪比非常低，必须在叠前 进行噪音的压制，否则会严重影响到叠前各种处理技术的应用，影响深层资 料信噪比的噪音主要是强的线性相干噪音和随机噪音，因此，本论文的噪音 压制技术研究也是主要针对以上噪音展开的。 1 深层信号地表一致性处理技术 1 、地表一致性振幅处理技术 地震波在传播过程中，由于介质的吸收和能量的衰减，使得其能量随深 度和传播距离的增加迅速衰减，反映在地震记录上，表现为深层和远偏移距 反射波的能量非常弱，不利于进行处理分析，因此处理中必须采用合适的方 法对反射波的振幅进行处理控制，使其满足各种后续处理的要求，我们在研 究中采用的是地表一致性振幅控制技术，主要方法包括真振幅恢复，球面扩 散的补偿和地表一致性振幅校正等。 ( 1 ) 振幅恢复 该方法首先将地震数据各道的样点值取绝对值，然后寻找其相关值并对 数据进行归一化处理，计算出各道各样点的系数。为了消除波前扩散和地层 吸收，定义 力= 南 以层状介质为例 d 。：p 一西 d d2 专 恢复后的振幅为 谁) ：母麒f ) = 益x ( t ) v t ( 2 ) 球面扩散补偿 该方法是对地震波传播过程中由于球面扩散带来的损失进行补偿，方法 也是对各道、各样点求取一个因子，在层状介质时，波前发散因子为 仍2 毒 其中v 旯为均方根速度 济阳坳骼探层地震资料处理技术研究 v i 为介质层速度 t 为双程垂直旅行时间 ( 3 ) 吸收补偿 根据粘滞理论得知，地震波的振幅随传播距离呈指数形式衰减，在层 状介质下，介质的振幅吸收园子为 巩= p9 其中万= 兰且 矗层状介质衰减系数 f 层状介质的双程旅行时 ，波传播的双程旅行时 月水平层状介质数 ( 4 ) 地表一致性振幅校正 泼方法在每一炮点和每一检波点通过g a u s ss i e d e l 算法求解矩阵方程来 对地震波传播过程中由透射和吸收带来的耦合差异进行校正。 济阡l 坳陷深层地震资料处埋技术研究 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 图3 1 1 是一原始单炮，可以看出记录中深层及远偏移距反射波的能量都 非常弱，图3 1 2 是做过真振幅恢复和球面扩散补偿后的单炮，可以看出深层 及远偏移距反射的能量得到了较好的补偿，但记录中依然存在着很多能量非 常强的区域异常道，这些异常道的存在会严重地影响后续各种处理方法的应 用效果，图3 1 3 是做过球面扩散补偿后又经地表一致性振幅校正后的单炮记 录，由图可见，经地表一致性振幅控制处理后，不但深层远偏移距的能量得 到了很好的补偿，而且记录中的区域异常道振幅也得到了很好的校正，记录 中各道的能量己基本趋于一致，便于后续的处理方法应用 2 、地表一致性子波处理技术 如果我们认为表层条件对地震波的影响是一种滤波作用，它不仅仅是造 成时间上的延迟，而且对波的振幅特性和相位特性均有影响。我们必须对这 种滤波作用进行反滤波。我们认为，对地表同一位置，滤波作用与地震波的 入射角无关，无论是浅、中深层反射，其滤波作用均相同。我们把实现这种 反滤波功能的方法，称为“地表一致性反褶积 。 假设地震数据x ( f ) 符合褶积模型 工( f ) = 以，) 枣夕o ) + n ( t ) 3 一l - l 其中，y ( t ) 是期望输出序列，一般定义为反射系数序列；n ( t ) 是附加噪 音。子波w ( t ) 可表示为四个分量的褶积。 w ( ，) = 暑p ) + ，= ，o ) 宰m ，+ ，9 ) 率d j 一，( f ) 3 - 1 - 2 22 其中，墨( f ) 表示第f 个炮点位置近地表滤波响应；r j ( t ) 表示第个接收 点位置近地表的滤波响应；m ( ，) 是与炮点和检波点之间中点位置有关的近 了 地表的滤波响应；d 。( t ) 是与炮间距有关的滤波响应分量； 下 在频率域可写成： 张。) = s ( 。) r ( 。) m ( ，) d ( 。) 3 1 - 3 分别写出它们的振幅谱a 和相位谱纸。) 2 _ n 的关系式 a 口( = a ，( w ) a ，( w ) 4 。( w ) 以( w ) 3 1 - 4 和九( w ) = 丸( w ) + 咋( 忉+ 矽m ( w ) + 屹( 们 3 - 1 - 5 如果我们对子波w ( f ) 作最小相位假设，就仅需要对子波的振幅谱进行处 12 济阳坳陷涤层地震资料处理技术研究 理。对3 1 5 式两边取对数，我们就可得到： l n a 。( w ) = l n a 。( w ) + i n a ，( w ) + l n a ，( w ) + i n a d ( w ) 3 - l - 5 如果我们用 代表地震道数据的对数振幅谱，a 。代表按3 - 1 6 式估算 的道的对数振幅谱用a 。、a ，、a 。、a 。分别代表3 - 1 6 式右端的四项。 根据最小平方准则，使误差能量e 取最小值，有： e = ( 爿。一 ) 2 取最小值 ，j 可建立四个方程组。利用高斯一塞德尔迭代法可以分别求出a ，、a ，a 。、 a ”然后对它们进行反对数变换，并分别记为a ，、a ，、a 。、a 。 根据凹个振幅谱分量，可以构成这些滤波嚣的滤波响应函数，求出这些 滤波系统的反滤波因子。对于每一个道，均可得到相应的炮点反褶积因子、 接收点反褶积园子、中心点位置反摺积园子以及与炮间距有关的反褶积因子。 我们对数据道相继应用这些反滤波冈子，就完成了地表一致性反褶积( t a n e r m t k o e h l e rf 1 9 8 1 ) 。 地表一致性反褶积有者其它反褶积所不具有的特殊功效，它不但具有其 它反褶积所具有的压缩子波的作用而且还对相位有一定的调整作用。因此 我们在实际资料处理中重点对其进行了开发应用，在几个地区资料处理中都 目1 i4 * 冲压h 目地 目3 l5 地* 。冠性& 镕4 单也 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 见到了很好的效果 图314 和图315 分别是东营地区深层攻关某测线原始单炮经脉冲反褶 积和地表一致性反褶积处理后的结果，可以看出经反裙积后，地震子波都得 到了很好的压缩，但经地表一致性反褶积后的记录信噪比有了很大的提高， 深层同相轴连续性明显变好。图31 6 与图317 分别是经脉冲反褶积和地表 一致性反褶积后的叠加剖面对比，可以看出前者同相连续性信噪比都比后者 要好，而且经地表一致性反褶积后的叠加剖面波组关系也比脉冲反褶积更加 清楚。 震j 济阳坳瞄深层地震资料处理技术研究 2 深层资料噪音衰减技术 无穷大视速度滤波技术 幽32 i 斜十扰击赊前后竹炮w 比 在影响深层资料信噪比的噪音中，具有一定视速度范围的近线性噪音往往会 给深层处理带来很大难度，如不对其进行压制，有时会产生假构造，使解释工 作误入歧途。该类噪音与有效波在视速度上有很大差异，利用这一特点，我们 结合g e o v e c t e u rp l u s 系统研究开发出了一种无穷大视速度滤波技术，对该类 济阳坳陷深层地震资料处埋技术研究 噪音进行压制见到了明显效果。方法首先对叠前道集按一定的视速度进行变 换，视噪音的视速度变为无穷大，通过一定的方法将其去除。 图32l 是去噪前后的单炮对比，图322 是去噪前的原始叠加，图32 3 是去噪后叠加， 可以看出，在去噪前的单炮和叠加剖面上都存在严重的相干噪音，去噪 后噪音得到很好压制，反射波的能量得到明显增强，无论同相轴连续性还是 资料信噪比都有了明显改善。 2 、多域去噪 地震数据根据不同的需要和在不同的处理阶段，可以根据一定的原则和方 法，变换到不同的域中，例如，按道集的性质来看，有炮集，c m p 道集、麸接 收点道集、共偏移距道集等。 济坳陷深层地震资料处理技术研究 济阳坳陷深层地震资料处理技术研宄 而按数据所在的数学域，可以有：t - x 域、f k 域、t p 域、b x 域、小波域等， 在以上各个域中有效信号的特性是不同的，噪音在各个域中表现也不同同样 有效信号与噪音在不同域中的特性差别也是不同的，因此在每一个域中我们都 可以分别采用一定的方法，实现有效信号与噪音的分离，经过在多个域中的去 噪处理，晟终可以达到消除干扰，增强信号的目的。 图324 与图3 25 是经多域去噪前后的单炮对比，图326 与图32 7 是多域去噪前后的叠加剖面对比，可以看出经多域去噪，剖面信噪比有了明显 提高。 3 、多维去噪技术 随机噪音服从统计规律，从单道上无法判别哪是有效波，哪是随机噪音。 目前压制随机噪音比较有效的方法中，无论是水平叠加还是f - x 预测，都是 利用了随机噪音根号n 的规律，叠前随机噪音的衰减一般都要从其统计规律 出发，研究相应的方法技术。 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 从信号处理的角度来看，噪音压制所基于的数学模型基本可分为两太类： 一是单道数学模型；二是多道数学模型。研究各种数学模型的维度，我们又 可以将其分为一维模型、二维模型、三维模型、四维模型等，具体到信号于 随机噪音来讲，随着数据所在空问维度的增加，信号的规律性会越来越强 随机噪音也将越来越符合其统计规律，而且维度的增加必然带来n 的增大 这样从理论上讲采用同样数学方法( 如f - x 域预测) 在高维度的数据空问对 随机噪音进行衰减比在低维空间会获得更好的回报。 实际情况是对于实际地震数据在单一地震道上( 一维空间) 我们无论如 何也识别不出哪是信号，哪是噪音对噪音的压制只能根据某些地球物理先 验理论将噪音与某些信号一起压制掉( 如一维频率滤波) ；而在按不同规则组 合而成的二维数据体中( 二维空间) ，信号与噪音已开始显示出明显不同的规 律性，在不同组合的数据体中，这种规律性的差异也是不同的，利用这种差 异我们可以在不同组合的数据体中( 不同域) 中分别完成对噪音的衰减( 多 域去噪) 二维去噪；同样，在按不同规则组合而成的三维数据体中( 三 维空间) ，根据上面的分析我们知道，信号与噪音显示出的规律性的不同会比 在二维空间更显著，我们在三维数据体中对噪音的衰减( 三维去噪) 会更加 切底。 对于叠前地震数据，以往去噪往往都是在一维空间进行的但是实际的 叠前数据都不是仅仅存在于二维空间的，我们都可以在更高维度的空间对其 进行研究、描述，如对于二维地震勘探叠前数据体，我们有s h o to f f s e t t i m e 、 c o p o f f s e t t i m e 、o f f s e t c d p t i m e 等三维数据空间，于是我们可以在以上 三维空间用三维去噪技术( 如f _ x y 预测) 完成对二维地震数据的随机噪音的 衰减拟三维去噪：同样对于三维地震勘探叠前数据体，我们拥有更多可供 选择的数据空间，如i n l i n e - c d p o f f s e t t i m e 、i n l i n e o f f s e t c d p t i m e 等 济阳坳焰深层地震资抖处理技术研究 我们可以在以上四维数据空问采用相应的去噪技术完成对噪 音的衰减拟四维去噪。基于以上考虑我们研究开发了拟三维去噪技术和拟 四维去嗓技术，在实际数据处理中进行了应用，见到了明显效果。 图32 8 是拟三维去噪的原理示意图，图329 和图32 1 0 分别是去噪| j i 后炮集和c d p 道集对比可以看出拟三维去噪的去噪效果明显优于二维去噪， 图32l l 是术经拟三维去噪的叠加剖面，图32 1 2 是去噪后剖面，可以看出 剖面信噪比有了明显提高，而且波形自然，波组特征保持也很好。 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 第四章深层信号叠加成像 c n i p 叠加与成像技术是深层地震资料处理的一个关键，也是深层资料处理 中的难点，这部分涉及的处理技术很多，主要包括速度分析、时差校正、叠 加、偏移等。在各个环节中速度分析技术、时差校正技术是整个叠加成像 的摹础，而叠加、偏移是成像的关键，而叠加又在其中起主导作用，叠加质 量的好坏，直接影响偏移成像的效果，深层信号本身的特点( 噪音太、信噪 比低、接收能量弱) 也决定了很难得到好的深层成像。因此，在尽量做好叠 前信号增强、速度分析、时差校正的基础上必须进行深层信号叠加成像技 术的研究。 1深层信号时差校正技术 l 、精细速度分析技术 深层资料信嗓比较低，给速度分析带来很大困难，用常规速度分析技术 已不能满足要求，因此我们在研究中结合地质模型约束技术利用优势频带 进行商精度速度分析，保证了速度分析的精度为后续处理技术的应用打下 了良好的基础。 2 、折射波静校正技术 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 我们知道在风化层底面，即低降速带底面是一个良好的折射界面，当炮 间距到达一定距离，入射角达到临界角后就会产生折射波，折射波静校正即 是利用折射波信息完成风化层的静校正处理，下面以一个单层模型为例简单 介绍一下方法的基本原理。 图4 1 1 所示的是一个单层模型与风化层校正原理图，风化层速度为1 ，。， 界面速度为v ，如果我们不考虑地层倾角的影响，那么初至达到t a 为 乞世+ 三型 盟+ 兰二! 刍丝2 堡堡4 - 1 1 v oc o s ? c1 ，r 式中，和h ：为炮点和接收点上的法线深度；包为入射角，如果我们 令x 专0 ，则可得到截距时间i i - ”( 啊+ h 2 x - ，o )(去v0c o s 一警) 4 - 1 - 2 b c、r 根据斯奈尔定律，s i n t g 。：v o ，并进行简单的三角几何运算，( 4 1 2 ) 式 济刚坳陷深层地震资料处理技术研究 可以写成 + h i = c o s 口4 1 3 上式建立了截距时问i 与风化层参数( ，v 。叶) 之间的关系，如果我们从记 录上能得到截距时mi ，我们就有可能进行触化层校正。 实际工作中在进行风化层校正时，数据已经进行了基准面校正( 或者 高程校正) ，因此要求的校正量是在基面校正基础之上的附加校正量虬，参照 图4 11 ，w ，应该是 k ：( + 鸣) ( 上一上) 4 1 - 4 v 0v e 式中v 。是用于高程校正( 或基准面校正) 的速度，一般近似地取为v ，。将 ( 5 - 1 3 ) 式代入( 5 - 1 4 ) 式，经过化简运算可得 u = i ( 芏羔) = ik v ，+ v o 4 1 5 k 定义为风化层校正系数，在单层模型中，k ：( v , - v o ) l n 。上式就是 v ，+ 桥阳坳陷潍培地震资料处理技术研究 风化层校正的基本公式。 图4 3 1 可知，一个地震道总的静校量t ，是 4 r = ! ! ：二堡+ 4 - 1 6 v 。 式中v 一般近似地取为叶，e ，e 州e 分别为炮点、接收点、基准面的高程- 图5 】2 是y x 地区未经折射波静校正的叠家剖面，图413 是经折射波静 校正叠家剖面，可以看出静校正后剖面反射波同相轴连续性得到了明显改善。 3 、一致性分频静校正 剩余静校正实现的方法很多，本文仅以g e o v e c t e u rp l u s 实现的先求和后 相关法为例来简单介绍一下其方法原理。 该方法计算静校正值的原则为某炮或某检波点的剩余静校正值，应该是 该炮或检波点所对应的道和模型道互相关值最大时的时移值。相关最大意味 着经过校正以后( 即去掉剩余静校正值的影响以后) ，本道与模型道有最好的 相似性。 记录道与模型道互相计算按下式进行： 济1 坳陷深层地碰资料处理技术研究 c c o r = s m ( t ) + 一( ，) 4 1 7 式中，一( ，) = q ( f ) 为某炮点和某检波点所对应的各记录道a i ( f ) 之和 s m ( t ) 为模型道 s m ( t ) = ( f ) - q ( ，) 4 - 1 8 式中，s ( f ) 为炮( 和检波点) 所对应的c m p 叠加道；”和卅分别为每一 个炮点( 和每一个检波点) 所包括的道数和所涉及c m p 点数。互相关时要规 定最大的相关步长。 无论是基准面校正量，还是剩余静校正量，我们都可以将其分解为两部 分( 参见图414 ) 基准面静校正量可分为低频分量和高频分量两部分，低频 分量是由高程在地表总的变化趋势引起的，而高额分量则是由于地表高程在 较小范围内的局部变化引起的，应用时需分别应用。 剩余静校正量也可分为中频分量和高频分量引起的，有的也称为长波长 剩余静校正量和短波长静校正量，实际处理中，必须先进行眭波长剩余静校 正，然后再进行短波长剩余静校正。 济阳坳陷潍层地墟资料处理技术研宄 斟415 和图4l6 分别是进行剩余静校正前后的叠加剖面对比，可以看出 静校正后剖面同相轴连续性又了明显改善。 挤坳陷深层地震资料处理技术研究 4 、动校正时差校正 众所周知，由于激发和接收条件的影响以及近地表速度的不规则性，使得 地震勘探中所接收到的地震波在c m p 道集中的动态时差常常不完全符合双曲线 的轨迹，同一反射层的反射时问远道可能比近道早。对深层资料，这一点表现 的尤其突出。 在常规流程中使_ e i 的动校萨及地表一致性剩余静校正方法，由l - 它把剩 余静校正问题都假设满足地表致性，也就是说它只考虑到震源和接收点的 地表位置，而跟地f 射线无关，因而并不能完全使道集内的反射波同相叠加， 在动校正和地表致性剩余静校正后的道集内还存在着随时问纵向变化的剩 余时差，严重影响叠加资料的质量。 方法原理：为了解决同一叠加道集中的剩余时差，必须为每个电录中的 每个样点确定其相应的位置，通常用的方法，应寻求一模型道，使备道向之 靠齐而解决时差问题。为了增强剖面的横向连续性，采用相邻道预测的办法 来确定模型道上每个样点的位置，即先用正常的动静校正技术叠加剖面，在 该叠加剖面基础上，利用向前向后预测的办法确定当前作为模型道电录的位 置，并根据模型道，在c m p 道集内调整同相轴的时差，将这种动态畸形变消 除达到反射波相叠加，从而增强反射同相轴的连续性，改善叠加资料的 质量。 图225 、226 、227 分别是东营地鹾某洲线c mp l l l 6 、1 1 1 9 、1 17 5 动校正前后的浅层和深层结果对比，可以看出，浅层的反射波同相轴经动校 正基本被拉平，没有明锓的动校正时差，而探层的反射波同帽轴却凼为不满 足双曲线规律而无法真正拉平，道集中存在明显的动校正时差，必须进行剩 余时差校止。 竺：! 竺竺! ! 竺! ! ! ! 竺 济坳陷深层地震资料处理技术研究 一 蹦417 是剩余动校前的叠加剖面，图41 8 是作完剩余动校正后的剖 面，可以看出剖面的信噪比得到较大提高，同相轴连续性好，深层反射特征 清晰。 第五章超面元叠加技术 物理地震学认为：地震波是一种波动，它从震源出发，以球面的方式向 下传播，到达发射界面s ，s 可视为有许多小面元s 组成，当s 的大小线 度接近地震波波长时，每个小面积元s 都可以看成一个绕射体。根据惠更斯 原理，把每个小面积元s 看着一个新的点震源，从新的点震源发出的一系列 球面子波向四面八方传播，对地面上某个接受点p 来讲，它所接收到的“反 射波”就是来自s 面上的每个小面积元产生的绕射波在p 点叠加的结果。这 就是说，在地面上p 点接收到的波动的能量并不只是来自反射界面的某一点， 而是来自界面上的所有点。那么界面上多大范围内的绕射子波到达地面p 点 能保证是“相干”叠加呢? 经理论分析，这个“相干”叠加的范围就是“第 一菲涅耳带”，第一菲涅耳带的半径表达式为： 一，= j + 式e x = vr 是地震波波长，h 为界面埋藏深度。显然rr 的大小与波长、层速 度、界面埋藏深度有关，随界面埋深的增加，rr 的大小变化呈个曲锥体。 通过研究对面元划分确立了三条原则： 济刚上幼陷椿层地篪赞抖处理技术研究 l 按照地质模型自浅而深的分析不同层位的菲涅尔带半径。 2 对每个c mp 中心点的纵向、横向倾角太小进行分析。 3 根据倾角分析的结果，在菲涅尔带半径范围内，进行面元划分分析 分别进行叠加，在分析叠加结果的基础e 研究确定模拟面元的尺度范围 面从图中可看出，j 、面元替加剖面信噪比低特别魁浑层的反舯，同相轴连续性很差，不 能满足解释j 二作的需要，随着面元网格的变大剖面信噪逐渐提高同相轴连续性变好， 断而波反射越采越消晰可见提高深层资料信噪比的关键在于野外采集进行精细面元设计， 合理提高渫层的覆盖次数处理中采用可变面元的址理方法，捉崭有效反射信号的能晕 鎏 井h i 坳陷椿层地蠼贷科处理拄水埘究 目53 超m “1 25 x 5 0 盘力n 副( 6 4 f o l d 井坳陷蹀层地碰赍料处理技术岍究 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 第六章偏移技术 l 水平叠加剖面存在的主要问题 l 、反射界面在叠加剖面上的偏移现象 由图6 1 1 可见，反射点和记录点发生了分离现象，记录点向着真实反射点 的下倾方向偏移。这种偏移可以用水平和垂直偏移两个分量来描述。 水平偏移缸为 1 a x = h s i n = - 9 1v t os i n 垂直偏移幽：日一h c o s 矽：i 1v t o ( 1 一c 。s 矽) 界面埋藏越深偏移越严重，界面倾角越大，水平偏移和垂直偏移也越大。 2 、地下地层为大倾角界面时，水平叠加方法不能使大倾角反射波得到加 强，甚至会使大倾角反射波受到压制 大倾角反射波存在的剩余时差为 济阳坳陷深层地震资料处理技术研究 西：一三二了s i n 2 ：一，s i n 2 2 t o v 2 。 如果丁，则大倾角地层反射在水平叠加时将受到压制。 m 一 4 3 、水平时间剖面上的绕射波得到加强 一方面干扰了反射波的对比解释。另一方面，强能量绕射波的存在，可能使 某些小断层漏掉，得出错误的地质结论。 4 、水平叠加方法是以水平界面为理论基础 只有水平界面才能实现共反射点叠加，在界面倾斜情况下，水平叠加方法则 是非共反射点叠加，各叠加道对应的反射点是分散的，将降低勘探精度。 2d m o 技术 叠前部分偏移技术，即d m o 技术。这种偏移技术既不象叠前偏移那样费 工时，也不需要占用大的机器内存。而且在一定的条件下，又可以基本逼近叠 前偏移的处理效果。由于这一方法的实用，使常规处理技术得到更进一步的发 展，目前叠前部分偏移技术己成为常规处理的主要程序。见图6 2 1 、6 2 2 。 33 济刚坳陷深层地簏资料处理技术研究 3 有限差分和相移法混合偏移 理想的偏移算法应当是精确和有效的，既是说，它小受倾角限制，能适应 任意速度变化，且在计算方面没有不切实际的要求。同时，大多数算法均不能 满足这些条件。例如，fk 偏移在任何倾角f 都是精确的，但它受处理速度的限 制，有限差分法能考虑各种速度函数，但却压制了陡倾同相轴。 对深层资料实施的混合偏移法，正是综合了有限差分法的速度灵活性和相 移法及f k 法的精确倾角响应。 1 、理论的提出 在常速介质中，s t o l t 提出灵活的f - k 洼，可咀实现直至9 0 。倾角数据的偏 移。刊样g a z d a g 提出的相移法也不存在倾角限制。后者在计算上较前者有史多 的要求，但其优点是能精确地考虑垂向速度变化。速度的横向变化可