（石油与天然气工程专业论文）滩浅海过渡带地区高精度地震资料处理技术研究.pdf

中文摘要 论文题目 专 业 硕士生 指导老师 滩浅海过渡带地区高精度地震资料处理技术研究 石油与天然气工 张保庆 签名 谭成仟 签名 范哲清 签名 捅妥 滩浅海过渡带地区有着丰富的油气资源 具有形成大型复式油气聚集带的石油地质 条件 是寻找油气的主要阵地之一 但由于滩浅海地区特殊的地理环境和作业方式 使 该地区地震资料有其自身的特点 随着滩浅海过渡带油气资源勘探发展的需要 常规地 震资料处理方法己不能满足高精度地震勘探的要求 本课题针对滩浅海地震资料的特点和难点问题 特别是滩浅海地震资料干扰严重 信噪比低 二次定位 一致性处理 成像精度等开展了研究工作 在滩浅海过渡带地震 资料处理方面取得了较大进展 滩浅海地震资料干扰严重 信噪比较低 提出了有源干扰的去除方法 并编写了相 应的程序 开发了自适应高频噪声去除模块 根据海上资料多次波的特点 提出了相应 的多次波去除策略 通过这些技术手段的合理运用 有效的提高了滩浅海过渡带资料的 信噪比 为了解决检波器漂移问题 提出了室内分段拟合初至波定位技术 提高了点位 精度的同时 大大提高了工作效率 针对滩浅海过渡带资料一致性差的问题 采用地表 一致性处理技术有效地解决了滩浅海过渡带资料的一致性问题 为了有效地提高滩浅海 过渡带资料的成像精度 提出了配套的速度场建立方法 研究了各向异性叠前时间偏移 技术 通过这些技术的运用提高了成像的精度 对于最近几年国内才逐步引进的海底电 缆采集技术 开发了配套的双检资料处理方法 经过滩浅海过渡带地震资料处理技术攻关 逐步形成了一套适合滩浅海过渡带资料 特点的地震资料处理技术 关键词 过渡带二次定位多次波一致性处理叠前时间偏移双检处理 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 ho nh i g h p r e c i s i o ns e i s m i cd a t ap r o c e s s i n g m e t h o d si nt r a n s i t i o nz o n e s p e c i a l i t y n a m e i n s t r u c t o r a b s i r a c l f o rt h es p e c i a lg e o l o g i ce n v i r o n m e n to ft r a n s i t i o nz o n e s e i s m i cd a t ap r o c e s s i n go ft h i s a r e ah a si t su n i q u ec h a r a c t e r i s t i c s s ot h ec o n v e n t i o n a lp r o c e s s i n gm e t h o d sc a n n o ts a t i s f yt h e f u r t h e rd e v e l o p m e n to fh i g h p r e c i s i o ns e i s m i ce x p l o r a t i o ni nt h e s ea r e a s i n t h i sp a p e rs p e c i a lm e a s u r e m e n t sa r ep r e s e n t e dt os o l v et h ed i f f i c u l tp r o b l e m s i n t r a n s i t i o nz o n e s u c ha ss l o ws n n o i s e d i f f e r e n c eo fp h a s e a m p l i t u d ea n df r e q u e n c y i m a g i n g a n dg r e a tp r o g r e s sw e r em a d ei ns e i s m i cd a d ap r o c e s s i n go f t r a n s i t i o nz o n e i no r d e rt or e m o v et h en o i s et h u st oi m p r o v et h es n t h es o u r c ei n t e r f e r e n c ee l i m i n a t i o n m e t h o di s p r o p o s e d a n dc o r r e s p o n d i n g p r o g r a m i s c o m p i l e d t h em o d u l eo fa d a p t i v e a t t e n u a t i o no fh i g hf r e q u e n c yn o i s ei sd e v e l o p e d b a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h em u l t i p l e t h ec o r r e s p o n d i n gs t r a t e g yo fm u l t i p l ea t t e n u a t i o ni sp u tf o r w a r d s ni si m p r o v e dg r e a t l yb y u s i n gt h e s em e t h o d s s e c o n d a r yp o s i t i o n i n go fp i e c e w i s ef i t t i n gi s i n t r o d u c e dt os o l v et h e p r o b l e mo fr e c e i v e rd r i f t w h i c he n h a n c e st h ep r e c i s i o no ft h e r e c e i v ep o s i t i o na n di m p r o v e s w o r k i n ge f f i c i e n c y a i m e da ts o l v i n gt h ed i f f e r e n c eo f t h ee n e r g y t h ep h a s ea n dt h ef r e q u e n c y b e t w e e nt h ed i f f e r e n tb l o c k s s u r f a c ec o n s i s t e n tp r o c e s s i n gm e t h o d sa r ei n v o l v e d w h i c h i n c l u d es u r f a c ec o n s i s t e n te n e r g yc o m p e n s a t i o n s u r f a c ec o n s i s t e n td e c o n v o l u t i o n s u r f a c e c o n s i s t e n ts t a t i cc o r r e c t i o n i no r d e rt oi m p r o v et h ep r e c i s i o no ft h ei m a g i n g as e t o f e s t a b l i s h i n gv e l o c i t yf i e l dm e t h o di ss u m m a r i z e dt h a t i se f f e c t u a lf o rc o m p l i c a t e dg e o l o g y a r e a a n da tt h es a m et i m ea n i s o t r o p i cp r e m a c kt i m em i g r a t i o ni sa d o p t e d a c c o r d i n gt ot h e o c e a nb o t t o mc a b l ea c q u i s i t i o nt e c h n i q u ew h i c hi si n t r o d u c e dr e c e n t l y d u a ls e n s o rp r o c e s s i n g m e t h o d sa r ed e v e l o p e d w i t ht h e s ee f f o r t s as e to fs e i s m i cd a t ap r o c e s s i n gs t r a t e g yi sf o r m e d w h i c hi ss u i t a b l et o t h et r a n s i t i o nz o n e k e yw o r d s t r a n s i t i o nz o n e 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 e c o n s i s t e n tp r o c e s s i n g p r e s t a c kt i m em i g r a t i o n d u a ls e n s o rp r o c e s s i n g t h e s i s a p p l i c a t i o ns t u d y i i 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己在论文中 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 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 i i i i 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 2 堑堑堑缘 导师签名 日期 7 1 0 ip 日期 l 矿 7 t o 9 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 课题研究的目的和意义 滩浅海过渡带地区是介于陆地和深海之间的地区 滩浅海过渡带地区特殊的地表条 件决定了该地区的地震勘探既不同于单纯的陆地勘探也不同于单纯的深海勘探 单纯的 陆地勘探一般使用炸药震源和速度检波器 深海勘探使用气枪和压电检波器 而滩浅海 过渡带无论是运载设备还是震源和接收设备都比单纯的陆地和深海要复杂的多 这导致 了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 可控震源和气枪 和检波器类型 有陆地的 沼泽的 和海底封的 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 响了资料的信噪比 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 同时地下地质结构复杂 断层发育 地层产状变化大 从而造 成资料纵横向速度变化大 成像效果差 其对处理技术的需求也远高于单独的陆上资料 和单独的深海拖缆资料 国内经过近4 0 多年的探索与发展 基本形成了滩浅海过渡带的地震勘探采集技术 装备系列和相应的处理技术系列 但综合对比国内外滩浅海过渡带的地震资料处理技术 我们在一些关键技术上还存在一定的差距 如检波点室内二次定位技术 多次波的去除 技术 有源干扰的压制 考虑各项异性的处理技术等 随着近几年海底电缆的引进 我 们在双检资料的处理方面才刚刚起步 所有这些都严重制约着我国滩浅海过渡带地震勘 探的发展 制约着滩浅海过渡带区域的油气勘探的大突破 渤海湾滩浅海过渡带地区油气资源丰富 但由于勘探技术和处理能力的制约 与陆 上相比 勘探程度相对较低 具有巨大的勘探潜力 渤海湾海岸线长2 2 8 1 k m 勘探面积 共11 2 0 0 k m 2 其中潮间带面积2 9 4 0 k m 2 极浅海面积5 8 0 0 k m 2 5 l o m 水深2 2 0 0k m 2 跨 越1 5 个生油凹陷 有近3 0 个含油构造带 渤海湾盆地陆上部分经4 0 年的勘探 勘探程 度较高 而滩浅海地区受特殊的地理环境 勘探装备与技术条件的限制 勘探程度相对 较低 渤海湾滩浅海过渡带地区预测总资源量为3 4 1 1 0 8 t 探明地质储量约5 1 0 8 t 控制储量1 5 x1 0 8 t 剩余资源量达2 9 1 0 8 t 占总资源量的8 5 从上面的数据分析可以看到 我国的滩浅海过渡带地区勘探程度很低 具有很大的 勘探潜力 而要将潜在资源转化为效益储量 通过技术进步提高勘探精度是关键环节 因此 开展 滩浅海过渡带地区高精度地震资料处理技术研究 从而能够提供高品质的 处理成果 对于落实滩浅海地区的地下地质构造 对于打开我国滩浅海过渡带勘探的新 局面有十分重要的意义 1 2 课题研究现状 西安石油大学硕士学位论文 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 件大都是从国外引进的 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 滩浅海地震资料由于横跨陆地 滩涂和浅海 其表层介质变化大 吸收严重 地震 资料的能量纵横向的变化都比较大 尤其是横向间的能量 为了补偿这种横向间的能量 差异 国外率先提出了地表一致性能量校正 该方法对这种表层介质的变化所造成的能 量差异有很好的补偿作用 但对吸收所造成的能量差异的补偿没有考虑 同时由于滩浅海地震资料横跨陆地 滩涂和浅海 所用的震源 有炸药 可控震源 和气枪的 和检波器类型 有陆地的 沼泽的和海底封的 也随之多变 这导致了子波 的不一致性 国外率先提出了地表一致性反褶积技术来消除这种地表的变化所造成的横 向上子波的不一致性 但它难以在时间 频率和空间三个域内有效地消除近地表的影响 浅海勘探中压电检波器需要放置在海底 目前大多数的作业是采用抛掷的方式 海底 电缆也是采用机械放缆的方式将电缆和检波器铺设到海底 同时记录下检波器离开放缆 船的位置 检波器在到达海底的过程中 会受到海流 潮汐 船速的影响而偏离设计位置 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 为此国内外开展了声波定位系统和初至波定位系统 但这两种方法问题都 比较多 效率低 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 多次波的去 除是个世界级的难题 国内外对其开展了多方位的研究 但每种方法都有其使用条件和 局限性 只对特定的多次波有效 最近国外提出了基于数据驱动的去除与地表有关的多 次波的方法很受关注 2 0 世纪8 0 年代末出现的海底电缆双检接收技术 主要用于压制在海底和海面之间存 在的 水柱混响 干扰 能有效地提高地震资料的信噪比 此法的关键在于将海底电缆沉放 到海底或水下一定深度 然后在同一观测点上同时利用压电检波器和垂直速度检波器接 收地震记录 由于这两种检波器对水柱混响具有相反的响应 据此即可对两类检波器接收 的地震记录分别处理 再将两者相加 即可达到有效信号增强 水柱混响去除的效果 该技 术已经成为海底电缆勘探的标准 我国于2 0 世纪9 0 年代末引进该项技术 但由于受到处 理技术的限制 一直未能取得较好的效果 1 3 课题研究内容和技术路线 1 3 1 研究内容 以寻找形成滩浅海过渡带资料特点的机理为基础 以滩浅海过渡带实际资料处理项 目为依托 研制室内二次定位技术 交互子波提取技术 开发多次波 高频噪声去除 2 第一章绪论 有源干扰压制等提高滩浅海过渡带资料信噪比技术 海底电缆双检资料处理技术 提高 滩浅海过渡带资料成像精度的偏移技术 以及开发针对滩浅海过渡带资料处理的质控技 术 最终形成一整套适用于滩浅海过渡带地区实用性的高精度处理技术系列 从而增强 我国滩浅海油气地震勘探的技术实力提升我国滩浅海地震勘探的整体技术水平和增强高 技术竞争实力 为参与国际勘探市场的竞争提供有力的支持和必要的保障 1 3 2 技术路线 为了确保课题有效地进行和达到预期的技术目标 所采用的技术路线坚持如下基本 原则 1 在新技术的研究过程中 要先进行理论分析研究 找到合适的技术和技术组合 然后按照科学步骤进行实际试验和验证 将理论研究与实用性相结合 达到开发的新技 术既有理论依据 又有实际可用性 从而使成果具有推广价值 2 以滩浅海过渡带资料特点的形成机理研究为基础 在滩浅海过渡带资料特点的 形成机理研究明了的基础上再开展具有针对行的处理技术方法研究 3 所研究形成的技术要以实际资料处理作为验证 确保研究开发的技术能够解决 实际问题 能够提高我国的滩浅海资料处理技术水平 1 4 论文完成的工作 针对滩浅海地震资料干扰严重 信噪比较低 提出了有源干扰的去除方法 并编写 了相应的程序 开发了自适应高频噪声去除模块和自适应面波压制模块 编写了时空域 迭后随机噪音衰减模块 根据海上资料多次波的特点 提出了多次波的识别方法 在消 化 吸收和总结前人多次波去除方法的基础上 提出了相应的多次波去除策略 通过这 些技术手段的合理运用 有效的提高了滩浅海过渡带资料的信噪比 为了解决检波器漂 移问题 在研究了声纳定位和初至波定位的基础上 提出了室内分段拟合初至波定位技 术 提高了点位精度的同时 大大提高了工作效率 针对滩浅海过渡带资料一致性差的 问题 研究了地表一致性处理技术 地表一致性能量补偿 地表一致性反褶积 地表一 致性剩余静校正 和时变 空变的交互子波提取技术 有效地解决了滩浅海过渡带资料 的一致性问题 为了有效地提高滩浅海过渡带资料的成像精度 提出了配套的速度场建 立方法 研究了各向异性叠前时间偏移技术 通过这些技术的运用提高了成像的精度 针对最近几年国内才逐步引进的海底电缆采集技术 开发了配套的双检资料处理方法 并利用这些形成的技术系列对大港油田的面积分别为1 0 0 5 k m 2 和1 3 5 0 k m 2 的滩浅海过渡带 三维资料进行了实际处理 处理成果较老资料 品质有明显提高 说明了形成的技术系 列的有效性和实用性 3 西安石油人学坝士学位论文 第二章滩浅海过渡带地区地震勘探的特点 2 1 滩浅海过渡带地区的特点 滩浅海过渡带地区主要是指从陆地到海洋的整体过渡带 包括滩涂 两栖地带和极 浅海地带 滩浅海过渡带地区的特殊性主要是与陆地和海洋的情况相比较 体现在涨潮 为海 落潮为濉的两栖地表和受多期海进 海退形成的复杂多样的近地表表层结构 滩浅海过渡带地区地表多是由于河湖 海潮淤积形成烂泥带 河沟 海沟冲刷形成 的淤泥带 盐田 虾池星罗棋布 浅海种植养殖成条成带分布 河沟 海沟纵横交错 还有海滩各种植被 此外还有极浅海 浅海水域 图21 蒜嬲绷酽 馘 鲤i 多霉 鬻蓬艨熬鬻蒺 惑 熏囊 稠2 1典型的摊浅海过渡带地表 滩浅海过渡带地区表层由河湖入海口处的表层沉积极不稳定 表层有淤泥 硬沙滩 古生物贝壳等组成 极浅海部分璺潮汐影响 水深变化大 风浪比较大 滩浅海地区独特的地表特点和表层结构 导致了滩浅海地区的地震勘探技术有别于 单纯的陆上和海上勘探 2 2 滩浅海过渡带地区地震勘探技术的特点 滩浅海过渡带地震勘探施工环境 既有陆地 又有海滩 还有极浅海 更有随着潮 涨潮落造成的两栖区域 形成了不同时问水陆交替变化的特殊地表条件 因此 滩浅海 地震勘探需要涵盖陆地 滩海和极浅海的技术方法和作业装备 2 2 1 滩浅海过渡带地区与陆上 海洋地区地震勘探的差异 第二章滩浅海过渡带地区地震勘探的特点 陆上地震勘探一般采用轻便钻机打井 炸药放入井中作为激发震源 采用速度检波 器进行线性或面积组合形式接收 形成井中激发 地面速度检波器组合接收的观测方式 进行地震勘探的采集工作 陆上的表层结构 通过各种表层结构调查技术 如小折射 微测井 双井微测井等 即可掌握其变化规律 而且检波器与地面的耦合关系良好 近地表产生的各种干扰波也 相对较少 而滩浅海过渡带地区表层结构变化剧烈 也十分复杂 掌握其变化规律非常 困难 复杂的表层结构导致激发震源和接收检波器都很难与地面良好耦合 近地表产生 的各种干扰波也会增加 极浅海地震勘探在水深大于3 5 米时 采用地震工作船施工 激发系统多采用气枪 激发 接收系统采用压电检波器按不同需要固定在海上拖缆上 工作船引导拖缆按测线 方向前进 形成边行驶边激发边接收的工作方法 海洋地震勘探需要精确的实时卫星定位系统 随时记录激发点和接收点的准确位置 包括水流造成的拖缆不同偏移方位 因此海洋地震勘探与陆地相比 其方法和装备都要 复杂得多 滩浅海地区由于特殊的地表 激发方式在小于3 米水深时使用陆上井中激发方式 而在大于3 米水深时一般需要采用气枪作为激发震源 接收方式在小于i 5 米时需要使 用防水的沼泽检波器 而大于i 5 米时需要使用压电检波器 滩浅海地区施工需要进行 二次定位 以便确定每个震源点和检波器的实际坐标方位 还需掌握潮涨 潮落的时间 和高度 以便合理安排激发震源和接收检波器及施工时间和后继处理的潮汐校正 2 2 2 滩浅海地震波在表层的传播特点 由于滩浅海地区表层的特点 致使地震波在传播过程中也发生了相应的变化 在地 震波激发端 由于表层结构复杂 形成激发波在表层中的多次虚反射 地震波多次反射 震荡 在浅水中形成水面与水底的多次反射 即海底鸣震或交互混响 同样在接收端 由于检波器是放置在海水中或海底 地震波信号传播到水面 水面作为一个很好的波阻 抗界面 地震波就会再次反射回水底 然后再从水底反射到水面 形成波的多次反射 这些波的多次反射形成了滩浅海勘探常见的多次波类型之一 成为滩浅海地区特殊的噪 声干扰 2 2 3 滩浅海过渡带地区地震勘探的特点 由于滩浅海过渡带区域的特殊性 地震勘探方法既不同于单纯的陆上勘探 又不同 于单纯的海上勘探 还要吸收陆上和海上地震勘探的特点 兼顾海上 陆地和滩涂的地 表情况和作业需求 还要考虑施工效率 因此研究滩浅海过渡带地区的勘探特点 对于 创新和发展一套适合滩浅海地区高精度地震勘探的先进技术 对于了解各种波产生的机 理 指导处理意义重大 滩浅海地区地震勘探的特点 归纳起来主要有以下几点 2 2 3 1 激发震源方面 西安石油大学硕士学位论文 滩浅海过渡带地区根据不同的地表条件 在不同的地段使用不同的震源 图2 2 采用多震源联合施工 陆上部分采用炸药或可控震源 滩涂部分使用炸药震源 海域部 分使用气枪震源 图2 2 陆地 滩涂和浅悔多种激发方式联合使甩 2 2 3 2 检波器方面 根据不同的地表条件 在不同的地段或同一地段在不同的时间段使用不同的检波器 图2 3 陆上部分使用陆用速度检波器 滩涂地段使用沼泽检波器 而海上部分使用 圉2 3 陆地 滩涂和浅海多种接收方式暇合使用 压电检波器 往往同一炮中既有速度检波器 又有压电检波器 同一地点 受潮汐的影 响 不同时刻也会使用不同的检波器进行接收 2 2 3 3 观测系统 野外施工考虑到施工效率和成本 在陆地和海上也会采用不同的观测系统 陆上排 列易于摆放 而打井较难 因此会采用多摆检波器而少放炮的观测系统 海上正好相反 放炮容易而摆排列难 因而多采用少摆检波器而多放炮的观测系统 2 2 3 4 水中检波器定位方面 受洋流和潮汐的影响 水中检波器通常存在漂移问题 很难保证野外实际施工点位 与设计点位完全一致 滩浅海过渡带资料处理都要考虑检波器的二次定位问题 2 工3 5 滩浅海过渡带地区特殊的干扰波 第二章滩浅海过渡带地区地震勘探的特点 滩浅海过渡带地区由r 海水的存在 造成了两个强的渡阻抗界面 印大气与海水之 间和海水与海底之间的波阻抗界面 正是由丁返两个强的波阻抗界而造成了在炮点端和 检波点端的呜震多次波的出现 该多次波是滩浅海过渡带地区资料所特有的干扰波 同 时也蛤滩浅海过渡带地区的资料处理带米了难度 2 j 滩浅海过渡带地区地震资料处理存在的问题 从目前的滩浅海过渡带地区油气勘探的需求来看 现有的处理手段很难解决油气勘 探开发巾遇到的复杂地质问题 如保幅问题 小幅度圈闭识别问题 一致性问题 小断 块断点落实问题 复杂构造成像问题 各向异性问题等 究其原因主要是现有的地震资 料处理技术不过关 提供给解释的资料品质满足不了地质解释和开发的需求 而资料品 质不高的主要原因是由于滩浅海过渡带地b 特殊的地表和近地表结构的差异 造成野外 地震采集装备和施工方式的不同 从而给处理带来r 系列难题 2 3 1 地震信号差异问题 滩浅海过渡带勘探不同区带问资料的一致性差异巨大 图24 这是因为滩浅海过 渡带资料m 于陆卜部分震源多为炸药或可控震源 海上部分多为气枪 而不同震源激发 的能量必然存在差异 造成滩浅海资抖不同区带间能量差别很大 小同震源激发产生的 子渡差异也很人 炸药激发产生的子波为最小相位的 可掩震源激发产生的于波屉零相 位的 而气枪产生的了波是混合相位的 由小同相位的子波得到的资料必然在相位 频 率 能量问存在着差异 滩浅海资料由于陆上部分使用速度检波器 潍涂部分使用沼泽 检波器 海上部分使片j 压电检波器 速度检波器与压电检波器问存在着9 0 的相位差 因此不同检波器接收的资料间必然存在着相位差异 同时由于滩浅海过渡带地区近地表 结构的差异 对地震波场影响程大 尤其是滩涂部分吸收特别严重 对信号的高频吸收 特别历害 造成不 刊区带问资料频率差异夫 躐馘蓊鬻豁觏 j 饕拦誊j i u u 惰 纠崩 p o i m 一 d 婚 j 卅 螨兰 赫 蔓 葛善是兰皇善毫兰 誓r i 黼 一 一 一点 誊 爱薯 n i 篷l 窆受 鳖 塑二 墼鍪至主兰鲎壅 固2 4 陆地 滩涂和浅海不同资料的自相关 2 3 2 检波器漂移问题 在潮汐带和浅海地区 由于潮汐和水流的影响 检波器的实际位置会偏离设计的位 置 也偏离测最位置 处邢过程中如果仍然按照测定恃置进行处理 囚坐标位置的偏差 会严币影响赞料的成像质量 甚军造成错误的结果 2 3 3 信噪比问题 西安石油大学硕士学位论文 陆地采集可以进行检波器组合接收来最大程度的压制各种干扰 而滩浅海采集很难 实施有效的检波器组合接收 因而不利于对干扰的压制 造成资料的信噪比比较低 在 浅海施工时 由于海水与空气和海底两个强波阻抗界面的存在 造成了滩浅海采集一种 特殊的干扰 海底鸣震现象 这也严重影响资料的信噪比 2 3 4 分辨率问题 由于采用多种震源激发 多种检波器接收 地震信号的差异会造成分辨率的降低 由于滩浅海地区特殊的地表及表层结构 吸收严重 不利于地震信号高频信息的保留 同时滩浅海地区检波器与地表的耦合不好 造成地震信号的波形畸变 干扰严重 降低 了地震信号的品质 不利于处理中拓展信号的频带宽度 造成地震资料的分辨率偏低 2 3 5 成像问题 过渡带地区一般都是构造比较发育的地区 该区的断裂结构复杂 造成该区速度场 的精确建立难度大 常规的成像技术难以保证该区的成像精度 由此可见滩浅海过渡带高精度地震资料处理技术研究需要解决的问题之多 难度之 大 同时也可预见 只要滩浅海过渡带资料的处理技术得到了发展和进步 必将会带来 滩浅海过渡带的油气勘探的大突破 8 第三章滩浅海过渡带地区高精度地震资料处理技术 第三章滩浅海过渡带地区高精度地震资料处理技术 3 1 滩浅海过渡带地震资料提高信噪比处理技术 3 1 1 滩浅海过渡带地震资料干扰波类型 滩浅海过渡带资料由于不同的地质背景 不同的施工方式 不同的外部环境使得原 始资料品质存在很大差别 总结其干扰波类型主要有以下几种 1 高频干扰 高频干扰的产生与海上采集采用压电检波器有关 压电检波器在水 中受到水的压力作用而产生交变的电压u u 正比于水中压力的变化 即u k p 这里p 代 表水压 k 为一常数 当压电检波器在水中工作时 水中的微震和环境噪音通过压电检波 器传给地震记录仪 一般这种干扰频率较高 能量较弱 2 虚反射 由于海水面是一强波阻抗界面 当地震波从震源出发向上到达海水表 面 又被反射回海水中传播 它伴随在由震源直接向下传播而产生的反射波之后 并相 互干涉 其速度与一次反射速度差别不大 在记录上表现为有效波的补充相位 它使记 录子波复杂化 反射波延续相位多 波组特征变差 3 海水呜震 海水鸣震也是常说的交混回响 它的产生是由于海水表面和海底都 是强反射面 地震波在这两个界面间来回多次传播而形成 其特点是频率和视速度同浅 层反射波同相轴曲率相同 并且有规律地等时间间隔出现 4 底波 由于海底地貌情况不同 仅渤海湾地区就有淤泥 泥沙 硬沙板和沙贝 类等多种类型 地震波在淤泥介质条件形成类似面波的波 称之为底波 它的特点与面 波相同 明显的频散 视速度较低 强度大 频率低 延续时间长 5 侧面反射 当海面施工区附近有较大的障碍物时 或海底暗礁等突起物以及海 底地形的剧烈变化 地下的陡倾角地层界面 断面都可以作为次生震源将地震波反射回 排列上 形成侧面干扰 其特征是频率较高 呈线性或弧线绕射波 有的平行出现 也 有交叉出现 能量较强 干扰波形状和在记录上的出现规律可反映出障碍物的位置 6 有源干扰 此种干扰的产生主要由于海上施工区附近有钻井装置以及过往船只 等干扰源而引起的 地震接收装置接收地震信号的同时接收到由钻机或过往船只产生的 干扰信号 此类干扰比较复杂 根据有源干扰与测线的位置关系不同 在记录上的表现 形态也会出现较大的变化 有直线型的有源干扰 有双曲线型的有源干扰 有的有源干 扰能量还特别强 3 1 2 海上资料干扰波压制方法 通过对滩浅海过渡带资料干扰波的调查 在分析干扰波产生机理的基础上 针对不 同的干扰波特点 研究了相应的干扰波压制方法 通过实际资料应用取得了较好的效果 1 自适应高频噪音衰减技术 高频噪音是海上处理的大敌 由海浪 微震 潮汐等原因引起的高频噪音 使大部 9 两安石油大学硕i 学位论文 分原始资料不同程度的存在高频噪音干扰 当噪音能罱辅 有效反射频率相对较低时 低避滤波能较好地解决 而当高频噪音能量强 反射信号频率高的情况r 低逝滤波无 注有效分离咩音和有效信号 为此 研究 坩 发丁自适应高频噪音寰减技术 浚打法通过 谱分析自动确定有效反射和高频噤占的视主额 通过自适应算法 沿时间和偏移距疗阳 自动衰减高频噪音 圈3 1 是岛顿噪音衰减前后的单炮计比和分离出的噪音 由对比剖 面可看出 高频噪音滤除后信噪比明显提高 且高频有敛信号受到了较好的保护 嘲3i 高频噪音虚减前后的单炮对比和分离m 的噪音 左 原始记求 t f 去除高峰奇后的记录 右 去除的高频噪音 2 侧而r 扰及有源干执l k 制技术 侧皿干扰波中以线性规律出现的干扰通常比较容易加以滤睬 j 一k 滤波 t x 域倾角 滤渡 多道相十噪音滤波等方法部是常用也比较确敬的方法 效果见陶3 2 但是对下 那种呈弧线出现的侧丽十扰波因为其弧顶较平 时差较小 视速度有变化 因此不能用 简单的f k 或倾角滤波的方法进行压制 我们柯两种a 法米陌制这种类型的噪青 其一 是在已知十扰源准确位置的前提下 利崩干扰源勺排列异接收点的距离关系 按双曲线 公式承得干扰波速度 然后对记录进行动校正 将f 扰波侧相轴校直 这样使得十扰皱 在频率波数城中视速度为无穷大而与有效波州艟分离 然后崩f k 滤波方法滤际十扰渡 繇帮有效波 效果见阁3 3 此方法的 个明显缺陷魁对海底暗礁等障肼物无法知道准 确何簧从 f l 影响f 执波速度的求取 方法二足采用对记录r ir 的弧型 二扰波进 j 倾加时差 扫描 用扫描的结粜对记录进彳亍倾角时差枝正 这样就可以得到弧型干扰技校 f 的也录 m伸啪心 伸啡 埘堋m删憎曲埔恤撕孙措持抖瑚椭瑚捕棚 第三章滩浅海过渡带地区高精度地震资料处理技术 我们对经过枝平的那部分记录采用f k 滤波或倾角滤波的方法很容易将它去除 再对结 果进行同样的反倾角时差校正就得到了去除了曲线规律特征的侧面干扰记录 围32 侧反射去除前后的单炮对比和分离出的噪音 左 原始记录 中 去除侧反射干扰后的记录 右 去除的倒反射干扰 瓣熏 图3 3 有源干扰去除姐后们单炮对比 左 原始记录 右 去除有源干扰后的记录 3 自适应面波压制技术 由十底波的特征跟面波有极大的相似性 因此对r 底波的去除方法可以采用常规的 面波压制技术 自适应面波压制技术根据有效信号与面波视速度和主频的差异来压制面 波 在而波出现的区域内进行面波的压制 面波区域之外的信号不受影响 西安石油大学硕士学位论文 4 时空域迭后随机噪音衰减技术 高信噪比地震资料一直是地震数据处理所追求的目标 人们为此提出了多种去噪方 法 但是就目前而言 各处理中心应用最广泛的仍是厂 x 域空间预测滤波衰减随机噪声 的方法 称作f x d e c o n 或r n a f x d e c o n 在频率一空问域实现 是对各频率成分确定其各自空间预测算子 而且所 有频率成分的预测算子在时间一空间域整体响应是一个二维预测滤波器 该滤波器在空 间方向的长度等于f x d e c o n 空间预测算子的长度 而在时间方向的长度却是运算时窗在 时间方向的长度 即该二维滤波器缺少时间方向的局部性 尤其是远离零时刻的非零系 数干扰了被预测点的值 这样就降低了f x d e c o n 的去噪能力 时间一空间域预测方法能够参照地震资料的特点 主要是依据有效信号的道间时差 自由地控制预测滤波器在时间方向的长度 从而能够克服f x d e c o n 去噪方法在这方面的 不足 增强了去噪能力 本文的理论模型和实际资料的例子证实了这种观点 f x d e c o n 原理及存在问题 假设有地震记录d t x 其中x l 2 n t l 一2 n 它在频率 空间域被记为d f f x 其中仁 m f 0 m f 于是对每个频率成分f i 有一空间矢量d f f i x f x d e c o n 的基本 依据是空间矢量d f f i x 具有可预测性 即存在预测滤波器p f i x x l 2 m x 使得 p f i x 与d f f i x 的褶积和d f f i x 在最d 乘意义下最接近 将空间预测误差算子 1 p f x x l 2 m x f m f 0 m f 写成如下矩阵形式 i p m 1 一卫l i l 1 一p o 1 1 一p l i 1 一p m r l p m 2 一n 1 2 一p o 2 p l 2 一p mr 2 一p m r m x 一p 1 脓 一p o 搬 一p m 一p m m x 将该矩阵的每 n 作傅式变换 得到这组滤波器在时间一空间域的整体响应 即 0 一g 2 l 0 一q 1 1 1 一q o l 0 一q i l 0 一p n l p n n 2 一g 1 2 q o 2 一q l 2 一p z 2 1 2 一p 一吼 m x 一g i m x 一吼j 恤 一g l m 一p n m x 第三章滩浅海过渡带地区高精度地震资料处理技术 其中n 2 n t 一1 2 不难看出 滤波器q t x 在空间方向的长度等于f x d e c o n 空间预测算子p f x 在空 间方向的长度m x 而时间方向的长度却是输入数据d t x 时窗在时间方向的长度n t 滤波器q t x 缺少时间方向的局部性 设经空间预测滤波f x d e c o n 去噪后的结果为d 7 t x 一般而言 某一被预测点 t x 的值d t x 只与该点邻域范围之内的有效输入 数据d t x 有关 而与其相邻域范围之外d t x 值无关 但是由于滤波器q t x 在时 间方向没有局部性 q t x 将被预测点 t i x i 有意义邻域范围以外的输入数据值加权 到输出点d7 t x 上 因而影响了f x d e c o n 的去噪效果 当输入资料的信噪比较高时 滤 波器q t x 中绝对值较大的点集中在零点附近 时间方向缺少局部性对去噪效果的影响 很小 但对于信噪比较低的资料 滤波器q t x 绝对值较大的点分布比较分散 其远离时 间零点的值对被预测点产生的负影响则不容忽视 此外 这个问题还可以从另一个角度考 虑 即d7 t x 与d t x 在各频率成分上的最小二乘意义下的最佳逼近并不代表d t x 与d t x 二者本身也是最小二乘意义的最佳逼近 时空域预测压制随机噪声 针对f x d e c o n 存在的问题 我们在时间一空间域利用线性同相轴的可预测性来实现随 机噪声的衰减 设有时空域滤波器q t x 其中x l m x t m t 0 二 m t 令 m x 3 m t 2 则二维预测误差的形式为 0 q 2 1 0 q l l 1 一q o l 0 一q i l 0 一q 2 l q 2 3 一q 一1 3 一q o 3 一q l 3 q 2 3 若预测误差算子与输入数据褶积的l 2 模最小 则q t x 就是我们希望得到的去噪 算子 由于该算子在时间方向的长度可以自由地参照输入资料的特点 主要是参照有效 信号的道间时差 进行控制 因而克服了f x d e c o n 去噪方法在这方面的不足 以上的讨论仅局限于二维形式 从原理上讲 该方法能很方便地扩展为三维形式 从而利用该方法实现全三维随机噪声衰减 根据本文的方法我们编制了相应的处理模块x y t r n a 图3 4 a 是由三条互相平行的 同相轴和两条断层组成的三维理论模型中的一条剖面 图3 4 b 是图3 4 a 加入随机噪声 的情况 图3 4 c 是图3 4 b 经三维x y t r n a 去噪的结果 随机噪声得到了很好的衰减 两 条断层清晰 图3 5 a 是大港某地区迭加剖面 图3 5 b 经三维f x d e c o n 处理后的结果 图3 5 c 是经三维x y t r n a 处理后的结果 各方面效果较f x d e c o n 处理有明显改进 5 多次波压制技术系列 滩浅海多次波的产生原因 多次波定义为其经过多于一次反射的地震能量 产生多次波要有较强的波阻抗界面 1 3 西安石油大学硕士学位论文 而海上资料这类强波阻抗界面就比较多 如海水表面 坚硬的海底 基岩面 强不整合 界面 火成岩等 正是这类强波阻抗界面导致了滩浅海资料的多次波特别发育 多次波 类型也比较多 图3 4 a 由三条互相平 一的同相轴和两条斯层组成的三维理论礁型 图3 曲是34 a 加入黼机噪声后的 维理论模型 圈34 c 是罔3 扎经三维x y t r n a 去噪后的结果 图35 a 上 是大港滩浅海某地区的选加剖而 网35 b 中 经三维f x d e c o n 去噪后的结果 陶35 c 下 是绎三维x y t 刚a 去噪后的结果 滩浅海多次波的类型 1 4 第三章滩浅海过渡带地区高精度地震资料处理技术 根据多次渡的传播时间和传播的路径可以分为下面几种类型 表面多次波 鬼波 全程多次波 短程多次波 呜震 和层间多次波 微屈多次波 如图3 6 所示 海底全程多次波 在某一深层界面发生反射的波到达海面又向下发生反射 然后 在同一界面又反射回来 来回多次 这种多次波为海底全程多次波 海底全程多次波传播 路程比同深度的一次反射波的传播路程要长 为独立的同相轴 短程多次波 地震波从 某一深部界面反射回来后 在薄互层的顶底界面多次连续反射 紧接在一次反射之后到 达 延迟了部分能量 常与一次波干涉 改变了一次波的波形 使子波加长 海上鸣 震 在海水表面和海底问的水层之间产生的多次反射造成水层共震现象称为鸣震 图3 6 滩浅海资料多次渡的分类 图3 7 速度谱 左 和动校正道集 右 识别多欢波 滩浅海多次波的识别方法 速度谱上识别 多次波的速度一般都小于相同位置处的一次反射的速度 川此 西安石油大学硕士学位论文 通过速度谱可以很清楚的识别出多次波的存在与否 图3 7 速度扫描识别 用一系列速度对叠加剖面进行常速扫描也是识别多次渡的一种 有效手段 如果存在多次波 那么多次渡在剖面上相同位置 不同速度下的成像和形态 将会有较大的差别 图3 8 田3 8 速度扫描识别多次渡 左2 蛐o l s 叠加剖面 右蚰 抽 s 叠加剖面 分偏移距叠加识别多次波 多次渡在不同偏移距的叠加剖面上的表现差别很大 据此可以识别多次波 一般在小偏移距剖面上表现出多次渡的形态 而在大偏移距剖面 上为一次反射的形态 圜3 9 分偏移距叠加识别多次渡 左o 4 5 0 睢偏移距叠加 右1 5 一4 5 9 0 l 信穆距叠加 自相关识别多次波 多次波在自相关上表现为子渡的续至相位 图3 1 0 可 以通过自相关来识别和选取压制多次波的方法和参数 第三章滩浅海过渡带地区高精度地震资料处理技术 i 蓊 i 图3 1 0 自相关识别多次波 滩浅海多次波压制技术 历年来海上资料处理都使我们不吝余力地投入到多次波的压制技术上 多次波的压 制技术整体上可分为滤波方法和基于波动理论的预测减去方法两大类 滤波方法是利用 多次波和一次波之间在波传播运动学方面 如时间 速度和倾角等的差异 通过各种变 换手段 把时间空间域含有多次波的地震数据影射到其他特殊的区域 这时有效波和多 次波在第二域呈现出较之第一域更为明显的差异性 进而滤除多次波 保留一次波 基 于波动理论的预测减去方法是通过波动理论预测和模拟多次波 然后把它从原始数据中 减去 表3 1 基于有效波和多次波问差异的滤波方法 域 算法所利用的差异特征 g k 傅立叶变换加切除滤波走时 倾角差异 t a u p r a d o n 变换走时差异 f k 聚束滤波b f m走时差异 表3 2 基于波动理论的预测减去法 方法预测反褶积波场外推法s r m e 方法 浅海海底鸣震 海底 多次波类型任意次自由界面多次波 短周期层间多次微曲多次波 水层 海底 基本物理单元水层 海底自由界面 海底 层界面 层界面 海底深度模型对于自由界面多次波不 附加信息不需要任何附加信息 先验知识 需要任何附加信息 f k 域压制多次波 该方法利用一次波与多次波视速度上的差异设计视速度滤波器 其基本做法是 用 1 7 西安石油大学硕士学位论文 一