阿姆河右岸區(qū)塊鹽下地震資料疊前保幅分辨率處理

摘 要

摘要：土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)地表大部分被沙漠、戈壁覆蓋，目的層卡洛夫-牛津階碳酸鹽巖上覆的巨厚膏鹽層對(duì)地震波高頻成分能量吸收比較嚴(yán)重，采用常規(guī)方法處理的地震資料分辨
摘要：土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)地表大部分被沙漠、戈壁覆蓋，目的層卡洛夫-牛津階碳酸鹽巖上覆的巨厚膏鹽層對(duì)地震波高頻成分能量吸收比較嚴(yán)重，采用常規(guī)方法處理的地震資料分辨率一般較低。為此，在分析CRP道集有效高頻成分的基礎(chǔ)上，采用共反射面元疊加進(jìn)行保幅去噪，在去噪的道集數(shù)據(jù)上分析有效低頻和高頻信息的可靠性，拓寬地震信號(hào)的有效頻帶，使地震資料的振幅譜在有效頻帶范圍內(nèi)接近反射系數(shù)的振幅譜，從而提高了地震資料的分辨率。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，高分辨率資料比常規(guī)資料頻帶展寬20Hz以上，主頻提高15Hz以上，信噪比得到了明顯提高，能有效分辨目的層內(nèi)厚10m左右的薄儲(chǔ)層，為構(gòu)造精細(xì)描述和儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)提供了較好的地震資料。
關(guān)鍵詞：土庫曼斯坦；阿姆河右岸區(qū)塊；高頻；有效波；共反射面元；疊加(地震)；振幅；分辨率；信噪比
0 引言
    阿姆河右岸合同區(qū)塊構(gòu)造幅度不大，多為一些低幅度構(gòu)造和巖性圈閉[1]。儲(chǔ)層主要為碳酸鹽層，其厚度和物性縱橫向變化均較大。中國(guó)方面在2007年接手該區(qū)塊勘探開發(fā)工作，在2008年采集了2900km2的三維地震資料，由于地表地質(zhì)條件及地層結(jié)構(gòu)原因，常規(guī)疊前時(shí)間偏移數(shù)據(jù)體低、高頻有效信號(hào)能量不足且頻帶較窄，對(duì)區(qū)內(nèi)構(gòu)造精細(xì)描述、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和相應(yīng)的儲(chǔ)量計(jì)算造成較大困難。為此，開展了疊前保幅寬頻高分辨率地震資料處理方法的試驗(yàn)研究。
1 分辨率與頻寬的關(guān)系
    但對(duì)于實(shí)際地震數(shù)據(jù)而言，受大地吸收衰減和高頻信噪比的影響，地震垂向(時(shí)間)分辨率總是有限的。以往的地震資料處理主要追求足夠高的地震子波主頻，常忽視地震信號(hào)的有效頻帶，從而使地震信號(hào)中蘊(yùn)含的地質(zhì)意義不能完全體現(xiàn)出來。筆者在提高地震波主頻的同時(shí)擴(kuò)展有效頻帶的寬度，使地震波的頻譜接近寬平子波譜(圖1)，即寬頻地震信號(hào)的子波振幅譜近似為有效頻帶內(nèi)反射系數(shù)的振幅譜，從而能夠更好地反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)[2]。
 

    在地震信號(hào)有效頻帶內(nèi)，設(shè)頻寬為df、主頻為fd、視主頻(地震剖面上能夠看到的主頻)為fv、振幅衰減為0.4的最低有效頻率(有效頻帶低頻)為fl、振幅衰減為0.4的最高有效頻率(有效頻帶高頻)為fh。則有效頻帶的頻寬為：
    df=fh-fl    (1)
   地震信號(hào)的主頻為：
    fd=fl+(fh-fl)/2=(fh+fl)/2 (2)
   可以看出，主頻反映有效頻帶的中心頻率，視主頻則反映最大振幅譜值對(duì)應(yīng)的頻率。筆者研究的主要目的是提高fd和df，且保持低頻端能量基本不變，同時(shí)保持地震資料的原有的振幅和相位特性[3]。
2 高分辨率成像原理
   采用的基礎(chǔ)資料為疊前CRP道集，處理工作直接在道集上開展。其關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)在于保幅去噪(CRA)和寬頻處理[4]。
   設(shè)Xi+m,j+n(t)(實(shí)際上，這里是一個(gè)道的符號(hào)，以下同)為某個(gè)三維共反射面元的任意地震道，xi,j(t)為該共反射面元的中心道(其中m=-M，…，-1，0，1，…，M；n=-N，…，-1.0，1，…，N；i為INLINE方向線號(hào)；j為Crossline方向線號(hào)；t為時(shí)間)，求xi+m,j+n(t)(m≠0，n≠O)與中心道xi,j(t)的反射同相軸的時(shí)差(△tm,n)。
   對(duì)xi+m,j+n(t)作時(shí)差校正，得
    x′i+m,j+n(t)= xi+m,j+n(t+△tm,n)     (m≠0，n≠O)    (3)
   經(jīng)過時(shí)差校正后，共反射面元中的各個(gè)地震道x′i+m,j+n(t)的反射同相軸被拉平。也即，x′i+m,j+n(t)與xi,j(t)的反射同相軸時(shí)差為零。當(dāng)m=O、n=0時(shí)，有
    x′i,j(t)=xi,j(t)    (4)
將已經(jīng)被轉(zhuǎn)換為水平反射同相軸的共反射面元中的所有地震道x′i+m,j+n(t)疊加起來并除以該面元的道數(shù)(2M+1)(2N+1)，得
 
   Xi,j(t)就是對(duì)應(yīng)于中心地震道xi,j(t)的共反射面元的疊加道。
   按上述方法，計(jì)算三維地震數(shù)據(jù)體每一地震道的共反射面元疊加道，得到三維地震資料的共反射面元疊加結(jié)果。
   對(duì)同一個(gè)共反射面元：地震反射信號(hào)是相似的，共反射面元疊加(CRA)就意味著共反射面元中各個(gè)地震道的“同相疊加”，其信號(hào)基本不變；而隨機(jī)噪聲不相似，疊加后則趨于零[5]。于是，自然地提高了資料的信噪比。當(dāng)反射信號(hào)完全相同時(shí)，共反射面元疊加道Xi,j(t)的地震反射信號(hào)與原地震道xi,j(t)一致，所以共反射面元疊加基本上是一種振幅相對(duì)保持的去噪處理方法，稱其為保幅寬頻高分辨率處理(HIRAB)。
    一般說來，HIRAB就是在提高地震資料信噪比和振幅相對(duì)保持的基礎(chǔ)上，提取地震資料中的有效低頻和高頻信號(hào)，對(duì)地震記錄逐個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行振幅譜展寬、拉平，并保留低頻信號(hào)，使地震資料的振幅譜在有效頻帶范圍內(nèi)接近反射系數(shù)的振幅譜，從而提高分辨率。該方法不改變地震資料的相位譜，基本不改變地震資料的波組關(guān)系，不存在相鄰頻率段之間的拼接和吉普斯效應(yīng)，而且引起的高頻噪聲較小。
3 高分辨率處理及其效果分析
3.1 確定有效頻帶
    通過CRP道集和疊后偏移剖面的頻率掃描以及高分辨處理試驗(yàn)，確定保幅寬頻高分辨率處理的有效頻帶，主要是其有效高頻。
    對(duì)不同的CRP高頻道集與CRP道集進(jìn)行比較，選擇頻率最高且同相軸與CRP道集一致的高頻道集的頻率作為HIRAB道集頻帶的有效高頻。
    圖2為CRP道集及其60Hz、70Hz和80Hz的高頻道集。從圖中可以看出，60Hz和70Hz高頻道集的反射同相軸與CRP道集基本一致，而80Hz高頻道集的反射同相軸與CRP道集的一致性降低。對(duì)全區(qū)CRP道集的分析表明，本區(qū)70Hz以下的反射信號(hào)基本為有效信號(hào)[6]。
3.2 保幅去噪CRA
    對(duì)包含中間道集的3個(gè)CRP道集進(jìn)行保幅去噪，得到圖3中去噪后的CRA道集。從圖中可見，其信噪比明顯提高，波組關(guān)系沒有發(fā)生變化，道間的能量關(guān)系也未變。
3.3 疊前CRP道集寬頻處理
    對(duì)保幅去噪的CRA道集進(jìn)行寬頻處理，得到保幅寬頻高分辨率處理的HIRAB道集。圖4為過Met-1井(中間道集)的CRP道集和寬頻處理后的HIRAB道集?？梢钥闯觯篐IRAB道集的分辨率大大提高，并且其信噪比亦明顯增強(qiáng)；兩種道集的波組關(guān)系與CRP道集一致。表明HIRAB具有很好的保幅性能。

圖5-a為CRP道集目的層段(1500～2200ms)的振幅譜，頻帶為6～48Hz，頻帶寬度為42Hz，主頻為27Hz(振幅譜中的強(qiáng)低頻能量是由遠(yuǎn)炮檢距地震道的強(qiáng)低頻能量引起)；圖5-b為HIRAB道集同層位的振幅譜，頻帶為12～76Hz，頻帶寬度為64Hz，主頻為44Hz?？梢钥闯觯航?jīng)過處理后的HIRAB道集的高頻拓展28Hz，頻帶展寬22Hz，主頻提高了17Hz。
3.4 處理效果分析
    圖6為INLINE892的偏移剖面和疊前寬頻處理的HIRAB剖面圖。可以看出，HIRAB剖面比偏移剖面的分辨率和信噪比都有明顯提高。

4 結(jié)論
    筆者討論的疊前保幅高分辨處理有別于常規(guī)的高分辨率處理方法[7～9]，其提出了一種新的處理思路和流程[10～11]。該方法既可提高地震資料的縱向分辨率，又能夠較好地去除噪聲，做到了振幅相位保真，充分展現(xiàn)了地震資料中的高頻有效信號(hào)。該方法處理的資料有利于構(gòu)造精細(xì)解釋和儲(chǔ)層及其流體的預(yù)測(cè)。
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(本文作者：徐明華1，2，3 吳先忠3 李瑞1 彭宇2，3 蒙杉2 1.成都理工大學(xué)；2.川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；3.中國(guó)石油(土庫曼斯坦)阿姆河天然氣公司)