海上地震數(shù)據(jù)處理中采集腳印分析與衰減處理

摘 要

摘要：在海上地震資料處理中，由于檢波點(diǎn)空間分布不均勻造成的采集腳印現(xiàn)象不僅影響地腹構(gòu)造的高質(zhì)量地震成像，而且還會(huì)嚴(yán)重影響AV0屬性分析和地層速度模型，有效的衰減采集腳印對(duì)
摘要：在海上地震資料處理中，由于檢波點(diǎn)空間分布不均勻造成的采集腳印現(xiàn)象不僅影響地腹構(gòu)造的高質(zhì)量地震成像，而且還會(huì)嚴(yán)重影響AV0屬性分析和地層速度模型，有效的衰減采集腳印對(duì)地質(zhì)構(gòu)造解釋和油氣藏儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等都十分必要。通過對(duì)海上某區(qū)的地震數(shù)據(jù)采集腳印的成因及特點(diǎn)的詳細(xì)分析，并在此基礎(chǔ)上開展試驗(yàn)研究，最終選用SkyFix XP定位系統(tǒng)來進(jìn)行三維地震資料的潮汐校正；采用面元中心化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)資料的面元規(guī)則化，減小相鄰道間的差異從而壓制采集腳?。淮送?，剩余靜校正技術(shù)也是處理過程中壓制三維地震資料采集腳印的有效手段之一。通過以上3種關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，處理出來的地震資料在信噪比上有了大幅度的提高，采集腳印從時(shí)間切片上和剖面上均有了明顯的衰減，地震資料達(dá)到了最大限度的相對(duì)保幅，地震振幅、能量等地震屬性與地質(zhì)認(rèn)識(shí)也更加吻合，為該區(qū)下一步油氣勘探和已投入生產(chǎn)油氣田的開發(fā)部署調(diào)整提供了更為可靠的基礎(chǔ)資料。
關(guān)鍵詞：海洋；地震數(shù)據(jù)采集；采集腳??；潮汐靜校正；剩余靜校正；面元；中心化
    在海上地震采集拖纜施工中，電纜漂移造成的檢波點(diǎn)空間采樣不規(guī)則及拖纜采集的采集方式的特殊性，會(huì)導(dǎo)致地下面元之間反射屬性分布不均勻，在地震屬性顯示上出現(xiàn)條帶狀的采集腳印，采集腳印將影響疊加剖面的信噪比、垂向分辨率，破壞地震剖面中的地下構(gòu)造要素細(xì)節(jié)和地層反射波組特征。這一問題解決得好與壞，直接影響到勘探成果的可靠性[1]。
    海上地震資料采集由于季節(jié)更替和洋流的變化，因而受到海水溫度、含鹽度、潮汐高程的變化及采集時(shí)的接收儀器、采集參數(shù)及工區(qū)的地質(zhì)情況等多種因素的共同影響，造成地震波的傳播速度發(fā)生改變從而產(chǎn)生了采集腳印，這對(duì)構(gòu)造精細(xì)解釋與儲(chǔ)層物性描述造成了嚴(yán)重的影響。而偏移前數(shù)據(jù)的品質(zhì)是影響該資料疊前時(shí)間偏移成像的關(guān)鍵因素[2]。因此偏移前進(jìn)行采集腳印的衰減在保真保幅處理中是必要的。
1 采集腳印的成因與特點(diǎn)
    關(guān)于采集腳印的定義，各種文獻(xiàn)略有不同。楊紅霞對(duì)采集腳印的概念作了較全面的描述，認(rèn)為：由滾動(dòng)排列方式以及震源和接收器測(cè)線間隔決定的不完全采樣，會(huì)引起地震成像中出現(xiàn)周期性的振幅假象。這些假象通常能在時(shí)間和深度切片上看到，稱之為采集腳印[3](圖1)。
 

   任何三維觀測(cè)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生采集腳印。由于地震數(shù)據(jù)淺層的覆蓋次數(shù)少，所以采集腳印現(xiàn)象在淺層的體現(xiàn)比深層要明顯的多。采集腳印通常以條帶狀出現(xiàn)在較淺的時(shí)間切片或反射層振幅圖上，掩蓋真實(shí)的振幅異常，影響儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、油氣藏描述和AV0研究。產(chǎn)生采集腳印的因素主要分為非觀測(cè)系統(tǒng)因素和觀測(cè)系統(tǒng)因素兩類。
    在海上三維采集中，由于海上拖纜特殊的采集方式，觀測(cè)系統(tǒng)因素除了陸上采集的觀測(cè)系統(tǒng)因素(激發(fā)和接收線距、寬方位和窄方位、覆蓋次數(shù)、方位角、炮檢距和源致線性干擾)外，還有因震源、電纜檢波點(diǎn)位置都處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而帶來的其獨(dú)特影響。非觀測(cè)系統(tǒng)因素則包括了潮汐、水溫、含鹽度、水流方向、洋流、風(fēng)力、采集工區(qū)的水深、氣槍容量、氣槍壓力的變化、工區(qū)的地質(zhì)條件以及出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮海上拖纜采集以轉(zhuǎn)圈的采集方式等多方面的影響。在對(duì)文昌區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查與分析時(shí)，通過逐纜抽取地震數(shù)據(jù)近道檢查可以看到，通常遠(yuǎn)纜采集質(zhì)量較差，而且接收到的能量與近纜是有差異的。局部區(qū)域在遠(yuǎn)纜近道顯示上的海底甚至出現(xiàn)雙相位(圖2)，造成疊加數(shù)據(jù)體每隔24道(與處理面元有關(guān))海底成像不好出現(xiàn)嚴(yán)重的采集痕跡(圖3)。經(jīng)分析，這種現(xiàn)象受水深及采集時(shí)的最小偏移距的共同影響，在水深100m左右的工區(qū)中這種遠(yuǎn)纜出現(xiàn)雙相位的現(xiàn)象特別明顯，而水深超過120m后遠(yuǎn)纜出現(xiàn)雙相位的情況就沒有那么明顯了，在水深小于50m時(shí)，地震數(shù)據(jù)體的海底基本上不成像。

   除了海底的問題外，近遠(yuǎn)纜的空間分布的位置及地下介質(zhì)的吸收系數(shù)、反射系數(shù)不同，會(huì)使得不同電纜接受的反射信號(hào)存在著差異。所以認(rèn)為，近遠(yuǎn)纜接受信號(hào)的差異是海上地震資料采集腳印嚴(yán)重的重要原因之一。在文昌區(qū)某些早期采集的地震數(shù)據(jù)中，不同線之間的采集質(zhì)量差異較大(圖4-b)。從直達(dá)波可以看出圖4-a上中直達(dá)波波動(dòng)較大，說明采集時(shí)所受外界影響大，質(zhì)量較差；而圖4-a下中直達(dá)波波動(dòng)較小，說明采集時(shí)所受外界影響小，質(zhì)量較好。特別在文昌區(qū)中地震數(shù)據(jù)采集時(shí)有兩個(gè)記錄系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)之間的不穩(wěn)定帶來采集腳印的影響非常嚴(yán)重，系統(tǒng)二采集質(zhì)量較好，系統(tǒng)一遠(yuǎn)纜采集質(zhì)量較差。以上原因也是導(dǎo)致該工區(qū)的采集腳印非常嚴(yán)重的另一個(gè)原因。
 

2 采集腳印衰減技術(shù)及其應(yīng)用效果
    壓制或消除采集腳印衰減的途徑如下：①通過采集系統(tǒng)的參數(shù)使不同偏移距的道數(shù)變化最??；②通過疊前處理使要疊加的道集間差異最小；③通過疊后處理壓制采集腳印[4]。
    目前，海上地震資料在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)通過SkyFix XP定位系統(tǒng)記錄高精度的潮汐值，應(yīng)用潮汐值進(jìn)行潮汐靜校正處理可以衰減部分由于潮汐影響帶來的采集腳印問題。但潮汐的影響僅是采集腳印產(chǎn)生的眾多因素之一，僅進(jìn)行潮汐校正處理是不夠的，而且潮汐值的記錄也是近幾年才開始的，在多年前地震勘探施工的老資料中，沒有相關(guān)參數(shù)的測(cè)量及記錄?，F(xiàn)在的室內(nèi)地震數(shù)據(jù)處理多數(shù)要求保真保幅，筆者認(rèn)為在不改變振幅的情況下，通過第二種途徑來減小要疊加的道集間的差異，逐一分解校正是衰減采集腳印的終極方法。在文昌區(qū)的處理過程中通過采用潮汐靜校正，面元中心化及剩余靜校正等多種手段串聯(lián)組合應(yīng)用逐步衰減采集腳印，取得了較為理想的效果。
2.1 潮汐靜校正
    以往海上地震資料的處理是假定地震采集在大地水準(zhǔn)面上進(jìn)行的。但是實(shí)際作業(yè)中，由于潮汐的影響，海上地震采集是在一個(gè)瞬時(shí)相對(duì)變化的海平面上進(jìn)行，所以電纜及震源的沉放深度并不是相對(duì)于大地水準(zhǔn)面，而是相對(duì)于“瞬時(shí)”海平面的。而該海平面的相對(duì)變化對(duì)目的層較淺的高分辨率三維地震影響較大，容易形成嚴(yán)重的采集腳印，影響高質(zhì)量成像。
    潮汐靜校正的關(guān)鍵在于獲得地震采集時(shí)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的潮汐值(即海平面的相對(duì)變化值)。與傳統(tǒng)的利用水文站潮汐值進(jìn)行潮汐校正的方法相比，現(xiàn)在的采集地震數(shù)據(jù)的同時(shí)通過SkyFix XP定位系統(tǒng)可以獲得的潮汐值與地震資料采集都以單炮為單元，同時(shí)進(jìn)行記錄，一一對(duì)應(yīng)，容易實(shí)現(xiàn)潮汐校正；而且獲得潮汐值的位置與地震采集各炮位置相同，保證了較高的精度，而利用水文站潮汐值則不可能做到這一點(diǎn)。
    在室內(nèi)處理中使用SkyFix XP定位系統(tǒng)測(cè)量地震采集過程中地震船實(shí)時(shí)的大地高程，然后通過高程轉(zhuǎn)換，計(jì)算出地震采集過程中實(shí)時(shí)的潮汐值。利用SkyFix XP高程進(jìn)行潮汐校正，需要進(jìn)行高程值平滑處理，消除各種偶然誤差帶來的對(duì)高程的跳變影響。從圖5中可以看出各航行線之間高程的明顯變化，同時(shí)也反映了由于潮汐變化使地震采集不是在一個(gè)固定平面上進(jìn)行的事實(shí)。

    地震資料處理中，利用SkyFix XP進(jìn)行潮汐校正后，在一定程度上提高了地震資料的分辨率，地震資料有了明顯的改善，減輕了采集腳印，消除了在CDP方向可能出現(xiàn)的“垂直斷層”現(xiàn)象。
2.2 面元中心化
    在處理海上三維拖纜地震資料時(shí)，為了滿足多次波消除和Kirchhoff疊前偏移共偏移距面成像的需要，通常需要對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化處理。動(dòng)態(tài)面元均化是海上三維拖纜地震資料常規(guī)規(guī)則化處理方法，對(duì)于缺失道修補(bǔ)問題，該方法不是通過地震道插值而是直接借用相鄰地震道來解決，這樣就將誤差帶入了道集處理和偏移處理中[5]。

    從圖6-a上看采用面元中心化后疊加信噪比有明顯的提高。圖6-b中顯示面元中心化與面元擴(kuò)展對(duì)比，采集腳印得到了一定衰減。
2.3 剩余靜校正
    由于技術(shù)上的原因或某些人為因素，野外實(shí)測(cè)資料往往不很準(zhǔn)確，故在一次靜校正后仍殘存著剩余靜校正量。該量不能由野外實(shí)測(cè)資料求得，只能用地震記錄提取，實(shí)踐中常利用統(tǒng)計(jì)的方法自動(dòng)地計(jì)算剩余靜校正量，亦稱為自動(dòng)統(tǒng)計(jì)靜校正。剩余靜校正量可分為短波長(高頻)分量和長波長(低頻)分量兩類。
   計(jì)算剩余靜校正量利用的是地震記錄上的反射信息。其基本思想是：經(jīng)過正確動(dòng)校正后，同一共中心點(diǎn)道集內(nèi)各道反射波相位應(yīng)當(dāng)對(duì)得很整齊，若不齊則必定存在剩余靜校正量。將這些相位差異提取出來就能得到剩余靜校正量。再用得到的剩余校正量進(jìn)行校正便會(huì)使反射波對(duì)齊，形成同向疊加[6]。
   利用剩余靜校正衰減采集腳印，就是將CDP道集按照給定的模型逐一校正，拉平疊加剖面上層位的錯(cuò)動(dòng)，從而達(dá)到衰減采集腳印的目的。圖7是使用了剩余靜校正方法對(duì)采集腳印進(jìn)行壓制前后的對(duì)比圖。從圖7-a中可以看出相鄰道間存在振幅差異，采集腳印明顯；圖7-b表明原有的相鄰道間的差異被消除，采集腳印得到了有效衰減。
3 結(jié)論及存在的問題
3.1 結(jié)論
   采用潮汐靜校正、面元中心化及剩余靜校正處理是通過疊前處理來減小要疊加的道集間的差異，從而達(dá)到衰減采集腳印的目的，屬于保真保幅處理。在文昌工區(qū)中，通過該套技術(shù)的應(yīng)用，工區(qū)內(nèi)嚴(yán)重的采集腳印都得到了衰減，大大改善了資料的信噪比，提高了剖面的整體成像質(zhì)量(圖7、8)，為精細(xì)刻畫、描述地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)和預(yù)測(cè)油氣儲(chǔ)層分布及有利油氣富集區(qū)帶，提供了可靠的地震資料。

3.2 存在的問題
    采用潮汐靜校正、面元中心化及剩余靜校正處理聯(lián)合處理技術(shù)雖然可以在一定程度上衰減采集腳印，但對(duì)于由采集時(shí)的面元覆蓋次數(shù)過少、震源能量、容量不穩(wěn)定、遠(yuǎn)纜采集質(zhì)量過差等引起的嚴(yán)重采集腳印還不能在保真保幅的要求下完全消除，這還需要在后續(xù)工作中繼續(xù)深入研究。
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(本文作者：謝玉洪1 陳志宏1 朱江梅2 周家雄1 隋波1 1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司特普地球物理分公司)