淺談地震勘探處理方法

淺談地震勘探處理方法

論文提要地震勘探技術(shù)在油氣田勘探開發(fā)中起著重要的作用。地震勘探包括三大階段，野在采集，數(shù)據(jù)處理和室內(nèi)解釋。其中地震數(shù)據(jù)處理的目的是對地震采集數(shù)據(jù)做各種處理提高反射波數(shù)據(jù)的信噪比，分辨率和保真度以便于解釋。地震數(shù)據(jù)處理主要包括地震反褶積，疊加和偏移成像三大技術(shù)。地震數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)于20時紀20年代初期，隨后的4年0間是對光點記錄和模擬記錄進行處理，處理技術(shù)發(fā)展較慢，進入20世紀60年代以后，計算機的出現(xiàn)把地震勘探處理技術(shù)帶入了數(shù)字時代，數(shù)字技術(shù)為數(shù)據(jù)處理的發(fā)展提供了廣闊的前景。下面簡單介紹地震數(shù)據(jù)處理的流程以及地震數(shù)據(jù)處理的方法。正文一、地震數(shù)據(jù)處理流程（一）地震數(shù)據(jù)處理的三個階段.預(yù)處理，預(yù)處理就是把野在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成適合計算機處理的格式，并對數(shù)據(jù)做相應(yīng)編輯和校正。預(yù)處理包括數(shù)據(jù)解編，格式轉(zhuǎn)換，編輯，幾何擴散校正，建立野在觀測系統(tǒng)，野在靜校正.常規(guī)處理，是對預(yù)處理后地震數(shù)據(jù)做必要的基本處理預(yù)算。常規(guī)處理包括反褶積，道均衡，抽取共中心點道集，速度分析，剩余靜校正，切除，疊加，偏移。特殊處理，針對不同目的采用不同的特殊的處理手段，包括變換，小波變換，三維疊前深度偏移，子波處理，屬性分析，反演。二、數(shù)字濾波（一）數(shù)字濾波的有關(guān)概念從廣義上講，任何一種對輸入信號的改造作用都可看成濾波，實現(xiàn)這種濾波的系統(tǒng)稱為濾波器，濾波器分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器。1特模擬濾波器，也稱電濾波器，它由電阻、電感和點容等元器件組成，它組成的是一個低通濾波器（）如圖1由于模擬濾波器運算速度快，因此某些具有單一濾波功能的構(gòu)件可由它來完成，但模擬濾波器一旦固定，不易修改，適應(yīng)面較窄，成本也較高，所以模擬濾波器進一步發(fā)展成了數(shù)字濾波器。2.數(shù)字濾波器，數(shù)字濾波器主要目的是壓制噪聲，信號要進行數(shù)字濾波，首先要進行采樣。抽樣過程要滿足抽樣定理，不然會使頻譜混疊，產(chǎn)生假頻，抽樣定理可由以下兩個公式描述。（1）頻率域Ws=2WN>=2Wmax式中稱為采樣頻率，稱為折疊頻率，也稱為頻率稱為最高頻率。（）時間域A式中為采樣間隔，為信號的最高頻率。（二）一維濾波利用有效波和干擾波的頻率差異，采用一維濾波，主要壓制面波。1.理想低通濾波器有一些地區(qū)存在較強高頻干擾，因此需要通過低通濾波把高頻干擾除去，這種濾波器的形狀像門一樣，故又稱門式濾波器。如圖2

2.帶通濾波器有效波在有限頻帶范圍內(nèi)出現(xiàn)高、低干擾波，儀器車上濾去高頻低頻，頻率掃描，檢查剖面分辨率和信噪比。如圖33帶.陷濾波器又叫帶阻濾波器，主要消除某些特殊的干擾，如工區(qū)經(jīng)過高壓線即工業(yè)電干擾。如圖圖圖圖圖4.高通濾波器地震資料中，有些干擾頻率很低，如面波，可用高通濾波器。如圖（三）二維濾波二.維濾波要滿足二維抽樣定理即時間采樣間隔和空間采樣間隔應(yīng)同時滿足。二.維頻波圖，視速度相同的信號成分在頻波圖上位于過原點的直線上，而且斜率越大，視速度越大。如圖fk匕*:fVi*=T0kf2fl越大，視速度越大。如圖fk匕*:fVi*=T0kf2flI3扇.形濾波器，在實際地震資料中，由于地層的視速度一般都很大，因此常用的二維頻率域是扇形濾波器。如圖.視速度濾波的處理流程如圖8所示。圖圖三、速度分析、動靜校正和疊加（一）速度分析速度分析是為疊加提供最佳疊加速度。通常有兩種地震波速度的測量方法，一是聲波測井的直接測量法；二是地震勘探數(shù)據(jù)的間接測量法。根據(jù)這兩方面的信息，可以得到多種不同物理意義和用途的地震速度，如層速度，平均速度，均方根速度，瞬時速度，相速度，群速度，動校正（）速度，疊加速度和偏移速度等。1層.速度層速度為兩個反射界面之間的平均速度，一定巖石組分巖層的層速度受下面幾種因素影響：孔隙形狀，孔隙壓力，孔隙流體飽合度，圍壓，溫度。2速.度掃描原理對一個道集，用一系列常速度重復(fù)做動校正，每校正一次得一張圖像，當(dāng)速度小時，校正的結(jié)果為過校正，速度大時，欠校正，只有當(dāng)速度合適時，校正后道集構(gòu)成一條水平直線，此時的速度為所求的疊加速度，此方法精度高，工作量大。3.常速度疊加法對多個相鄰道集，用一系列速度進行校正，疊加，疊后同相軸振幅最強且是連續(xù)性好的所對應(yīng)的速度即所求疊加速度，此法適合解決復(fù)雜構(gòu)造。4速.度譜對共反射點時距曲線，固定求取，取各道記得振幅進行相加得，當(dāng)時計算時間與實際記得同相軸的相位時間一致，由于同相軸的相位時間不一致，疊加振幅小，一系列疊加速度中，振幅最大的速度即所求疊加速度。圖表示一個層狀地層模型的道集，根據(jù)疊加振幅，從速度譜上選取下面幾個作為疊加速度函數(shù)如圖b分別對應(yīng)淺、中、深三種同相軸，速度譜不僅能提供疊加速度，使我們由此區(qū)分反射波多次波5影.響速度估算的因素以下因素會限制地震資料速度估算的精度和分辨率：排列長度，疊加次數(shù)，信噪比，切除，時窗寬度，速度采樣，相干屬性量的選擇，雙曲線正常時差的偏離度，數(shù)據(jù)的頻譜寬度（二）動校正動校正起消除正常時差的過程。1動.校正量隨炮檢距、深度和速度的關(guān)系。隨炮檢距，隨深度遞減，同時，速度越大，值越小。2動.校正速度的選擇對校正效果的影響，如圖10，采用低速度，得到過校正道集，采用高速度，得到欠校正道集。圖103.動校正拉伸動校正結(jié)果出現(xiàn)了頻率畸變，尤其是對淺層的大炮檢距，就是拉伸。通常要考慮信噪比和切除兩方面，采取折衷，特別是當(dāng)信噪比很高時，寧愿多切除一些以保留信號頻帶寬度。反之，如果信噪比很低，這時應(yīng)多保留一些拉伸，以便疊加之后得到一切可能得到的同相軸，如圖11。圖11各種地層模型的速度（1）單一水平層，反射界面以上的速度（2）水平層狀地層，由小排列給出的均方根速度函數(shù)（3）單一傾斜層，界面以上介質(zhì)速度除以傾角的余弦（4）多層任意傾斜層，由小排列，小傾角定義的均方根速度函數(shù)（三）靜校正由于激發(fā)點和接收點條件變化引起的時差稱靜校正量，消除靜校正量的過程稱作靜校正。靜校正量隨地表高程變化和淺層低、降速帶的存在而發(fā)生變化，其中激發(fā)點的靜校正量為正，反之，接收點的靜校正量為負。靜校正包括基準面校正，就是把所有炮點和接收點都校正到同一水平面上，這個水平面稱基準面?；鶞拭嫘Ｕ褪前阉信邳c和接收點都校正到同一水平面上的過程。由近地表不規(guī)則所造成的畸變絕大部分通過野在靜校正予以消除，下面為剩余靜校正的處理流程圖，如圖12.

圖12（四）疊加1一.般水平疊加，參與疊加道的質(zhì)量基本一致2自.適應(yīng)水平疊加，參與疊加道質(zhì)量差異較大。四、反褶積反褶積是地震資料最常用和最重要的處理方法之一。它可用于疊前，也可用于疊后。反褶積的主要作用是壓縮地震子波，提高地震資料的分辨率，從而提高資料解釋的精度，為油田精細勘探和開發(fā)服務(wù)。另外，反褶積還可以消除短周期鳴震和其它多次干擾，突出有效波，提高地震資料的信噪比。（一）反褶積的基本概念若地震波以脈沖波形式激發(fā)，經(jīng)過地層時無吸收，透射和多次反射等因素的影響，而且整個傳播過程不存在隨機干擾，這樣可以得到理想的輸出，這時得到的輸出實際上就是反射系數(shù)序列，同實際地震記得相比，它有很高的分辨率。1為什么要做反褶積，實際地震記得由于受復(fù)雜子波的作用和干擾的影響，分辨能力較低，地質(zhì)界面上各反射波互相疊加，彼此干涉，成為一復(fù)雜的形式。由一函數(shù)與地震記得褶積得到反射系數(shù)，這一過程被稱為反褶積，有時也稱為反濾波，即反射系數(shù)與地震子波褶積，地震記得與反子波褶積得到反射系數(shù)。（二）最佳維納濾波維納濾波即最小平方濾波，是由維納194年2提出的，這種方法以一種最佳準則來設(shè)計濾波器，使濾波器的實際輸出與期望輸出的差的平方和最小。因為維納濾波器是一種最佳濾波器，維納濾波又經(jīng)常被稱為最佳維納濾波器。1.下面介紹維納濾波的基本原理，如圖13。圖132維.納濾波與各種反褶積間的關(guān)系若期望輸出是零延遲尖脈沖，則有脈沖反褶積；若期望輸出是時間提前了的輸入序列，則有預(yù)測反褶積，特別是當(dāng)預(yù)測（步長）為1時，這時預(yù)測反褶積成了脈沖反褶積；若期望輸出是任一延遲尖脈沖或波形，則有子波整形反褶積。下圖則是維納濾波與反褶積方法關(guān)系圖，如圖14。

圖14（三）其他反褶積方法1最.小平方反褶積，輸入是地震子波，輸出是脈沖，用最小平方反褶積。2預(yù).測反褶積，用預(yù)測濾波原理來實現(xiàn)反褶積問題的方法就是預(yù)測反褶積。下面介紹預(yù)測反褶積的基本流程。輸入地震記得，計算個延遲的自相關(guān)（為預(yù)測濾波器長，為預(yù)測步長）。用方程（如圖1）5計算濾波因子，濾波因子與輸入相褶積，結(jié)果按預(yù)測步長延遲，由輸入減去剛才得到的結(jié)果得到輸出。用預(yù)測反濾波消除多次波是典型，還可以消除海上鳴震干擾。圖153.子波整形反褶積（1）子波振幅譜相同，最小相位子波對期望輸出為零延遲的反褶積，誤差最??；（2）在子波為混合相位和最大相位時，期望輸出的相位應(yīng)與子波的相位匹配，只有這樣才能得到合適的反褶積結(jié)果。五、偏移成像地震偏移技術(shù)是現(xiàn)代地震勘探數(shù)據(jù)處理的三大基本技術(shù)之一，它是在過去的古典技術(shù)上發(fā)展起來的，其它兩大技術(shù)都是從其它相關(guān)學(xué)科引進到地震中來的。所以，偏移技術(shù)具有地震勘探本身的特征。但是，地震偏移方法本身由于使用計算機而引起了許多革命性的變化。這就使得它從研究簡單的探測目標的幾何圖形進而發(fā)展成研究反射界面空間的波場特征，振幅變化和反射率等。（一）地震偏移效果疊前見圖16、疊后見圖17。圖16圖17（二）偏移方法分類1疊.加：適用于水平層狀介質(zhì)。2法.向射線深度轉(zhuǎn)換：嚴格用于沒有構(gòu)造傾角且速度只隨深度變化的情況。3時.間偏移：適用于疊加剖面上有繞射波或構(gòu)造傾角以及速度有垂直變化的情況；速度的橫向變化不大時也能用。4.深度偏移：用于疊加剖面上有構(gòu)造傾角和強橫向變速的情況。5疊.前部分偏移：疊后偏移適用于疊加剖面與零炮檢距剖面等價的情況，但不適合具有不同疊加速度的地層傾角不一致或強橫向變速的地區(qū)，疊前部分偏移能夠為疊后偏移提供更好的疊加剖面，但疊前偏移只解決具有不同疊加速度的地層傾角不一致的問題。6疊.前全時間偏移：輸出偏移剖面，不產(chǎn)生未經(jīng)偏移的中間疊加剖面，但無論如何這是解決傾角不一致地層問題的最精確方法。疊前部分偏移是這種處理方法的一種簡化。7疊.前深度偏移：用于嚴重橫向變速的情況，這時無法做合適的疊加處理。8三.維疊后時間偏移：用于疊加剖面上出現(xiàn)來自射線平面以外的傾斜同相軸（即垂直測線方向）的情況，這是疊后最常用的一種三維偏移方法。9.三維疊后深度偏移：用來解釋與三維地下復(fù)雜構(gòu)造有關(guān)的強橫向變速問題。10三.維疊前時間偏移：用于疊前部分偏移不適用且疊加剖面上