地震信號能量均一化對成像精度的影響

地震信號能量均一化對成像精度的影響

20世紀90年代以前，還研究了重疊前時間偏移技術，但由于重疊前偏移機的大量重新啟動成本，磁盤和硬盤容量的體積需要很大，因此重疊后偏移法在實際應用中是采用的。從90年代開始，隨著計算機技術的發(fā)展，疊前時間偏移技術才逐步發(fā)展和應用。而且隨著油田勘探開發(fā)的不斷深入，常規(guī)的疊后時間偏移處理已不能滿足現(xiàn)有的勘探需求。與此同時，為進一步發(fā)掘蘊藏在老資料中的地質(zhì)信息，疊前時間偏移處理已開始大規(guī)模實行。目前主流的地震資料處理系統(tǒng)疊前時間偏移模塊設計思想大同小異,只是實現(xiàn)方法有所不同。我們使用的處理模塊以克希霍夫積分法為理論基礎,是一種疊前的全偏移,適用于地層傾角大、構造復雜的地區(qū)?？讼；舴蚱频膶嵸|(zhì)是沿繞射雙曲線作振幅疊加。由此可知,地震信號能量的均一化和保幅處理對成像精度的影響極大。但在疊前時間偏移處理中，經(jīng)常遇到卻比較棘手的一個問題就是能量不均衡問題。采用地表一致性振幅恢復手段,主要包括球面擴散補償、地表一致性振幅補償和剩余能量補償?shù)?以解決不同記錄之間及同一記錄內(nèi)不同偏移距道集之間反射振幅的能量差異。一、振幅保持處理在地震勘探中，通過觀測可以直接記錄下來的最重要的參數(shù)是反射波的到達時間t和反射波振幅A。要利用反射波振幅信息就要充分了解影響反射波振幅的各種因素，以便從觀測資料中消除各種干擾因素，使反射波振幅僅僅（或主要）反映要了解的地質(zhì)因素。影響反射波振幅的因素是很多的，要消除這些因素的影響就要采用一些相對振幅保持處理方法。目前對數(shù)據(jù)振幅的處理方法很多，按其用途的不同大致可以分為兩種：一種常常是為了地震資料的顯示而加的，另一種是對地震波在傳播過程中的能量損耗進行補償。振幅補償?shù)姆椒ǎ趹密浖鼉?nèi)統(tǒng)稱為振幅增益處理。主要有球面發(fā)散補償、地表一致性振幅補償、剩余能量補償、幾何排列補償、小波變換頻率補償?shù)鹊?。下面著重討論球面擴散補償、地表一致性振幅補償和剩余能量補償三方面。二、基本原則和實施方法(一)幾何擴散校正野外采集到的地震波,由于其能量的發(fā)散和衰減以及地層的吸收作用,導致地震波能量在縱向上表現(xiàn)為淺層能量強,中、深層能量弱;近炮點能量強,遠炮點能量弱。這樣不但不能真實地反映地下地質(zhì)界面反射的強、弱,也影響了疊加成像、偏移歸位的效果。為了校正能量的發(fā)散和衰減以及地層吸收作用的影響,一般采用球面擴散補償，對數(shù)據(jù)加一增益恢復函數(shù)以校正波前（球面）擴散對振幅的影響。增益是一種時變比例，這種比例函數(shù)根據(jù)所期望的規(guī)則確定。這就是加一幾何擴散函數(shù)g(t)，將它與在每一時間抽樣上的道振幅相乘。而幾何擴散函數(shù)g(t)依賴于與在特定測區(qū)一次反射波有關的平均一1次r波從概念上說，一個單炮可想像作一個點震源，它產(chǎn)生一個球面波場。地球?qū)λ鶄鞑サ牟▓霎a(chǎn)生兩個影響。在均勻界質(zhì)中，能量密度衰減正比例于，這里r是波前半徑。波振幅正比于能量密度的平方根，它隨1r衰減。這對沒有吸收的均勻界質(zhì)是真實的。對于層狀界質(zhì)振幅近似地按減弱(Newman,1973)，這里t是雙程旅行時。因此幾何擴散補償?shù)脑鲆婧瘮?shù)表達式為式中：v(t)是在測量區(qū)域平均的一次反射（只反射一次）的均方根速度；v(0)是在特定時刻t(0)時的速度值。實際上速度常隨深度增加，它使波前進一步發(fā)散，振幅也隨距離衰減更快。其次原始震源信號的頻率成分在傳播過程中也以時變方式改變。實際上，高頻比低頻更快地被吸收，這是因為巖石本身的衰減。幾何擴散校正不能像恢復低頻振幅那樣多地恢復高頻振幅，因為高頻遭受了較強的吸收。吸收影響必須用修改信號的振幅譜來消除，也就是使譜加寬。反褶積和時變譜加白可以達到這個目的的處理。(二)地表一致性振幅補償為了校正能量的發(fā)散和衰減以及地層吸收作用的影響，對地震數(shù)據(jù)使用了球面幾何擴散補償。但是經(jīng)過補償?shù)膯闻跈M向能量變化較大,炮間能量變化也較大,導致初疊剖面上存在嚴重的橫向不均勻性,反射波振幅特征不能充分反映巖性的變化。因此在流程中加入地表一致性振幅補償,其目的是消除由于激發(fā)、接收以及地層各向異性等因素引起的各炮、各道間的能量差異。這兩種振幅補償結合使地震資料在縱、橫向都得到了補償。振幅補償是高保真處理的關鍵,故一定不能使用不保幅的振幅補償模塊。地表一致性振幅補償?shù)闹饕枷胧窃诮o定的時窗內(nèi)拾取計算統(tǒng)計數(shù)值作為振幅計量標準（拾取時為了使所拾取的參數(shù)準確，可以對輸入的地震數(shù)據(jù)做適當?shù)念A處理），接下來用高斯-斯德爾方法將拾取的振幅分解為炮點項、檢波點項、CMP項和偏移距項，最后在給定的時間窗口內(nèi)對每一道計算和應用比例因子。這個比例因子是所有地表一致性振幅補償?shù)呐邳c項、檢波點項和偏移距項的幾何平均與每一道的炮點項、檢波點項和偏移距項的比率。振幅計量標準有均方根振幅和平均絕對振幅兩種，噪音類型決定了選擇哪一個。通常使用均方根振幅標準，但是當有大振幅噪音時它的效果并不好。在這種情況下，在地表一致性振幅補償之前要先做區(qū)域異常處理來除去大振幅噪音。平均絕對振幅標準受大振幅噪音的影響沒有這麼大。均方根振幅比平均絕對振幅要花費更多的時間來計算，但是它更穩(wěn)定一些，因為除了尖脈沖它對別的變量并不敏感。下面是有關均方根振幅和平均絕對振幅的計算方法：式中：t是窗口開始時間；N是窗口長度；j是從t開始到t+N結束的采樣點；a(j)是采樣點j的振幅。(三)剩余振幅分析補償技術總的來說，對一些特定的道集類型（例如：偏移距、炮點、檢波點）地震數(shù)據(jù)的振幅隨著時間和偏離炮點的距離而減小。這種在時間和空間上的振幅衰減是波陣面擴散、傳播損失、地層衰減、排列影響和其他一些復雜因素引起的結果。重要的是我們在研究數(shù)據(jù)的反射率變化之前要先校正這些影響。理論上來說，所有這些影響都可以建模并進行確定性的校正。然而實際上這種建模需要對地下有一個詳細的了解和精確的速度信息。然而這個是不可能得到的。建模是對地層響應的一種簡單考慮，它是不完全的。因此，結果往往要受到模型錯誤的影響。有一個進行確定性的振幅校正的方法，是用統(tǒng)計的方法來排除前面提到的一些因素引起的振幅變化。剩余振幅補償技術得到并應用這種統(tǒng)計校正。稱為剩余振幅分析補償是因為數(shù)據(jù)主要的振幅衰減已經(jīng)在前面的處理過程中得到校正，如通過球面擴散振幅補償、地表一致性振幅補償?shù)燃夹g。不論是在疊前隨著偏移距還是疊后沿著一條線，應用剩余校正都不應該影響振幅特征。剩余振幅補償技術主要用于補償資料間的剩余能量差異。該技術基于統(tǒng)計方法，在分析步驟里通過在指定的處理域計算剩余能量補償因子，輸出一個文本文件，它包含成對的時間、RAC值和與它們相關聯(lián)的抽道信息。而在應用步驟里輸出的是以RAC值標定的振幅的地震數(shù)據(jù)，以消除各種異常因素引起的能量差異問題。前提條件是主要能量差異在前期處理已得到解決，如通過球面擴散振幅補償、地表一致性振幅補償?shù)燃夹g。應用方法：1、可用于疊前或疊后處理。2、可在需要的處理域進行分析、補償。3、不需要預先在處理域進行排序。使用方式：單獨分析剩余能量差異，求取剩余能量補償因子。這種方式應用于存在異常振幅的資料中，可對剩余能量補償因子進行編輯、調(diào)整。分析、應用同時進行。分析、求取剩余能量補償因子后，直接應用到地震資料中。這種方式應用于低噪音的資料中，換言之，也就是在剩余能量補償因子差異不會很大的情況下使用。只進行應用。已有合適的剩余補償因子的條件下使用。三、能量一致性處理在地震資料處理中，時間（縱向）上的能量衰減和空間（橫向）上的能量差異是客觀存在的，如何解決資料處理中時間和空間上能量差異，保證疊前時間偏移成像的效果和精度，同時又要做到保幅或相對保幅，需要綜合應用多種處理技術對疊前數(shù)據(jù)進行一致性處理，使道集滿足疊前偏移要求。時間（縱向）上的能量衰減補償采用球面擴散補償技術和剩余振幅補償處理技術；空間（橫向）上的能量差異采用地表一致性振幅補償處理。能量一致性處理基本原則是必須保證保幅或相對保幅；保證偏移成像效果和精度。在實際應用中能量一致性處理技術在勝利某探區(qū)取得了較好的處理效果。（一）強化內(nèi)壓電能量衰減補償方式利用球面擴散補償處理技術可以很好地解決地震波在傳播過程中由于大地吸收所造成的深層能量衰減。球面擴散補償中，常用的補償方式有Geospred、Newman、Second＿order、Fourth＿order、Sixth＿order五種。其中newman方式較好，不同區(qū)塊間，可根據(jù)實際情況調(diào)整time/vel對等參數(shù)。（二）表面迄今為止的最大振幅補償消除各炮、道之間由于地表及接收條件的變化，造成的能量差異。全區(qū)地表一致性振幅補償好于單塊或單束線補償。（三）能量一致性處理通過球面擴散補償、地表一致性能量補償?shù)燃夹g能基本解決資料間的能量差異。但由于疊前時間偏移對資料的要求較高，即使采取了一定的能量一致性處理技術，仍然存在偏移劃弧的問題。在排除了速度不平滑等因素造成偏移劃弧后，分析其疊加純波，能量不均衡是引起偏移劃弧的根本原因。從共偏移距剖面來看，也同樣存在這一問題。四、振幅保持處理的依據(jù)地震波的振幅隨著傳播距離的增大而不斷衰減，振幅的衰減既隨傳播時間的不同而變化，又隨頻率的不同而變化，高頻成份比低頻成份衰減得更快，使得分