地表一致性反褶積方法的探討

地表一致性反褶積方法的探討

隨著油氣勘探進入成熟階段，油氣勘探的目標是在尋找大型結構油氣藏和隱藏復雜油氣藏的基礎上開展油氣勘探。舊有的地震勘探分辨率己經不能滿足地質解釋的需要。高分辨率的地震數(shù)據應當具有零相位的頻譜和較寬的頻帶，反褶積技術則是改善地震波頻譜的有效手段之一不同反褶積方法具有不同的優(yōu)勢和缺點，適用范圍也有所不同。如PeacockTanner1采樣之前的地震信號一個記錄地震道的最簡單的模型是:式(1)中，S(t)是地震信號，W(t)是地震子波，r(t)是反射系數(shù)，n(t)是噪聲。地震信號是旅行時t的函數(shù)。實踐中，此信號是經過采樣獲得的。信號樣本可分別用向量S,W,r和n表示。1.1與傳輸路徑相關的問題在實際的情況中會出現(xiàn)各種各樣的地表條件，這就導致了反射波的波形和振幅與理論上的差異較大。進一步就影響反射子波的一致性。那么在實際應用中，可以認為地表因素對地震的影響是基本不變的，其與地震波的傳輸路徑不相關。其影響主要為炮點和檢波點。地震子波數(shù)學褶積模型可寫作:式(2)中，i是炮點坐標，j是檢波點坐標，s對上式(2)做傅里葉變換求復譜:這樣子波復頻譜的振幅譜和相位譜可寫為:假設子波w(t)是最小相位的，則只需考慮振幅譜。對振幅譜求對數(shù):這是模型振幅譜的對數(shù)，該方程組無確定解，而實際道振幅譜A即為炮點i、檢波點j、頻率ω條件下兩者之差的平方和。使能量誤差為極小的條件為:由此可求得一組方程，對之求解就可得到共中心點、炮點、檢波點、以及共偏移距分量的子波對數(shù)振幅譜，從而得到各分量的振幅譜。1.2修改最小相位等價算子在進行反褶積計算設計時，首先要基于地表的一致性和時變方式，在此基礎上對最小相位算子和每個地震道反褶積進行設計。反褶積算子功率就是眾多數(shù)據乘積的倒數(shù)，這些數(shù)據包括:震源、檢波點、炮檢距中點和偏移距譜分量。這樣的設計可以將最小相位的算子修改成零相位等價算子(振幅效應不變)或準相位等價算子(相位效應不變)設計方法如下。1)對在每個時間窗口中獲得的震源，檢波點，炮檢距的中點和偏移頻譜分量求和，并轉換成自相關序列。2)在自相關零延遲值后加上噪音，進而在每個時窗中加入反褶積預測算子(最小相位)。3)對反褶積運算符進行相應的修改，在處理中可以將其替換為最小相位運算符、零相位等效運算符或準相位等效運算符。地震子波被壓縮的關鍵在于預測步長和預測算子長度。若設計預測步長為P分析表明:零相位等效反褶積算子最有利于擴寬頻帶，最小相位算子次之，準相位等價算子最差，小預測步長有利于擴展帶寬，白噪聲系數(shù)大小對設計操作和數(shù)據頻譜影響不大1.3反褶積算子的應用經過以上的分析后得到的反褶積算子，在通過應用單炮資料褶積，對該算子進行一定的分析，一旦沒有達到數(shù)據處理所需的分辨率，應及時的對上述過程進行驗證并優(yōu)化，經過優(yōu)化后求得最理想的反褶積算子，并加上噪音衰減、速度濾波和真振幅恢復的操作，使地震數(shù)據進一步優(yōu)化，實現(xiàn)反褶積處理2實際數(shù)據分析在松遼盆地區(qū)域展開實際應用，工區(qū)地表以農田、沼澤鹽堿地為主。滿覆蓋面積為50km2.1地表一致性反褶積處理兩步法地表一致性反褶積時窗通過切除庫和時間組合進行控制，起始時間通過切除庫控制以避開淺層噪聲，終止時間為3500ms，采用3個時窗分別進行反褶積算子的統(tǒng)計和應用，時窗通過時空變切除庫做到精確控制。通過地表一致性反褶積處理，主頻較低的單炮頻帶有所拓寬，炮間的頻率差異得到有效的消除，頻率特征基本達到一致。對于預測間距進行了參數(shù)的掃描和對比，對選取的參數(shù)的疊加掃描結果分別進行了偏移歸位的處理，并將偏移結果與合成記錄進行對比分析，這些參數(shù)組合對應不同的成果分辨率和波組特征。不同預測間距對應的剖面及自相關效果有一定差異，預測距離小，背景噪聲大，頻譜特征不符合自然衰減規(guī)律。圖1為選取預測間距前后反褶積剖面、自相關及頻譜，對比可以看出在選取合適的預測間距后子波一致性得到改善，自相關上主峰值橫向上一致性增強，旁瓣虛反射得到有效的壓縮，信噪比適中，目的層反射能量相對較強，并且剖面分辨率提高。2.2反褶積效果分析分別從單炮記錄、頻譜等方面對處理結果進行質量監(jiān)控。從圖2中可以看出反褶積后質控單炮子波的續(xù)至相位得到有效壓縮，單炮上有效反射同相軸更為突出，子波多相位問題(虛反射)得到有效解決。圖3為反褶積前后的疊加剖面及對應的頻譜，子波頻帶得到明顯拓寬，主頻也有所提高，反褶積后從淺到深分辨率都有了明顯的提升。通過對反褶積后的疊前時間偏移剖面對應的井震對比，目的層段的偏移成果與井合成記錄在波形、振幅以及頻率上都有很好的相似性，這也進一步驗證了反褶積處理參數(shù)是相對合理的。圖4為控制線對應的疊前處理的最終疊加剖面，可以看到處理成果信噪比較高，波組特征清楚，繞射波明顯，同相軸的連續(xù)性較好;同時通過精細的能量調整技術，疊加剖面上中深層的反射信號得到很好地恢復，在時間切片上，構造細節(jié)得到突出，橫向上能量一致性較好，能夠滿足疊前偏移對數(shù)據能量的要求。另外，地震子波在反褶積處理后有效的被壓縮。圖5為反褶積前后零交叉時平面中，自相關值由反褶積之前的12～19提高到現(xiàn)在的10～12之間，全區(qū)子波橫向上基本趨于一致。資料有效頻帶較寬，頻率成分豐富，尤其是很好地保留了低頻信號，補償了高頻信號，主頻由之前的14～22Hz提高到現(xiàn)在的22～36Hz之間，有效拓寬了頻帶。2.3頻率規(guī)則變化盡管以上的質量監(jiān)控從不同方面展示了反褶積處理的結果，但仍然需要應用直觀成像進一步對比處理的成效。經地表一致性兩步反褶積處理后，最終剖面的整體能量、頻率變得均衡一致，表明激發(fā)能量和頻率的空間差異得到消除，同時剖面中反射同向軸多相位現(xiàn)象明顯減少，進而反映出對于虛反射有了較好的壓制，并使其分辨率明顯提高，同時信噪比也有所改善。圖6a為應用炮檢域兩步法地表一致性反褶積處理最終成果，相較于圖6b傳統(tǒng)地表一致性成果，可以看到兩步法地表一致性反褶積處理結果整體結構清楚，信噪比較高，斷裂特征明顯，地震反射特征清楚，分辨率得到顯著提高。圖7為目的層有效頻帶寬，兩步法地表一致性反褶積有效拓寬了頻帶。3實際地震資料處理效果提高地震資料的分辨率、信噪比和保真度是保幅高分辨率處理的基礎。兩步法地表一致性反褶積可有效壓縮地震子波