一種用于三維疊前數(shù)據(jù)加密的半步長(zhǎng)預(yù)測(cè)插值方法

一種用于三維疊前數(shù)據(jù)加密的半步長(zhǎng)預(yù)測(cè)插值方法

隨著油氣勘探的深入，油氣勘探的地質(zhì)目標(biāo)越來(lái)越復(fù)雜。以往的地震勘探技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足圖像精度和垂直分辨率的要求。近年來(lái),高密度地震勘探技術(shù)發(fā)展較快,該技術(shù)能較好地解決噪聲壓制、提高分辨率和保真度等難題,有利于提高復(fù)雜構(gòu)造成像、薄儲(chǔ)集層識(shí)別和巖性預(yù)測(cè)的精度地震道內(nèi)插技術(shù)可用來(lái)加密空間采樣,降低采集成本。雖然不能增加地下的信息量,但能夠避免空間假頻的影響,提高偏移成像質(zhì)量我們基于PORSANI1方法原理和實(shí)現(xiàn)1.1局部反射同相軸tporsni式假設(shè)地震數(shù)據(jù)空間采樣等間距,空間采樣為Δx,道數(shù)為M,有J組線(xiàn)性反射同相軸,道間時(shí)差為tPORSANI式中:p式中:N為局部三維數(shù)據(jù)體在Y方向的道數(shù);S1.2加密屬性疊前地震數(shù)據(jù)室內(nèi)空間采樣加密,可通過(guò)加密檢波點(diǎn)、排列、炮點(diǎn)和炮線(xiàn)實(shí)現(xiàn)。加密的目的是增加空間采樣密度,使得面元屬性更均勻,更利于地下高精度成像、提高信噪比、方位各向異性處理及屬性提取。疊前數(shù)據(jù)空間采樣加密的難點(diǎn)是疊前數(shù)據(jù)必須重新排序使其滿(mǎn)足f-x,y域道插值的規(guī)則化要求。1.2.1排列接收線(xiàn)最易實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)地震數(shù)據(jù)空間加密是通過(guò)道內(nèi)插法加密排列(接收線(xiàn))。圖1是排列加密示意圖,排列加密就是內(nèi)插接收線(xiàn)。對(duì)于接收排列較為規(guī)整的陸上三維單炮記錄,可對(duì)炮集數(shù)據(jù)動(dòng)校正后,利用道內(nèi)插插出新的排列。1.2.2領(lǐng)導(dǎo)加密測(cè)點(diǎn)布置針對(duì)不同的勘探目標(biāo)、任務(wù)以及地表?xiàng)l件,野外采集方式多種多樣,因此,加密炮點(diǎn)比加密排列復(fù)雜,需要先抽出十字道集(圖2),再經(jīng)動(dòng)校正后,內(nèi)插出新的炮點(diǎn)數(shù)據(jù)。1.2.3維加密和三維疊加加密炮線(xiàn)首先將地震數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)校正,然后沿排列方向加密炮點(diǎn)(圖3)。圖3中的地下反射點(diǎn)B,可由地下反射點(diǎn)A和C內(nèi)插得到,而反射點(diǎn)B對(duì)應(yīng)待插值的炮點(diǎn)。炮線(xiàn)的加密需要先按炮線(xiàn)上的樁號(hào)分選出每個(gè)樁號(hào)的數(shù)據(jù)子集,再按每炮每個(gè)排列內(nèi)的接收道號(hào)分選出接收道子集。每個(gè)接收道子集按接收道號(hào)和炮線(xiàn)排序形成三維數(shù)據(jù)體。然后在新三維數(shù)據(jù)體內(nèi)內(nèi)插出新的炮線(xiàn)。由此可見(jiàn),加密炮線(xiàn)實(shí)現(xiàn)過(guò)程更為復(fù)雜。但對(duì)于以往老資料,通常炮線(xiàn)距倍于接收線(xiàn)距,進(jìn)行炮線(xiàn)加密與新的高密度資料融合處理可以提高經(jīng)濟(jì)效益。1.3維預(yù)測(cè)插值算子1)根據(jù)選擇的疊前數(shù)據(jù)空間加密方式對(duì)數(shù)據(jù)重新排序,使重新排序后的每部分?jǐn)?shù)據(jù)體都可近似為一個(gè)疊后規(guī)則的三維數(shù)據(jù)體。2)將每部分三維數(shù)據(jù)體分成若干個(gè)相互重疊的數(shù)據(jù)窗。在這些窗中將每一道變換到頻率域,得到頻率-空間域數(shù)據(jù):3)利用公式(4)和公式(5)計(jì)算出廣義f-x,y域二維預(yù)測(cè)插值算子式中:k為兩道間內(nèi)插出的K-1道的道順序號(hào);m和n仍表示頻率-空間域數(shù)據(jù)在X方向和Y方向的編號(hào)。計(jì)算X方向的預(yù)測(cè)插值算子的共軛算子對(duì)數(shù)據(jù)窗內(nèi)頻率-空間域正向和反向預(yù)測(cè)的插值數(shù)據(jù)平均,得到數(shù)據(jù)窗內(nèi)頻率-空間域插值數(shù)據(jù):再對(duì)數(shù)據(jù)窗內(nèi)頻率-空間域插值數(shù)據(jù)進(jìn)行反傅里葉變換,便得到沿X方向道內(nèi)插數(shù)據(jù):4)將數(shù)據(jù)窗道內(nèi)插數(shù)據(jù)與前一個(gè)數(shù)據(jù)窗進(jìn)行均值處理,即將當(dāng)前窗口與前一窗口的重疊部分進(jìn)行均值處理,均值處理為線(xiàn)性插值或三次函數(shù)插值。與SPITZ2比較道教插值效果的培養(yǎng)效果2.1f-x域半步長(zhǎng)道內(nèi)插法內(nèi)插后剖面內(nèi)插圖表圖4a是一個(gè)疊后剖面模型,圖4b是模型抽稀后經(jīng)f-k域譜擴(kuò)展法內(nèi)插后的剖面,圖4c是模型抽稀后經(jīng)本文f-x域半步長(zhǎng)道內(nèi)插法內(nèi)插后的剖面。對(duì)比內(nèi)插前、后的結(jié)果可以看出,使用本文方法插值后所得的波形自然,與內(nèi)插前剖面相當(dāng),不受空間假頻的影響,內(nèi)插效果好于f-k域譜擴(kuò)展法(橢圓處)。2.2局部干擾信號(hào)的穩(wěn)定性圖5a和圖5b分別為利用二維f-x域道內(nèi)插法和三維f-x,y域道內(nèi)插法對(duì)實(shí)際三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行插值的結(jié)果。由圖5可以看出,f-x,y域三維道內(nèi)插法的效果明顯優(yōu)于二維道內(nèi)插法。二維內(nèi)插效果不穩(wěn)定,受干擾波影響大,局部信號(hào)連續(xù)性差;而三維內(nèi)插后的同相軸連續(xù)性更好。這是因?yàn)槿S內(nèi)插使用的是局部三維數(shù)據(jù),輸入的數(shù)據(jù)信息多于二維數(shù)據(jù)。結(jié)果表明三維f-x,y域道內(nèi)插法內(nèi)插信息逼真,精度高,效果良好。2.3與國(guó)際軟件比較對(duì)比實(shí)際三維疊后數(shù)據(jù)體插值后的效果(圖6a,圖6b),兩個(gè)剖面差異較小,內(nèi)插出的地震道效果都較好。可以認(rèn)為本文中f-x,y域半步長(zhǎng)道內(nèi)插法插值效果與國(guó)際同類(lèi)軟件中的f-x,y域道內(nèi)插法效果相當(dāng)。但本文中f-x,y域半步長(zhǎng)道內(nèi)插法在算法上計(jì)算量小,實(shí)際應(yīng)用中計(jì)算效率接近f-x,y域道內(nèi)插法的6倍(表1)。2.4效果對(duì)比圖1圖7a為原始炮集,圖7b是使用本文方法插值得到的炮集,可以看出,兩者差別不大,波場(chǎng)干凈,無(wú)假象,內(nèi)插效果十分理想。從兩者的差異圖上也只能看到微弱的能量(圖7c),可見(jiàn)兩者差別非常小。圖7b上反射波、多次波以及線(xiàn)性干擾波與原始炮集都非常相近,波形自然,信息逼真,效果穩(wěn)定?？梢?jiàn),廣義f-x,y域半步長(zhǎng)道內(nèi)插方法具有相當(dāng)高的插值精度,能滿(mǎn)足疊前炮加密的精度要求。3實(shí)際應(yīng)用效果分析為檢驗(yàn)本文中廣義f-x,y域道內(nèi)插方法在實(shí)際疊前地震數(shù)據(jù)中加密炮集數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果,我們選擇實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了加密排列和炮點(diǎn)的試驗(yàn)性處理,都取得了較好的應(yīng)用效果。3.1增加cmp線(xiàn),增加空間采樣質(zhì)量現(xiàn)有的野外采集方法接收線(xiàn)(Crossline方向)間距一般較大,以前的常規(guī)處理通常是在疊加剖面的Crossline方向上加密道以提高偏移成像的分辨率和精度。但目前,疊前偏移已取代疊后偏移成為解決復(fù)雜地質(zhì)條件下高精度精細(xì)成像的常規(guī)處理技術(shù)。為此,利用疊前內(nèi)插排列增加CMP線(xiàn),從而增加空間采樣,提高疊前偏移成像質(zhì)量。試處理的數(shù)據(jù)為我國(guó)東部某區(qū)的三維地震資料。圖8對(duì)比了排列加密前、后炮集數(shù)據(jù),圖8a和圖8c為原始排列,圖8b和圖8d為加密后的排列數(shù)據(jù),可見(jiàn)加密后的排列質(zhì)量很好,信噪比較高,能量也與原始排列一致。圖9對(duì)比了排列加密前后的速度譜,可見(jiàn)加密排列后的速度譜分辨率明顯得到提高(圖9b),速度值更易拾取,更能確保速度分析的精度和準(zhǔn)確性。圖10對(duì)比了排列加密前后的疊前時(shí)間偏移效果。因排列加密后,面元內(nèi)的覆蓋次數(shù)成倍增加,改善了方位角和炮檢距的分布均勻性,疊前時(shí)間偏移處理后,反射波同相軸連續(xù)性變好,斷層清楚,振幅能量橫向變化均勻,構(gòu)造與原始數(shù)據(jù)的疊前時(shí)間偏移剖面趨于一致,并且沒(méi)有產(chǎn)生構(gòu)造假象。在水平時(shí)間切片上(圖11),排列加密后,振幅連續(xù)性好,信噪比高(圖11b)。可見(jiàn),通過(guò)排列加密可顯著提高速度分析的精度和疊前偏移成像的質(zhì)量。3.2抽稀規(guī)則的實(shí)現(xiàn)本文選擇東部某區(qū)三維地震資料進(jìn)行方法驗(yàn)證。首先沿炮線(xiàn)抽稀單炮記錄,然后利用廣義fx,y域道內(nèi)插方法進(jìn)行插值,獲得新的單炮記錄。抽稀前炮點(diǎn)距為40m,抽稀后炮點(diǎn)距為80m。為滿(mǎn)足內(nèi)插方法對(duì)數(shù)據(jù)規(guī)則的要求,首先對(duì)抽稀后的不規(guī)則數(shù)據(jù)補(bǔ)空對(duì)齊。在本例中,為了保證插值精度,選擇同一條炮線(xiàn)和同一條接收線(xiàn)(圖2)組成一個(gè)排列片,然后對(duì)動(dòng)校正后的道集數(shù)據(jù)進(jìn)行插值。圖12a和圖12b分別為抽稀后得到的偶數(shù)單炮記錄和插值獲得的新偶數(shù)單炮記錄,圖12c是兩者的差異。對(duì)比看出,新的單炮記錄與原始單炮記錄質(zhì)量相當(dāng),但信噪比略好一些。新插出的單炮記錄同相軸無(wú)畸變,連續(xù)性好,振幅特征與原始單炮記錄一致,無(wú)失真。圖13a是原始偶數(shù)單炮記錄疊加剖面,圖13b是插值獲得的偶數(shù)單炮記錄疊加剖面,兩者基本無(wú)差異,剖面質(zhì)量相當(dāng)。說(shuō)明本文插值方法用于疊前空間采樣加密是可行的,具備較大的發(fā)展?jié)摿Α?效果分析及應(yīng)用將計(jì)算效率較高的二維半步長(zhǎng)預(yù)測(cè)濾波插值方法拓展到疊前三維,形成了一種高效穩(wěn)定的廣義f-x,y域半步長(zhǎng)預(yù)測(cè)插值方法。模型和實(shí)際數(shù)據(jù)應(yīng)用表明該方法正確、有效,且具有實(shí)用性?？梢缘贸鋈缦陆Y(jié)論和認(rèn)識(shí):1)三維f-x,y域半步長(zhǎng)預(yù)測(cè)道內(nèi)插法計(jì)算效率明顯優(yōu)于f-x,y域道內(nèi)插法,同樣不受傾角限制和空間假頻的影響,能充分利用三維數(shù)據(jù)信息。與二維道內(nèi)插方法相比,三維f-x,y域半步長(zhǎng)預(yù)測(cè)道內(nèi)插法插值后的數(shù)據(jù)信噪比和精度都有較大提高。2)加密排列和加密炮點(diǎn)的試驗(yàn)性處理驗(yàn)證了