蔣 波,趙金玉,鄔達(dá)理,徐春梅,楊 楠,朱蓓蓓

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇南京211103;2.中國(guó)石化石油工程地球物理有限公司華東分公司,江蘇南京210009)

在以碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)集體為主要地質(zhì)目標(biāo)的探區(qū),為了實(shí)現(xiàn)對(duì)縫洞儲(chǔ)集體的精確刻畫,眾多學(xué)者基于高精度地震勘探資料對(duì)儲(chǔ)層縫洞系統(tǒng)的地震響應(yīng)特征及其高質(zhì)量成像進(jìn)行了大量的研究[1-5]。但常規(guī)的地震資料處理主要是圍繞著反射波進(jìn)行的,按反射波處理流程和參數(shù)進(jìn)行處理,繞射波的成像與反射波成像融為一體,優(yōu)勢(shì)能量的反射波占居了主導(dǎo)地位,不利于弱能量的繞射波處理品質(zhì)的提高,從而不利于對(duì)孔洞等易產(chǎn)生繞射波的特殊異常體的刻畫。為了提高對(duì)溶洞等地質(zhì)目標(biāo)體的刻畫能力,有必要對(duì)繞射波信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行成像處理。

由于繞射波通常是以弱波組、無明顯規(guī)律可尋的形式與反射波共存于原始地震記錄中,往往被強(qiáng)能量的反射波所掩蓋。繞射波單獨(dú)成像需要解決的主要問題是如何實(shí)現(xiàn)繞射波場(chǎng)的保幅分離和繞射波成像速度的提取及成像。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外有關(guān)繞射波的性質(zhì)、繞射波分離和成像方法的研究已經(jīng)有很多報(bào)道:繞射波形態(tài)的理論分析[6]、地震勘探中的邊緣繞射波及其動(dòng)力學(xué)識(shí)別方法[7]、FK濾波方法分離地震繞射波和反射波[8]、基于PWD的繞射波波場(chǎng)分離成像方法[9]、局部?jī)A角濾波和預(yù)測(cè)反演聯(lián)合分離繞射波[10]、通過壓制共散射點(diǎn)道集映射噪聲改善繞射波成像分辨率[11]、通過雙曲線Radon變換將反射波從地震記錄中分離出來[12]等等。不同的繞射波分離與成像方法有其相應(yīng)的適用條件,其優(yōu)勢(shì)和不足也不盡相同。

本文研究的目的和意義在于,基于常規(guī)的地震資料處理模塊,通過采用巧妙的處理思路和技術(shù)路線,提出了一種基于反射波層拉平的繞射波分離與成像新方法,從而為在沒有繞射波專用處理軟件的情況下實(shí)現(xiàn)繞射波單獨(dú)成像提供了一種可行的選擇。該方法的應(yīng)用條件是研究目標(biāo)附近有較為平滑連續(xù)的反射標(biāo)志層,比如在煤田開發(fā)中利用地震資料識(shí)別陷落柱位置的繞射波成像處理中[13-14]。將該方法應(yīng)用于物理模型觀測(cè)數(shù)據(jù)和三維實(shí)際地震資料的繞射波分離與成像處理,取得了較理想的處理效果。

1 關(guān)鍵技術(shù)及處理流程

基于反射波層拉平的繞射波分離與成像方法的特點(diǎn)是:在常規(guī)疊前時(shí)間偏移處理的基礎(chǔ)上,再進(jìn)行標(biāo)志反射層位拉平時(shí)間信息提取、疊前炮記錄反射波組拉平、反射波提取—減去法繞射波分離、反射波組反拉平,直接利用先前獲得的疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)進(jìn)行繞射波的偏移成像處理,快捷地獲得繞射波單獨(dú)成像的數(shù)據(jù)。其中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)是疊前炮記錄反射波組拉平與反拉平和反射波提取—減去法繞射波分離技術(shù)。

1.1 疊前炮記錄反射波組拉平與反拉平

在常規(guī)預(yù)處理的基礎(chǔ)上,通過從疊加數(shù)據(jù)體上對(duì)準(zhǔn)備消去的反射層(孔、洞、縫發(fā)育的目的層附近的標(biāo)準(zhǔn)反射層)提取共深度點(diǎn)CDP對(duì)應(yīng)的層位拉平時(shí)間信息,利用空間屬性建立的共深度點(diǎn)CDP與炮集記錄中各道記錄的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,完成將疊加數(shù)據(jù)體反射層位拉平時(shí)間信息映射到疊前炮集記錄中各道記錄上,以便進(jìn)行三維數(shù)據(jù)體疊前炮記錄的反射波組拉平和反拉平處理,為實(shí)現(xiàn)疊前數(shù)據(jù)每一炮記錄的繞射波分離奠定基礎(chǔ)。

1.2 反射波提取—減去法繞射波分離

繞射波信號(hào)單獨(dú)成像處理中,反射波視為干擾波,消除得越干凈越好。利用反射波提取—減去法具有不改變波組特征、有效繞射波損失小的優(yōu)點(diǎn)。在靜校正、地表一致性反褶積、去噪等常規(guī)預(yù)處理和疊前炮記錄反射波拉平的基礎(chǔ)上,根據(jù)炮集記錄中反射波與繞射波同相軸軌跡的規(guī)律性幾何差別,采用中值濾波或FK濾波等技術(shù)將強(qiáng)反射波提取出來,并從原記錄中減去,從而實(shí)現(xiàn)繞射波的分離。即消除強(qiáng)反射波對(duì)能量較弱的繞射波的影響,以便后續(xù)繞射波的成像處理。

圖1給出了物理模型觀測(cè)數(shù)據(jù)繞射波場(chǎng)分離前(圖1a)、后(圖1b)的單炮記錄對(duì)比,可見通過波場(chǎng)分離處理后,圖1b中繞射波得到了很好的突顯。

圖1 物理模型觀測(cè)數(shù)據(jù)繞射波分離前(a)、后(b)的單炮記錄

1.3 繞射波的疊加

由于繞射波的成像速度與其附近的反射波的成像速度相當(dāng),所以可利用反射波信噪比高的優(yōu)勢(shì),在預(yù)處理中獲得較精確的反射波均方根速度,該速度場(chǎng)除了用于反射波成像處理外,同樣也可以用于繞射波的成像處理。在分離出的繞射波記錄的基礎(chǔ)上,利用從疊加數(shù)據(jù)上提取到的反射層位拉平時(shí)間信息進(jìn)行疊前繞射波炮記錄的反拉平處理(等同于反射波組反拉平處理),抽回成道集記錄后,可直接疊加獲得消除了反射波的繞射波疊加數(shù)據(jù)。

圖2a為物理模型觀測(cè)數(shù)據(jù)的常規(guī)處理疊加剖面；圖2b給出了物理模型數(shù)據(jù)波場(chǎng)分離后的繞射波疊加剖面。圖3a為實(shí)際三維地震資料常規(guī)處理疊加剖面；圖3b給出了實(shí)際三維地震資料波場(chǎng)分離后的繞射波疊加剖面?？梢娎@射波疊加剖面(圖2b,圖3b)中的強(qiáng)水平反射波組得到了很好的消除,分離后的繞射波場(chǎng)完整、信息豐富,振幅保真度高,滿足后續(xù)的繞射波偏移成像處理要求。

圖2 物理模型觀測(cè)數(shù)據(jù)繞射波分離前(a)、后(b)的疊加剖面

圖3 實(shí)際地震資料繞射波分離前(a)、后(b)的疊加剖面

1.4 繞射波分離與成像處理步驟及流程

基于反射波層拉平的繞射波分離與成像處理步驟如下:

1) 預(yù)處理(包括:解編、空間屬性定義、靜校正、振幅恢復(fù)、反褶積、去噪、速度分析、剩余靜校正、動(dòng)校正、疊加)；

2) 在疊加數(shù)據(jù)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)反射層進(jìn)行拾取,提取反射層位拉平時(shí)間量；

3) 將做好動(dòng)、靜校正處理的CDP道集記錄抽成炮集記錄；

4) 利用提取好的層位拉平時(shí)間量,進(jìn)行疊前炮記錄反射波層拉平處理；

5) 利用中值濾波或FK濾波等技術(shù)將反射波提取出來,并從原記錄中減去；

6) 將獲得的繞射波炮記錄進(jìn)行反拉平處理；

7) 抽回到道集記錄,進(jìn)行疊加處理,獲得消除了反射波的繞射波疊加成果；

8) 通過查看反射波是否壓制干凈進(jìn)行質(zhì)量控制；

9) 利用預(yù)處理中獲得的反射波偏移速度場(chǎng)進(jìn)行偏移處理,得到繞射波疊后時(shí)間偏移成果；

10) 選擇對(duì)繞射波炮記錄進(jìn)行反拉平、反動(dòng)校正、按炮檢距分組處理；利用先前常規(guī)疊前時(shí)間偏移處理獲得的偏移速度場(chǎng),進(jìn)行繞射波疊前時(shí)間偏移處理。另外，也可根據(jù)“串珠”反射成像效果,選擇進(jìn)行繞射波的偏移速度場(chǎng)的修正與調(diào)整處理參數(shù),得到更高精度的繞射波疊前時(shí)間偏移成果。

圖4為實(shí)現(xiàn)基于反射波層拉平的繞射波分離與成像處理的流程,可以看出，相關(guān)模塊均為振幅保持的。

圖4 基于反射波層拉平的繞射波分離與成像處理流程

2 繞射波成像處理效果分析

2.1 物理模型數(shù)據(jù)處理

圖5是一個(gè)含不同尺度溶洞和裂縫的雙層介質(zhì)物理模型。上層為均勻介質(zhì),速度為1500m/s；下層為不均勻介質(zhì)(背景介質(zhì)速度為2300m/s),其中發(fā)育有5處不同尺寸、不同形狀、相對(duì)低速的

溶洞和裂縫(其速度分別見圖5中所示)。在物理模型制作過程中,在模型兩層介質(zhì)的接觸面附近產(chǎn)生了一些不規(guī)則的小氣泡,由它產(chǎn)生的繞射波也被觀測(cè)記錄下來。

圖6a是在常規(guī)疊加剖面(圖2a)基礎(chǔ)上進(jìn)行疊后偏移處理得到的偏移剖面；圖6b是在分離處理后繞射波疊加剖面(圖2b)基礎(chǔ)上進(jìn)行疊后偏移處理得到的偏移剖面。對(duì)比可見:圖6a剖面中多處“氣泡”現(xiàn)象被強(qiáng)反射波所掩蓋(如2.05s附近),無法準(zhǔn)確將它們識(shí)別出來；圖6a剖面中“氣泡”得到了較好的成像，但清晰度低。圖6b剖面中對(duì)應(yīng)“氣泡”、裂縫和溶洞部位均得到了較清晰的地震成像。物理模型數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，應(yīng)用本文方法處理獲得的繞射波成像剖面對(duì)溶洞和裂縫的刻畫具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

圖5 含不同尺度溶洞和裂縫的地震物理模型

圖6 物理模型觀測(cè)數(shù)據(jù)繞射波分離前(a)、后(b)的疊后偏移剖面

2.2 實(shí)際地震資料處理

圖7a為三維實(shí)際地震資料常規(guī)疊前時(shí)間偏移處理局部剖面,可見剖面中多處“孔洞”現(xiàn)象被強(qiáng)反射波所掩蓋,給解釋工作帶來了不便,尤其是當(dāng)“孔洞”出現(xiàn)在強(qiáng)反射界面附近時(shí)(如3.48s),則很難準(zhǔn)確地將它們識(shí)別出來；圖7b為繞射波疊前時(shí)間偏移剖面,可見剖面中的“孔洞”均被很好地反映了出來,“串珠”成像效果好,有利于正確識(shí)別和解釋。實(shí)際地震資料處理效果證明了本文方法的有效性。

圖7 實(shí)際地震資料繞射波分離前(a)、后(b)的疊前時(shí)間偏移剖面

3 結(jié)束語

在以碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)集體為主要地質(zhì)目標(biāo)的探區(qū),在研究目標(biāo)附近具有較平滑連續(xù)的反射標(biāo)志層的情況下,采用基于反射波層拉平的繞射波分離與成像方法是行之有效的,可利用常規(guī)地震資料處理模塊獲得繞射波單獨(dú)成像成果數(shù)據(jù),從而消除強(qiáng)反射波對(duì)能量較弱繞射波的影響,提高地震資料解釋的可靠性和孔、縫、洞等特殊地質(zhì)目標(biāo)的刻畫精度。

參 考 文 獻(xiàn)

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