地震資料處理中交互速度分析的影響因素及控制方法

陳 琪, 黃立良, 閻建國, 鄧儒炳

(1.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，成都 610059；2.新疆油田公司研究院，克拉瑪依 834000)

0 引言

地震波傳播速度參數(shù)貫穿于地震數(shù)據(jù)采集、處理和解釋的整個過程[1]。自20世紀(jì)60年代多次覆蓋疊加技術(shù)出現(xiàn)以來，速度分析就成為了地震資料處理流程中的必要環(huán)節(jié)[2]。速度分析的結(jié)果好壞直接影響成像的可靠性[3]。隨著勘探技術(shù)的發(fā)展與進步以及勘探程度的提高，對地震數(shù)據(jù)的處理要求也越來越高[4]。

目前國內(nèi)、外地震資料處理中，速度分析基本采用交互處理分析方法[5]，可以提供實時、人機交互的方式進行速度分析，大大提高了速度分析的效率。但是在針對實際資料的情況進行交互速度拾取時仍然需要采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行處理，充分考慮到影響交互速度分析結(jié)果準(zhǔn)確性的因素及控制方法。

筆者從目前業(yè)界廣泛應(yīng)用的GeoEast軟件地震資料處理與解釋系統(tǒng)出發(fā)，通過對實際地震資料的交互速度分析和應(yīng)用效果，探討地震資料處理中交互速度分析的影響因素及控制方法。

1 交互速度分析的原理

地震數(shù)據(jù)交互速度分析是地震數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過交互速度分析，可以從地震數(shù)據(jù)中提取地下介質(zhì)的速度信息[5]。地震資料進行靜校正、去噪、振幅補償、反褶積等處理后，可得到適用于速度分析的數(shù)據(jù)體[6]，將該數(shù)據(jù)體按照CMP道集進行輸入，并按照反射波旅行時公式進行動校正，統(tǒng)計道集內(nèi)的各道的疊加能量或者相似系數(shù)，即可得到疊加速度譜或相關(guān)速度譜，通過對速度譜進行交互分析，可得到用于疊加和偏移的最佳速度參數(shù)[7]。

進行交互速度分析的動校正方法有三種，其基本原理如下[8]：

1)疊加速度分析的雙曲線時差校正方法為式(1)。

(1)

式中：tx為疊前數(shù)據(jù)道上的旅行時間；t0為自激自收時間；x為炮檢距；v為時刻的疊加速度。

2)雙曲型疊前時間偏移更新速度分析方法為式(2)。

(2)

式中：tx為疊前數(shù)據(jù)道上的旅行時間；t0為自激自收時間；v為初始成像速度；v′為時刻更新速度；x為炮檢距。

3)拋物線型疊前時間偏移更新速度分析方法

(3)

式中：tx為疊前數(shù)據(jù)道上的旅行時間；t0為自激自收時間；v為初始成像速度；v′為時刻更新速度；x為炮檢距。

進行交互速度分析的相關(guān)速度譜計算原理如下：

1)按公式(1)對地震數(shù)據(jù)用速度進行動校正，得到式(4)。

Dv(t0，x)=D[tv(t0,x),x]

(4)

2)對每個樣點時間處的地震數(shù)據(jù)計算叉積。

(5)

式中：N為地震數(shù)據(jù)的有效道數(shù)；G為地震道的叉積；D為動校正之后的地震道；i為計算時間。

3)對計算得到的叉積進行滑動平均

(6)

式中：L為滑動的時窗；C為計算的滑動平均值。

4)對所有可能的速度重復(fù)步驟1)、步驟2)、步驟3)，就得到了非歸一化的互相關(guān)譜。

地震資料處理中交互速度分析的主要流程如圖1所示。

圖1 地震資料處理中交互速度分析流程

2 影響因素及控制方法

地震資料進行速度分析，主要是對該數(shù)據(jù)以一系列相同間隔進行速度掃描，以疊加能量或者相似系數(shù)等作為速度分析的準(zhǔn)則制作速度譜[9]，通過對實際資料的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)影響交互速度分析結(jié)果的好壞主要可以歸結(jié)為以下幾點：

2.1 資料噪聲影響及控制方法

做好前期處理流程是得到較好的交互速度分析結(jié)果的前提。前期處理流程包括觀：①測系統(tǒng)定義；②靜校正；③去噪；④振幅補償；⑤反褶積等處理。其中，去噪和反褶積處理是關(guān)鍵。去噪包括對原始資料中面波、線性干擾、異常振幅、低頻或高頻干擾進行處理，其中對面波的處理可以有效減少淺層干擾波，提高淺層分辨率(圖2)。通過對原始資料進行頻譜分析和干擾波速度分析，可以確定干擾波的主頻及速度范圍，從而設(shè)計合適的參數(shù)進行去噪。反褶積包括地表一致性反褶積和預(yù)測反褶積，其通過壓縮子波的方式可以提高地震資料的分辨率[10]，使得地震剖面同相軸更細、連續(xù)性更好。若去噪和反褶積結(jié)果較差，會導(dǎo)致在進行交互速度分析時的有效波能量團明顯不集中，且含有較多干擾波，難以得到可靠質(zhì)量的速度分析結(jié)果，影響成像的準(zhǔn)確性(圖3)。

圖2 前期處理前后炮集對比

圖3 前期處理前后的速度分析界面對比

2.2 速度譜拾取間隔的影響及控制方法

合適的CMPline和CMP間隔是得到較好的交互速度分析結(jié)果的重要因素。在進行交互速度分析時，應(yīng)當(dāng)注意根據(jù)工區(qū)范圍的大小，選取合適的CMPline間隔和CMP間隔。CMPline間隔和CMP間隔過大會影響動校正和疊加成像的質(zhì)量，導(dǎo)致剖面波組特征不清楚、分辨率差，難以滿足構(gòu)造解釋和地質(zhì)現(xiàn)象的識別，不能滿足精細解釋、落實構(gòu)造、巖性以及儲層預(yù)測的要求；CMPline間隔和CMP間隔過小將造成交互速度分析工作量巨大，難以完成。本次在對實際地震資料處理中采用CMPline間隔為20，CMP間隔為200和CMPline間隔為10，CMP間隔為50分別進行交互速度分析，得到疊加剖面如圖4所示。

圖4 不同CMPline和CMP間隔的疊加剖面

通過對實際資料采取不同的CMPline間隔和CMP間隔進行交互速度分析，及疊加剖面對比可得到以下結(jié)論：在對實際資料進行處理時，一般可以采取CMPline間隔為20，CMP間隔為200進行速度譜的拾??；在地下地質(zhì)情況較為復(fù)雜時(斷層和潛山發(fā)育區(qū))，可以采取加密的方法改善成像質(zhì)量，CMPline間隔改為10到20之間，CMP間隔改為25到50之間；可以根據(jù)工區(qū)實際情況對不同地質(zhì)情況的地層進行分塊處理，設(shè)置不同的間隔進行交互速度分析。

2.3 異常速度影響因素及控制方法

由于地下復(fù)雜地質(zhì)情況，速度變化規(guī)律不完全遵循常規(guī)的速度變化規(guī)律，出現(xiàn)速度異常，如地層壓實條件下的速度變化規(guī)律、在地質(zhì)情況復(fù)雜(含有潛山、大量斷層發(fā)育)的區(qū)域等。因此在實際的資料處理中，必須基于地質(zhì)模型，建立速度修改準(zhǔn)則。針對地質(zhì)情況復(fù)雜的地區(qū)(含有大量斷層、潛山等地質(zhì)現(xiàn)象)，應(yīng)當(dāng)對速度分析的結(jié)果進行多次修改，且不能僅根據(jù)能量團的位置進行交互速度分析。當(dāng)目標(biāo)區(qū)域潛山、斷層大量發(fā)育時，地震波在傳播的過程中會產(chǎn)生較大程度的衰減，導(dǎo)致其在目標(biāo)區(qū)的能量遠小于本身實際應(yīng)具有的能量，這會導(dǎo)致目標(biāo)區(qū)的能量團變?nèi)?，因此，在進行交互速度分析時，應(yīng)當(dāng)考慮到目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)模型情況，拾取速度應(yīng)大于能量團處的速度，使得速度分析在復(fù)雜地質(zhì)模型處的速度有著較大的變化(圖5)。在地質(zhì)情況復(fù)雜的區(qū)域進行交互速度分析時，一般應(yīng)在地質(zhì)模型的約束下進行速度分析。因為理論上講，對于復(fù)雜構(gòu)造區(qū)，速度的變化情況應(yīng)該是三維的情況，即V=f(x,y,t),而疊加速度分析時，常采用只考慮的是每條線上速度隨時間的變化情況，即V=f(x,t)。當(dāng)遇到速度橫向變化較大時，這種速度分析方法就會出現(xiàn)一些速度拾取不準(zhǔn)，從而導(dǎo)致偏移成像不好的問題。因此，在不同的線上進行速度拾取也應(yīng)當(dāng)遵循目標(biāo)區(qū)的地質(zhì)情況，不能僅按照能量團的位置進行速度拾取，而應(yīng)考慮到成像區(qū)的地質(zhì)模型(如潛山內(nèi)幕老地層速度橫向變化往往大于速度譜能量團反映的速度變化)，以成像目標(biāo)為依據(jù)進行速度的拾取，以便得到更加符合實際地質(zhì)情況的速度參數(shù)。此外，針對地質(zhì)情況復(fù)雜的地區(qū)，為了能夠更加精細成像，應(yīng)當(dāng)在進行交互速度分析時，采用具有比常規(guī)速度拾取更加密集的CMPline和CMP間隔的方法進行速度分析。在地質(zhì)情況較為簡單的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)在進行交互速度分析時控制速度的變化趨勢較為“平緩”，使得速度分析從淺層到深層呈現(xiàn)穩(wěn)步增加的現(xiàn)象，不能出現(xiàn)較多速度的負(fù)增長，以免發(fā)生錯誤。總之在地質(zhì)情況復(fù)雜的區(qū)域應(yīng)當(dāng)結(jié)合目標(biāo)區(qū)域的地層發(fā)育特點，并基于地質(zhì)模型，建立速度修改準(zhǔn)則，以便得到較好的潛山和斷層成像結(jié)果(圖6)。

圖5 地質(zhì)情況復(fù)雜區(qū)修改前后的速度分析界面對比

圖6 速度修改前后的疊加剖面

3 實際資料處理效果

基于以上對交互速度分析的影響因素及控制方法的分析與實際應(yīng)用，總結(jié)了地震資料處理中交互速度分析的優(yōu)化流程，并根據(jù)這一流程對我國某地潛山構(gòu)造的實際地震資料進行了處理。分別得到考慮了交互速度分析影響因素及控制方法，與未考慮交互速度分析影響因素及控制方法的疊后偏移剖面。從圖7中可以看出，未考慮交互速度分析影響因素及控制方法所處理得到的地震剖面，整體分辨率差、淺層同相軸不連續(xù)、潛山分辨率不高、整體剖面信噪比差；而圖8中考慮了交互速度分析印象因素及控制方法的疊后偏移剖面，波組特征清楚、淺層分辨率明顯提高、潛山形態(tài)清晰、整體剖面分辨率較高。

圖7 未考慮交互速度分析影響因素及控制方法的偏移剖面

圖8 考慮了交互速度分析影響因素及控制方法的偏移剖面

4 結(jié)論和認(rèn)識

通過對實際某地區(qū)的地震資料進行處理，總結(jié)了以上三點交互速度分析的影響因素及控制方法，應(yīng)用結(jié)果取得了較好的結(jié)果，對實際生產(chǎn)中進行交互速度分析有一定的借鑒作用。