數據規則化技術在三維地震老資料疊前偏移中的應用

李敏杰

（中國石化中原油田分公司物探研究院，河南 濮陽 457001）

數據規則化技術在三維地震老資料疊前偏移中的應用

李敏杰

（中國石化中原油田分公司物探研究院，河南 濮陽 457001）

數據規則化技術是地震資料處理中的重要技術，它對改善地震數據的面元屬性，提高地震資料處理質量具有重要意義。進行疊前時間偏移處理時，更多關注的是偏移速度場精度及偏移參數對偏移成像效果的影響，忽視了不規則空間采樣的疊前數據對疊前偏移成像效果的影響。文中在分析疊前數據規則化常用技術方法優缺點的基礎上，研究了反假頻傅里葉變換的疊前數據規則化方法，實現了陸地地震勘探資料不規則空間采樣的疊前數據規則化，滿足了疊前時間偏移技術對輸入數據的要求，在濟源后鄧地區稀疏三維地震老資料重新處理中取得了較好的應用效果。

三維地震；數據規則化；稀疏采樣；疊前時間偏移

0 引言

隨著油氣勘探開發程度的深入，地質、解釋人員對地震資料的要求不斷提高,常規疊后時間偏移資料已難以滿足油氣精細勘探的需要。疊前時間偏移［1-3］方法從理論上繞開了水平層狀介質和剖面為自激自收記錄的假設條件，與實際地質情況相符，偏移結果更加真實可靠，與疊前深度偏移［4］相比，速度模型的建立和修正相對簡單,偏移結果對速度模型的依賴性較小，計算效率高，現已廣泛應用于復雜構造偏移成像處理中［5］。但在該技術應用過程中發現，有些情況下即使進行了精細預處理，建立了較精確的偏移速度場，選取了最佳的偏移處理參數（如偏移孔徑、偏移傾角和反假頻參數），也難以取得滿意的偏移成像效果，這在濟源后鄧地區三維地震老資料疊前偏移處理中得到了印證。

1 濟源后鄧地區地震資料概況

濟源凹陷后鄧地區三維地震資料是由中原油田于1989年冬—1990年春采集完成的。野外地震資料采集采用6線4炮線束狀觀測系統，儀器總道數240道，檢波線距200 m，檢波間距50 m；炮線距100 m，炮間距100 m；覆蓋次數2×10，面元25 m×50 m。滿覆蓋面積84.7 km2，總炮數6 688炮，總道數550 400道。原始資料的特點是炮間距、檢波間距、炮線距及檢波線距較大，覆蓋次數少（20次），空間采樣稀疏。由于工區障礙物的存在，炮點、檢波點位置偏離原來采集設計網格點的現象較多，導致偏移距分布、覆蓋次數分布不均勻，振幅能量空間變化較大。利用這樣的不規則數據進行疊前時間偏移處理，很容易產生偏移噪聲（偏移畫?。率蛊菩Ч缓?，振幅能量橫向變化大，難以滿足精細勘探的地質要求。通過對原始地震資料的空間屬性分析，研究并應用疊前數據規則化技術，解決了該區上述問題，滿足了疊前偏移對輸入數據的要求，取得了較好的應用效果。

2 疊前數據規則化主要方法和技術

數據規則化技術最初是為了恢復空缺地震道記錄、滿足多道處理算法（多次波衰減、偏移等）的要求而提出來的。隨著疊前時間偏移的廣泛應用，數據規則化技術也日趨成熟。常用的疊前數據規則化技術主要有基于拋物線拉冬變換的數據規則化、DMO傾角時差校正的數據規則化、偏移距分布密度的數據規則化和傅里葉變換的數據規則化等。

2.1 基于拋物線拉冬變換的數據規則化方法

基于拋物線拉冬變換的數據規則化方法的特點，都是基于CMP道集的雙曲線走時，采用雙曲線或拋物線拉冬正反變換、多次迭代來實現疊前數據規則化。該方法計算量比較大，而且遠偏移距道的數據重構效果不理想［6-10］。此外，這種方法是在假設水平層狀介質的情況下進行的，當地下有傾斜地層時，共面元內的各道不再滿足拋物線時距關系，經過數據規則化的疊前數據精度受到懷疑。

2.2 基于DMO傾角時差校正的數據規則化方法

該方法是根據DMO運算可逆的這一特點來實現的。DMO傾角時差校正本來是用來消除地層傾角對疊加成像影響的，但是，它的實現是以波場的傳播理論為基礎，其運算是可逆的，即DMO的效應可以通過反DMO（即DMO-1）來予以消除，利用這一特點便可以實現地震數據的規則化。由于DMO既可以在時間-空間域實現，也可以在頻率-波數域實現，因此，地震數據規則化也就可以在這2個域里實現。前者因采用積分法，在積分過程中由于數據拉伸容易產生假頻，后者雖然可以避免假頻，但要求規則的觀測系統。

1991年，D.Hale［11］通過在DMO積分運算中引入抗假頻濾波器，有效避免了積分過程中產生的假頻現象。1993年，J.L.Black等［12］提出的保幅DMO算子修正了1984年D.Hale提出的F-K域DMO算子，實現了保幅反DMO，為疊前數據規則化的振幅保持奠定了良好基礎。2002年，辛可鋒等［13］在借鑒1996年A.Canning等［14］提出的利用DMO實現三維地震數據的規則化和1998年B.Biondi等［15］提出的三維地震數據方位角校正的基礎上，從方位角校正的角度入手，利用DMO和反DMO相結合的方法，即采用抗假頻的積分法DMO，并在F-K域實現反DMO，對疊前數據進行規則化，目前該方法具有抗假頻和振幅保持，以及運算效率高等特點。

2.3 基于偏移距分布密度的數據規則化方法

該方法根據疊前數據每個偏移距的空間分布密度，確定適當的振幅比例因子，對所有的共偏移距數據進行振幅加權處理，即對分布密度大的偏移距數據的振幅乘以較小的比例因子，分布密度小的偏移距數據的振幅乘以較大的比例因子，從而實現地震數據振幅一致性處理［16］。該方法的特點就是消除由于偏移距分布不均而造成的振幅能量差異，疊前數據量在規則化前后沒有發生任何改變，適合空間高密度采樣的地震數據規則化。

2.4 基于傅里葉變換的數據規則化方法

法國CGG公司GEOVATION 6200地震處理系統中基于二維傅里葉重建的數據規則化方法，是沿著三維數據的InLine和CrossLine兩個方向，利用二維正、反傅里葉變換來實現三維疊前數據規則化。步驟為：首先，利用二維傅里葉分解法對輸入數據進行變換（輸入數據的位置不發生改變）；然后，進行傅里葉反變換把數據投影到一個規則的網格上。該方法采用標準傅里葉變換和去假頻傅里葉變換，可以按照不同數據集（炮集、檢波點集、偏移距域、CMP道集等）對不同類型的數據（陸地地震數據、海洋地震數據、海底電纜OBC數據、多分量數據等）進行規則化處理。本文就是采用這種方法對疊前不規則偏移距數據進行規則化。

3 應用效果

濟源后鄧三維工區內村莊、道路、工業區分布密集，這些地面障礙物的存在使得炮點和檢波點位置不能按照采集設計中的規則網格布設（見圖1），表現為炮點（圖中藍色）、檢波點（圖中草綠色）空間位置分布不均勻，導致了最小、最大偏移距（見圖2），覆蓋次數（見圖3）和地下CMP點空間位置（見圖4）分布不均勻。采用反假頻二維傅里葉正反變換，實現疊前數據規則化，使野外跨越障礙物而導致的近偏移距資料缺失的現象得到一定改善，面元內各反射點處于面元中心位置，覆蓋次數均勻，振幅能量得到統一。經過疊前時間偏移處理后，偏移畫弧現象得以消除，地震反射波振幅屬性趨于一致。

圖5為數據規則化后的地下CMP點空間位置分布，可以看出數據規則化后地下CMP面元分布均勻。圖6為數據規則化前、后偏移距組（500～600 m）內的CMP面元空間分布，可以看出規則化后數據空洞現象得以較好消除。

圖7a、圖7b分別為數據規則化前、后的CMP道集，規則化后的CMP道集數據反射波同相軸雙曲線特征更加清楚，信噪比得到提高。圖8為數據規則化前、后的頻譜分析，數據規則化前、后頻譜形態基本沒有改變，說明該方法具有較高的保真性。

圖7 CMP道集

圖8 數據規則化前、后頻譜

圖9為數據規則化前、后的疊前時間偏移純波剖面，通過疊前數據規則化處理后，較好地消除了由于偏移距分布不均造成的振幅強弱變化明顯的假象。與數據規則化前的疊前時間偏移剖面相比，數據規則化后的偏移剖面斷面波得到較好收斂，斷層更加清楚，角度不整合等地質現象更加明顯；反射波同相軸連續性增強，振幅能量基本趨于一致，剖面上振幅條帶狀變化的現象得以消除。成果資料滿足了地震解釋、綜合地質研究和儲層預測對地震資料的要求。

圖9 疊前時間偏移純波剖面

4 結束語

在分析總結常用的疊前數據規則化方法優缺點的基礎上，研究并應用了反假頻傅里葉變換疊前數據規則化方法，較好地解決了不規則陸地地震勘探資料的數據規則化難題，滿足了疊前偏移方法對輸入數據空間均勻采樣的要求，取得了較好的應用效果。此方法不僅可以解決陸地地震勘探數據不規則化問題，而且對海洋地震資料處理也有借鑒作用。

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(編輯 朱麗)

Application of data regularization in prestack migration of old 3D seismic data

Li Minjie
(Geophysical Research Institute,Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China)

Data regularization is a key technology in seismic data processing which has great importance to improve the attribute of bin size and to enhance the processing quality of seismic data.Technician pay more attention to the effect of migration velocity field accuracy and migration parameters on migration imaging result when prestack time migration is carried on,but the effect of prestack data on prestack migration imaging result in irregular space sampling is neglected.Based on the analysis of the advantages and disadvantages of common prestack data regularization technology,the prestack data regularization method of anti-aliasing Fourier transform is studied and the prestack data regularization of irregular space sampling in land seismic exploration is realized,which meets the requirement of prestack time migration on input data and obtains a good application result in the reprocessing of old 3D seismic data in Houdeng Area of Jiyuan.

3D seismics;data regularization;sparse sampling;prestack time migration

TE132.1；P631.4+43

A

10.6056/dkyqt201204006

2012-02-15；改回日期：2012-05-19。

李敏杰，男，1964年生，高級工程師，1988年畢業于石油大學（華東）物探專業，長期從事地震資料處理方法研究及應用工作。E-mail：zycclmj@163.com。

李敏杰.數據規則化技術在三維地震老資料疊前偏移中的應用［J］.斷塊油氣田，2012，19（4）：430-433.

Li Minjie.Application of data regularization in prestack migration of old 3D seismic data［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（4）：430-433.