近地表吸收補償在遼河油區地震資料中的應用

郭 平

(中油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

?

近地表吸收補償在遼河油區地震資料中的應用

郭 平

(中油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

針對近地表地震波吸收衰減導致的地震資料頻散及子波橫向不一致問題，先依據吸收衰減可造成數據頻率改變這一特性，采用改進的峰值頻率偏移法定量求取空變表層Q值；然后引入穩定補償方法，有效限制了高頻噪音，既可補償吸收損失、調整相位，又不會放大高頻噪音。將該方法應用于遼河油區的實際地震資料處理中，實現了空變Q值補償，明顯拓寬了資料的有效頻帶，子波橫向一致性得到改善。

近地表吸收；頻散；峰值頻率偏移法；穩定補償方法；空變補償；表層Q值；遼河油區

引 言

遼河油區西部凹陷[1]表層主要為淺灘河流沉積，其巖性、速度及厚度在橫向上均有明顯變化，對地震波改造較大。不僅能吸收地震波能量，造成高頻成分損失，降低分辨率，同時也易引起頻散，使相位發生畸變，影響對地下構造形態和儲層的識別[2-5]。品質因子Q作為地層吸收的一個重要物性參數，前人為此做了很多研究工作，凌云等研究了用分頻補償的方法消除表層空變吸收影響，但僅能消除振幅差異，無法改變相位；裴江云[6-7]等研究了利用瑞雷面波求Q的方法，研究表明地表一致性振幅處理雖然能在一定程度上改善能量和波形一致性，但都是定性的，理論上不符合吸收衰減機制。本文研究的近地表吸收補償方法，不僅能定量求取表層空變Q值，還能通過自適應增益限制實現穩定的反Q濾波[8-9]，且同時補償振幅和校正相位[9]。

1 方法原理

要進行表層吸收補償，需要進行兩方面的研究：①求取表層空變Q值，可通過對表層調查數據及實際地震資料中表層傳播數據的分析來求取。在表層吸收嚴重位置，采集數據波形主頻和能量明顯變小、變弱，此時可找出標準道數據，即表層厚度較小、近乎無吸收的位置，通過分析其他數據與標準道數據頻率的差異，采用峰值頻率偏移法[10]求取Q值；②要有能適應表層的有效補償方法，王仰華[8-9]對反Q濾波方法進行了系統的研究，本文在王仰華方法的基礎上自適應計算增益限制參數，實現增益限制和補償頻帶的空間變化，從而實現表層空變補償，近地表吸收補償方法的另一優點為數學模型更符合吸收和頻散機制，能合理補償能量損失和校正相位。

1.1 改進峰值頻率偏移法求取Q值

傳統提取Q值的方法主要利用地震波的振幅屬性。但地震波的振幅通常受噪音、幾何擴散和散射等多種因素影響，繼而影響Q值精度。峰值頻率偏移法則是通過地震波的頻率屬性提取Q值[9-11]。假設震源子波可由雷克子波表示，根據震源激發子波的頻譜，利用衰減關系，經過一系列推導，可得到Q值與峰值頻率的關系式：

(1)

式中：fm為參考峰值頻率，Hz；fp為子波衰減后的峰值頻率,Hz；t為波的傳播時間，s。

1.2 穩定Q值補償方法

王仰華基于一維波動方程理論和Kolsky模型[11-13]得出了穩定反Q濾波方法[11]，該算法能限制對噪音的過分補償。在波場向下延拓補償方法的基礎上，采用先反向延拓(波場向上延拓)的方法引入穩定因子，再根據補償的空間變化計算自適應增益限制系數Gm，合理補償有效頻帶，消除表層對能量和相位的影響。

(2)

式中：Gm為增益限制系數；Qs為表層Q值；f0為地震頻帶最大頻率，Hz；Δt為傳播時間，s。

2 應用效果

2.1 西部凹陷清水地區

該工區表層厚度為1～25 m，海拔為-2～11 m。遼河河道位于工區中部，在厚度及海拔屬性圖上都清晰可見，從表層結構的垂直剖面上也可看出河道處低降速帶厚度異常增大[14-15]，這在一定程度上增加了表層復雜性[16-20]。

近地表層吸收和頻散主要與Q值和傳播時間這2個量有關：若傳播時間相同，則Q值越大吸收越小；若Q值相同，則傳播時間越大吸收越大。由于表層結構的空間變化較大，因此，表層Q值和傳播時間必然存在一定的空間變化，除了補償表層吸收和進行相位校正外，表層補償的一個重要目的是改善表層空變吸收引起的波形不一致。因此，首先要求取該地區的表層空變Q值和傳播時間。

利用改進峰值頻率頻移法求取該地區表層空變Q值，所求結果與表層結構相關性較好(圖1)，在表層Q值平面圖上遼河河道仍然清晰可見，且與周圍相比，河道位置的Q值相對較小，整個工區Q值范圍為0.6～6.0，較為合理。近地表層傳播時間可在靜校正量和表層結構模型的基礎上，通過換算和模型約束得到。

為了驗證表層吸收和頻散差異給數據帶來的不一致性影響，抽取河道位置的單炮進行分析。從單炮顯示來看(圖2)，該位置吸收和頻散較其他位置嚴重，頻率偏低，造成數據一致性變差。對該位置與補償有關的數據進行詳細分析，發現該位置Q值較小，約為1.2，表層傳播時間約為0.004 s，計算的該位置的自適應增益限制參數較大，說明該位置補償量要多于其他道，與實際吸收情況一致，該位置的Q值和傳播時間合理。

從頻譜對比來看，對該地區數據進行表層吸收補償和相位校正后，拓寬了有效頻帶(圖3)。從單炮對比來看，補償和相位校正后，河道處高頻得到明顯補償(圖2)；從疊加剖面對比來看，分辨率得到了較大幅度的提高，同相軸一致性得到改善(圖4)。

圖3 補償前(紅)后(藍)的頻譜

2.2 西部凹陷雷家高升地區

該區地勢雖然平坦但地表結構復雜，存在靜校正問題及表層對高頻的吸收衰減問題。全區海拔為-2～16 m，低降速帶厚度為4～20 m。工區內水渠較多，南部有遼河，河面寬度為100～250 m，河套寬度為3 km；北部有繞陽河，河面寬度為50～100 m，河套寬度為2 km。針對工區的復雜地表條件，建立精細表層模型，計算近地表吸收模型和表層空變Q場，通過補償處理，改善表層吸收造成的波形不一致，提高資料分辨率，并保持相對振幅關系，實現目標區地質任務[21-22]。

圖4 表層吸收補償和相位校正前(a)后(b)的疊加剖面

求取的表層Q值與表層屬性相關性好，Q值分布合理(圖5)。從頻譜(圖6)、單炮數據(圖7)都可以看出，經表層補償后，很好地保持了低頻成分，同時高頻成分得到了有效合理的補償，分辨率有所提高，橫向一致性增強，同相軸連續性變好，較好地減少了由于表層吸收對子波能量和相位的空間變化所造成的影響。

圖5 表層Q值平面圖

圖6 補償前(紅)后(藍)頻譜

3 結 論

(1) 通過采用改進的峰值頻率偏移法來計算表層Q值，與利用振幅屬性的方法相比穩定性更好，Q值求取更可靠；在表層吸收補償中，通過引入了穩定因子，有效限制了高頻噪音的補償，并實現了同時進行高頻能量補償和相位校正，更好地消除了近地表對地震資料的影響。

(2) 通過對遼河油田多塊實際資料的應用，進一步證實了改進峰值頻率偏移法的有效性和可靠性。獲取的表層Q值與表層結構相關性好，符合應用區表層結構的空間變化規律；針對表層的空變吸收補償，采用的自適應計算增益限制參數方法，大大改善了數據的一致性。從效果來看，補償有效地拓寬了數據頻帶，合理恢復了子波相位，提高了地震資料分辨率。

圖7 吸收補償和相位校正前(a)后(b)單炮對比

[1] 胡振華. 遼河坳陷東部凹陷沙三段火成巖成因及儲集特征[J].油氣地質與采收率，2014，21(4)：46-49.

[2] 凌云，高軍，吳琳.時頻空間域球面發散與吸收補償[J].石油地球物理勘探，2005，40(2)：176-182.

[3] 尹喜玲，石戰結，田剛.近地表低降速帶地震波傳播規律初探[J].地球物理學進展，2009，24(2)：398-407.

[4] 張兵.起伏地表及低降速帶對地震波的影響[J].勘探地球物理進展，2007，30(5)：348-351.

[5] 孫明艷，呂延防，付廣，等.河道砂體地質模型及其地震反演識別[J].大慶石油地質與開發，2012，31(1)：167-171.

[6] 裴江云，陳樹民，劉振寬，等.近地表Q值求取及振幅補償[J].地球物理學進展，2001，16(4)：348-351.

[7] 于承業，周志才. 利用雙井微測井資料估算近地表Q值[J]. 石油地球物理勘探，2011，46(1)：89-92.

[8] Wang Yanghua. A stable and efficient approach of inverse Q filtering[J]. Geophysics，2002，67(2)：657-663.

[9] 李敏.相位轉換在濁積巖儲層研究中的應用[J].大慶石油地質與開發，2012，31(3)：152-155.

[10] Youli Quan，Jerry M.Harris. Seismic attenuation tomography using the frequency shift method[J]. Geophysics，1997，62(3)：895-905.

[11] 于海鋮，徐輝，張學濤，等. 基于頻率慢度域二階算子的多次波去噪方法研究及應用[J].油氣地質與采收率，2011，18(4)：44-46

[12] 屠寧，陸文凱. 一種改進的利用頻移估計Q值的方法[C]. CPS//SEG Beijing 2009 International geophysical conference & exposition，ID：1218.

[13] H Kolsky. The propagation of stress pulses in viscoelastic solids[J]. Philosophical Magazine，1956，1(8)：693-710.

[14] 秦潤森，廖新武，馮鑫，等.秦皇島32-6油田南區明下段Ⅰ油組3小層河道砂體疊置類型及其動態響應特征[J].油氣地質與采收率，2014，21(3)：15-19.

[15] 張善嚴，白振強.河道砂體內部構型及剩余油分布特征[J].大慶石油地質與開發，2012，31(1)：46-50.

[16] 胡純心，楊帥，陸永潮，等.長嶺凹陷多環坡折地貌發育特征及對沉積過程的控制[J].石油實驗地質，2013，35(1):17-23.

[17] 高陽.東營凹陷北部沙四段下亞段鹽湖相烴源巖特征及展布[J].油氣地質與采收率，2014，21(1)：10-15.

[18] 譚建財，范彩偉，任科英，等.瓊東南盆地北部構造變換帶及其油氣地質意義[J].油氣地質與采收率，2014，21(2)：62-65.

[19] 白森舒，彭金寧，劉光祥，等.黔南安順凹陷油氣成藏特征及勘探潛力分析[J].石油實驗地質，2013，35(1):24-28.

[20] 曹清古，劉光祥，張長江，等.四川盆地晚二疊世龍潭期沉積環境及其源控作用分析[J].石油實驗地質，2013，35(1):36-41.

[21] 卓勤功，李勇，宋巖，等.塔里木盆地庫車坳陷克拉蘇構造帶古近系膏鹽巖蓋層演化與圈閉有效性[J].石油實驗地質，2013，35(1):42-47.

[22] 麻旭剛， 朱建偉， 王建波， 等.長嶺油氣田東斷塊火石嶺組一段沉積相[J].大慶石油地質與開發，2012，31(1)：36-40.

編輯 朱雅楠

20141219；改回日期：20150128

國家重點基礎研究發展計劃(“973”計劃)“地層濾波效應研究與提高分辨率”(2007CB209602)

郭平(1967-)，男，高級工程師，1989畢業于中國地質大學(武漢)物探專業，2007年畢業于南京大學巖石學、礦物學專業，獲碩士學位，現從事地震資料處理及方法研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.02.007

TE122

A

1006-6535(2015)02-0031-04