鄂南黃土塬探區(qū)多次波壓制技術(shù)

馬運(yùn)利，馮永強(qiáng)，李　新,王嘵嘵

(1.中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州 450006;2.中國(guó)石油華北油田分公司地球物理勘探研究院)

鄂南黃土塬探區(qū)多次波壓制技術(shù)

馬運(yùn)利1，馮永強(qiáng)1，李新1,王嘵嘵2

(1.中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州 450006;2.中國(guó)石油華北油田分公司地球物理勘探研究院)

摘要：在鄂爾多斯南部黃土塬探區(qū)的煤層發(fā)育區(qū)，存在較強(qiáng)的層間多次波干擾，多次波與主要目的層反射波發(fā)生嚴(yán)重干涉，使目的層反射的波組特征發(fā)生改變，給地震資料的使用帶來(lái)困難。由于煤層厚度及發(fā)育層數(shù)的不同，層間多次波呈現(xiàn)出了多周期、短周期的特點(diǎn)，給其消除工作帶來(lái)很大困難，單獨(dú)使用某一種壓制手段很難有效消除層間多次波干擾。因此，在實(shí)踐過(guò)程中研究應(yīng)用了以拉東變換和模型道減去法為主、配合內(nèi)切除疊加和疊后預(yù)測(cè)反褶積的組合壓制手段，取得了較好的壓制效果。

關(guān)鍵詞：鄂南黃土塬；多次波壓制；拉東變換；模型道減去法；預(yù)測(cè)反褶積

鄂爾多斯南部黃土塬探區(qū)蘊(yùn)含豐富的石油資源，油藏類(lèi)型以構(gòu)造-巖性油藏為主，目前主要的勘探手段為地震巖性勘探。但在煤系地層發(fā)育區(qū)，地震資料普遍受到來(lái)自中生界直羅組、延安組煤層的影響，產(chǎn)生了較強(qiáng)的層間多次波，這是一種很難去除的常見(jiàn)干擾波[1]，對(duì)延長(zhǎng)組目的層反射波產(chǎn)生干涉作用，特別是延安組多層系煤層形成的短周期多次波，對(duì)延長(zhǎng)組反射結(jié)構(gòu)特征和振幅特征的影響更為嚴(yán)重，往往導(dǎo)致錯(cuò)誤的地質(zhì)推斷。因此，為了提高地震勘探精度，有必要對(duì)多次波進(jìn)行識(shí)別和壓制[2]。

1多次波特征

假設(shè)存在一個(gè)等效界面和一個(gè)實(shí)際界面，這個(gè)等效界面的一次反射波相當(dāng)于實(shí)際界面的二次全程多次波。實(shí)際界面的法線深度為h，傾角為φ，旅行時(shí)為t，等效界面的法線深度為h′，傾角為φ′，旅行時(shí)為t′，接收點(diǎn)與激發(fā)點(diǎn)的距離用x表示，則根據(jù)地震波的傳播規(guī)律可推導(dǎo)出多次波的時(shí)距曲線方程及其與一次反射之間的關(guān)系[2]：

(1)

式(1)表明，多次波在地震記錄上表現(xiàn)為雙曲線，特征與一次波類(lèi)似。

當(dāng)x=0時(shí)，由(1)式可得到二次全程多次波自激自收時(shí)間的表達(dá)式[2]：

(2)

另外，還可推導(dǎo)出[2]：

φ′=2φ

(3)

以此類(lèi)推，可推導(dǎo)出m次多次波與一次反射波之間的關(guān)系[2]：

(4)

(5)

式(4)表明m次多次波反射的自激自收時(shí)間等于一次反射波的自激自收時(shí)間的mcosφ倍。當(dāng)傾角較小時(shí)，多次波反射的自激自收時(shí)間近似等于一次反射波的自激自收時(shí)間的m倍。這是一個(gè)常用的識(shí)別近似為水平多次波的重要特征。

式(5)表明m次多次波等效界面的傾角等于一次反射界面傾角的m倍，這是識(shí)別多次波的另一重要特征。

2多次波的識(shí)別

實(shí)現(xiàn)對(duì)多次波的壓制，首先要在地震資料中識(shí)別出多次波，才能有的放矢，準(zhǔn)確選取合適的壓制手段，獲得理想的壓制效果。針對(duì)鄂南探區(qū)的多次波發(fā)育特點(diǎn)，識(shí)別多次波主要有以下幾種方法。

(1)根據(jù)多次波及剖面形態(tài)識(shí)別。通過(guò)對(duì)鄂南探區(qū)地震資料的統(tǒng)計(jì)，多次波的形態(tài)和煤層及其上下底層有關(guān)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，下凹形態(tài)是最常見(jiàn)也是多次波最為發(fā)育的一種形態(tài)。

(2)根據(jù)速度差異識(shí)別多次波。多次波速度一般與對(duì)應(yīng)的一次反射波速度相近，而小于與其處于同一時(shí)間上的其他反射波。因此，在速度譜上多次波和相同位置上的反射波的互相關(guān)速度譜將聚焦于不同的能量團(tuán)，根據(jù)這一特點(diǎn)，可將二者區(qū)分開(kāi)來(lái)，從而識(shí)別多次波。

(3)根據(jù)自相關(guān)譜識(shí)別多次波。如前所述，當(dāng)?shù)貙觾A角很小的時(shí)候，各級(jí)多次波是等間隔出現(xiàn)的，即多次波按照一定的周期重復(fù)出現(xiàn)，這樣對(duì)剖面進(jìn)行自相關(guān)分析，在自相關(guān)譜上找到極大值按一定周期重復(fù)出現(xiàn)的位置就是多次波發(fā)育的位置，就可以利用剖面的自相關(guān)譜識(shí)別出多次波，同時(shí)還可以確定多次波的周期。

3多次波壓制方法及效果

根據(jù)多次波的不同特性及識(shí)別方法，可以選擇不同的壓制手段。對(duì)于長(zhǎng)周期多次波，由于其容易實(shí)現(xiàn)與一次反射波的分離，往往采用一種方法就能取得較好的壓制效果。但對(duì)于短周期的層間多次波，由于分離困難，周期多變，壓制起來(lái)就困難得多，往往需要采用多種壓制手段在不同處理階段進(jìn)行組合壓制，才能取得一定的壓制效果。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，針對(duì)鄂南黃土塬探區(qū)地震資料層間多次波發(fā)育情況，逐漸形成了一套較為有效的組合壓制方法，包括預(yù)測(cè)反褶積、拉東變換、模型道減去法以及內(nèi)切除等。

(1)拉東變換。拉東變換是常用的多次波壓制技術(shù)，在拉東域一次反射波與多次波可以實(shí)現(xiàn)較好的分離[3]。做拉東變換前，首先利用疊加速度對(duì)CMP道集進(jìn)行動(dòng)校正，此時(shí)一次反射相位被拉平，但多次波仍有剩余時(shí)差，且剩余時(shí)差隨偏移距成拋物線規(guī)律變化。然后對(duì)動(dòng)校道集進(jìn)行拋物線拉東變換，將地震記錄變換到拉東域，實(shí)現(xiàn)一次反射與多次波的分離，將含有多次波的道進(jìn)行切除，之后再進(jìn)行反拉東變換和反動(dòng)校正，將數(shù)據(jù)恢復(fù)成CMP道集，就實(shí)現(xiàn)了多次波的壓制。圖1顯示，拉東變換對(duì)中遠(yuǎn)偏移距的多次波有很好的壓制效果。

圖1　拉東變換去除多次波

(2)模型道減去法。首先把道集記錄按照某一速度進(jìn)行動(dòng)校正，該速度略小于疊加速度，使得動(dòng)校道集的反射波略微上翹，而多次波仍然向下彎曲。然后按照多次波傾角范圍提取模型道，多次波等傾角位于該范圍內(nèi)的所有連續(xù)相位信息都被提取到了模型道中，然后將原始道與模型道相減，則原始道集中一定傾角范圍內(nèi)的多次波及其他連續(xù)相位被抵消，之后再進(jìn)行反動(dòng)校正，將數(shù)據(jù)恢復(fù)成CMP道集，實(shí)現(xiàn)多次波的衰減。圖2顯示了模型道減去法的去噪效果，結(jié)合后續(xù)疊加效果表明，該方法對(duì)多次波的壓制效果較為明顯。

(3)內(nèi)切除法。拉東變換和模型道減去法對(duì)于中遠(yuǎn)偏移距的多次波具有較好的壓制效果，但對(duì)于近偏移距多次波，由于時(shí)差很小，壓制效果不理想。為消除近偏移距層間多次波對(duì)成像的影響，在疊加前經(jīng)常采用內(nèi)切除方法去掉部分近偏移距信息，使殘留的近偏移距多次波無(wú)法進(jìn)入疊加成像環(huán)節(jié)，從而達(dá)到壓制的目的。而對(duì)于一次反射波，由于覆蓋次數(shù)較高，且近遠(yuǎn)偏移距對(duì)成像貢獻(xiàn)不是很大，所以去掉部分近偏移距信息對(duì)有效反射的影響不大。

圖2　模型道減去法壓制多次波

(4)預(yù)測(cè)反褶積。預(yù)測(cè)反褶積去多次波最主要的一點(diǎn)是基于多次波在地震記錄中有時(shí)差的規(guī)律性[4-6]，即周期性。給定預(yù)測(cè)步長(zhǎng)，該步長(zhǎng)等于多次波周期，然后進(jìn)行預(yù)測(cè)濾波，求出反射波一定周期的估計(jì)值，此估計(jì)值可認(rèn)為是多次波的估算值，然后按照最小平方原理，最大限度地將多次波從記錄中減去，則剩余結(jié)果就只保留了有效反射，從而達(dá)到消除多次波的目的。如圖3所示，做完預(yù)測(cè)反褶積后，疊加剖面明顯改善，真實(shí)的反射相位更加清晰，自相關(guān)剖面也證明剖面上周期性的多次波相位得以壓制。

圖3　預(yù)測(cè)反褶積效果剖面(上)及自相關(guān)分析(下)

4總結(jié)

在鄂南黃土塬探區(qū)，層間多次波是一類(lèi)隱蔽性強(qiáng)，危害大，同時(shí)又很難消除的干擾波。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，逐漸形成了以拉東變換、模型道減去法為主，配合內(nèi)切除疊加和疊后預(yù)測(cè)反褶積的組合去噪手段，在鄂南黃土塬探區(qū)取得了較好的效果，層間多次波得到了很大程度的壓制，煤層發(fā)育區(qū)地震資料的成像質(zhì)量得到了有效的改善。

參考文獻(xiàn)

[1]王汝珍.多次波識(shí)別與衰減[J].勘探地球物理進(jìn)展,2003,26(5-6):423-432.

[2]陸基孟,王永剛.地震勘探原理[M].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社,2009:122-130.

[3]褚玉環(huán),劉清華,王寶,等.拉東變換壓制多次波技術(shù)在大慶探區(qū)的應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā),2009,28(6):325-327.

[4]張軍華,繆彥舒,鄭旭剛,等.預(yù)測(cè)反褶積去多次波幾個(gè)理論問(wèn)題探討[J].物探化探計(jì)算技術(shù),2009,31(1):6-10.

[5]王雷，楊夢(mèng)娟，王棟，等.疊前深度偏移技術(shù)在白秋地區(qū)應(yīng)用效果分析[J].石油地質(zhì)與工程，2015，29(2)：75-76，79

[6]武雅波,林中,趙薇,等.塔里木盆地草湖地區(qū)低信噪比地震資料處理技術(shù)[J].石油地質(zhì)與工程，2015，29(3)：58-60，86

編輯：李金華

文章編號(hào)：1673-8217(2016)02-0039-03

收稿日期：2015-6-25

作者簡(jiǎn)介：馬運(yùn)利，工程師，1984年生，2006年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)，長(zhǎng)江大學(xué)在讀工程碩士，現(xiàn)從事地震勘探工作。

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“鄂爾多斯盆地碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探方向”項(xiàng)目(2011ZX05002)。

中圖分類(lèi)號(hào)：P631.443

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A