地震波逆時偏移低波數噪聲相對保幅衰減技術

1.目的

地震波逆時偏移技術在復雜波場和復雜構造成像中具有顯著的技術優勢，是國際上地球物理科技工作者的研究熱點和公認的終極成像手段之一，是復雜構造區實現油氣勘探重大突破的核心物探技術之一。但逆時成像技術和其他深度域地震成像技術存在顯著差異，其成像結果存在較強能量的低波數背景噪聲。在相關成像過程中，利用炮檢點波場行波分離的成像條件可以有效衰減大部分背景噪聲，但在其最終疊加后的成像結果中低波數噪聲能量依然很強，降低了復雜儲層的刻畫精度。在深度域相對保幅地衰減這種強能量的低波數背景噪聲，恢復其掩蓋的有效地震反射細節信息，實現復雜地質目標的高精度成像和油藏目標的準確刻畫，是逆時偏移技術實現規模化應用的關鍵。

常用的拉普拉斯去噪方法和高通濾波方法均具有較好的應用效果，但前者去除的殘差信號里包含較強能量的有效信號，且對地震隨機噪聲較為敏感，因此其保幅性較差；而后者采用逐道處理方式，處理結果存在道間能量痕跡，且濾波參數不合理時還會存在諧波干擾，平面屬性上引入一定的能量不均勻性，從而影響成像結果的精度和可靠性。因此，筆者提出了地震波逆時偏移低波數噪聲相對保幅衰減技術?；诘筒〝翟肼暰哂衅交谋尘摆厔萏卣?，首次從熱力學領域引入擴散濾波方法，通過對含背景噪聲的逆時偏移數據體進行全局多次迭代處理，最終衰減掉的背景噪聲不含有效信號，反映的是數據的全局背景趨勢，并恢復了掩蓋在該全局背景噪聲之下的有效反射信號。

2.方法

首先，建立了一種針對逆時偏移低波數背景噪音的相對保幅衰減方法，即擴散濾波方法，其基于疊后深度成像數據體的全局非線性迭代去噪方法，可以有效解決現有技術的瓶頸問題，適合于深度域地震偏移數據體中低波數背景噪聲和有效反射信號的相對保幅分離。該方法主要受迭代次數和擴散系數2個關鍵參數控制，能夠相對保幅地恢復掩蓋在強能量低波數背景噪音之下的有效地震反射細節信息，實現對復雜地質目標的地震精細刻畫。

同時采用部分線數據輸入和臨時輸出存儲的優化策略，突破了計算節點內存大小的限制，編程研發形成了如下高效的、相對保幅的低波數噪音衰減技術模塊：

技術模塊及腳本作業：ckydiffusion sgyin=input.sgy sgyoutref=noise.sgy sgyoutsca=signal.sgy diffupara=1.0 internum=100key=IL,XL,X,Y map=9,13,73,77 rm fl ag=1 tmpdir=/tmp/

其中，ckydiffusion表示研發的模塊名；sgyin表示輸入SEGY格式的數據體文件名；sgyoutref表示輸出的SEGY格式低波數噪音文件名；sgyoutsca表示輸出的SEGY格式有效反射信號文件名；diffupara和internum為本文技術的2個關鍵參數，分別表示擴散系數和迭代次數；tmpdir=/tmp/ 代表作業臨時輸出文件夾名，這一選項突破了計算節點受內存大小的限制，適應海量數據體處理；rm fl ag代表在作業結束后臨時存儲文件夾是否保留（1）或刪除（0），同時允許同一節點運行多個作業并共用一個臨時文件夾。

3.作用和效果

理論模型驗證了該項技術的準確有效性（圖1），并在大慶探區15個以上實際地震工區進行了推廣應用（圖2），實現了走滑斷裂構造的高精度成像、火山巖和砂礫巖等復雜目標精確成像、復雜斷裂及潛山內幕的清晰成像、海相碳酸鹽巖灘體準確成像，有效支撐了油氣規模增儲和勘探發現。該項技術已獲得授權發明專利1項（專利號：ZL201811184185.0）、軟件著作權1項（著作權編號：2019SR1108439）、大慶油田公司優秀專利二等獎、并作為創新點之一由中國石油和化學自動化行業科學鑒定為國際先進水平和科技進步二等獎。成像數據體處理后具有保幅性更高、去噪結果不改變相位、對隨機噪聲的敏感性低、對井波形相關系數更高、平面和剖面上能量相對關系得到保持、不存在橫縱向處理痕跡、處理效率能夠滿足實際生產應用周期需求（平均1～2天/工區）等諸多優點。該項技術有效克服了常規低波數噪聲衰減方法的缺陷，解決了當前復雜構造深度域成像中的一個關鍵性和共性問題，是當前復雜地質目標高精度逆時成像技術的有效補充，具有廣闊的應用前景。

圖1 理論模型逆時偏移剖面應用前后單個地震道成像波形曲線對比圖

圖2 實際地震資料逆時偏移剖面應用效果對比圖