阿姆河右岸區(qū)塊鹽下地震資料疊前保幅分辨率處理

摘 要

摘要：土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)地表大部分被沙漠、戈壁覆蓋，目的層卡洛夫-牛津階碳酸鹽巖上覆的巨厚膏鹽層對地震波高頻成分能量吸收比較嚴重，采用常規(guī)方法處理的地震資料分辨
摘要：土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)地表大部分被沙漠、戈壁覆蓋，目的層卡洛夫-牛津階碳酸鹽巖上覆的巨厚膏鹽層對地震波高頻成分能量吸收比較嚴重，采用常規(guī)方法處理的地震資料分辨率一般較低。為此，在分析CRP道集有效高頻成分的基礎(chǔ)上，采用共反射面元疊加進行保幅去噪，在去噪的道集數(shù)據(jù)上分析有效低頻和高頻信息的可靠性，拓寬地震信號的有效頻帶，使地震資料的振幅譜在有效頻帶范圍內(nèi)接近反射系數(shù)的振幅譜，從而提高了地震資料的分辨率。對比發(fā)現(xiàn)，高分辨率資料比常規(guī)資料頻帶展寬20Hz以上，主頻提高15Hz以上，信噪比得到了明顯提高，能有效分辨目的層內(nèi)厚10m左右的薄儲層，為構(gòu)造精細描述和儲層橫向預(yù)測提供了較好的地震資料。
關(guān)鍵詞：土庫曼斯坦；阿姆河右岸區(qū)塊；高頻；有效波；共反射面元；疊加(地震)；振幅；分辨率；信噪比
0 引言
    阿姆河右岸合同區(qū)塊構(gòu)造幅度不大，多為一些低幅度構(gòu)造和巖性圈閉[1]。儲層主要為碳酸鹽層，其厚度和物性縱橫向變化均較大。中國方面在2007年接手該區(qū)塊勘探開發(fā)工作，在2008年采集了2900km2的三維地震資料，由于地表地質(zhì)條件及地層結(jié)構(gòu)原因，常規(guī)疊前時間偏移數(shù)據(jù)體低、高頻有效信號能量不足且頻帶較窄，對區(qū)內(nèi)構(gòu)造精細描述、儲層預(yù)測和相應(yīng)的儲量計算造成較大困難。為此，開展了疊前保幅寬頻高分辨率地震資料處理方法的試驗研究。
1 分辨率與頻寬的關(guān)系
    但對于實際地震數(shù)據(jù)而言，受大地吸收衰減和高頻信噪比的影響，地震垂向(時間)分辨率總是有限的。以往的地震資料處理主要追求足夠高的地震子波主頻，常忽視地震信號的有效頻帶，從而使地震信號中蘊含的地質(zhì)意義不能完全體現(xiàn)出來。筆者在提高地震波主頻的同時擴展有效頻帶的寬度，使地震波的頻譜接近寬平子波譜(圖1)，即寬頻地震信號的子波振幅譜近似為有效頻帶內(nèi)反射系數(shù)的振幅譜，從而能夠更好地反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)[2]。
 

    在地震信號有效頻帶內(nèi)，設(shè)頻寬為df、主頻為fd、視主頻(地震剖面上能夠看到的主頻)為fv、振幅衰減為0.4的最低有效頻率(有效頻帶低頻)為fl、振幅衰減為0.4的最高有效頻率(有效頻帶高頻)為fh。則有效頻帶的頻寬為：
    df=fh-fl    (1)
   地震信號的主頻為：
    fd=fl+(fh-fl)/2=(fh+fl)/2 (2)
   可以看出，主頻反映有效頻帶的中心頻率，視主頻則反映最大振幅譜值對應(yīng)的頻率。筆者研究的主要目的是提高fd和df，且保持低頻端能量基本不變，同時保持地震資料的原有的振幅和相位特性[3]。
2 高分辨率成像原理
   采用的基礎(chǔ)資料為疊前CRP道集，處理工作直接在道集上開展。其關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)在于保幅去噪(CRA)和寬頻處理[4]。
   設(shè)Xi+m,j+n(t)(實際上，這里是一個道的符號，以下同)為某個三維共反射面元的任意地震道，xi,j(t)為該共反射面元的中心道(其中m=-M，…，-1，0，1，…，M；n=-N，…，-1.0，1，…，N；i為INLINE方向線號；j為Crossline方向線號；t為時間)，求xi+m,j+n(t)(m≠0，n≠O)與中心道xi,j(t)的反射同相軸的時差(△tm,n)。
   對xi+m,j+n(t)作時差校正，得
    x′i+m,j+n(t)= xi+m,j+n(t+△tm,n)     (m≠0，n≠O)    (3)
   經(jīng)過時差校正后，共反射面元中的各個地震道x′i+m,j+n(t)的反射同相軸被拉平。也即，x′i+m,j+n(t)與xi,j(t)的反射同相軸時差為零。當(dāng)m=O、n=0時，有
    x′i,j(t)=xi,j(t)    (4)
將已經(jīng)被轉(zhuǎn)換為水平反射同相軸的共反射面元中的所有地震道x′i+m,j+n(t)疊加起來并除以該面元的道數(shù)(2M+1)(2N+1)，得
 
   Xi,j(t)就是對應(yīng)于中心地震道xi,j(t)的共反射面元的疊加道。
   按上述方法，計算三維地震數(shù)據(jù)體每一地震道的共反射面元疊加道，得到三維地震資料的共反射面元疊加結(jié)果。
   對同一個共反射面元：地震反射信號是相似的，共反射面元疊加(CRA)就意味著共反射面元中各個地震道的“同相疊加”，其信號基本不變；而隨機噪聲不相似，疊加后則趨于零[5]。于是，自然地提高了資料的信噪比。當(dāng)反射信號完全相同時，共反射面元疊加道Xi,j(t)的地震反射信號與原地震道xi,j(t)一致，所以共反射面元疊加基本上是一種振幅相對保持的去噪處理方法，稱其為保幅寬頻高分辨率處理(HIRAB)。
    一般說來，HIRAB就是在提高地震資料信噪比和振幅相對保持的基礎(chǔ)上，提取地震資料中的有效低頻和高頻信號，對地震記錄逐個頻率點進行振幅譜展寬、拉平，并保留低頻信號，使地震資料的振幅譜在有效頻帶范圍內(nèi)接近反射系數(shù)的振幅譜，從而提高分辨率。該方法不改變地震資料的相位譜，基本不改變地震資料的波組關(guān)系，不存在相鄰頻率段之間的拼接和吉普斯效應(yīng)，而且引起的高頻噪聲較小。
3 高分辨率處理及其效果分析
3.1 確定有效頻帶
    通過CRP道集和疊后偏移剖面的頻率掃描以及高分辨處理試驗，確定保幅寬頻高分辨率處理的有效頻帶，主要是其有效高頻。
    對不同的CRP高頻道集與CRP道集進行比較，選擇頻率最高且同相軸與CRP道集一致的高頻道集的頻率作為HIRAB道集頻帶的有效高頻。
    圖2為CRP道集及其60Hz、70Hz和80Hz的高頻道集。從圖中可以看出，60Hz和70Hz高頻道集的反射同相軸與CRP道集基本一致，而80Hz高頻道集的反射同相軸與CRP道集的一致性降低。對全區(qū)CRP道集的分析表明，本區(qū)70Hz以下的反射信號基本為有效信號[6]。
3.2 保幅去噪CRA
    對包含中間道集的3個CRP道集進行保幅去噪，得到圖3中去噪后的CRA道集。從圖中可見，其信噪比明顯提高，波組關(guān)系沒有發(fā)生變化，道間的能量關(guān)系也未變。
3.3 疊前CRP道集寬頻處理
    對保幅去噪的CRA道集進行寬頻處理，得到保幅寬頻高分辨率處理的HIRAB道集。圖4為過Met-1井(中間道集)的CRP道集和寬頻處理后的HIRAB道集?？梢钥闯觯篐IRAB道集的分辨率大大提高，并且其信噪比亦明顯增強；兩種道集的波組關(guān)系與CRP道集一致。表明HIRAB具有很好的保幅性能。

圖5-a為CRP道集目的層段(1500～2200ms)的振幅譜，頻帶為6～48Hz，頻帶寬度為42Hz，主頻為27Hz(振幅譜中的強低頻能量是由遠炮檢距地震道的強低頻能量引起)；圖5-b為HIRAB道集同層位的振幅譜，頻帶為12～76Hz，頻帶寬度為64Hz，主頻為44Hz?？梢钥闯觯航?jīng)過處理后的HIRAB道集的高頻拓展28Hz，頻帶展寬22Hz，主頻提高了17Hz。
3.4 處理效果分析
    圖6為INLINE892的偏移剖面和疊前寬頻處理的HIRAB剖面圖?？梢钥闯觯琀IRAB剖面比偏移剖面的分辨率和信噪比都有明顯提高。

4 結(jié)論
    筆者討論的疊前保幅高分辨處理有別于常規(guī)的高分辨率處理方法[7～9]，其提出了一種新的處理思路和流程[10～11]。該方法既可提高地震資料的縱向分辨率，又能夠較好地去除噪聲，做到了振幅相位保真，充分展現(xiàn)了地震資料中的高頻有效信號。該方法處理的資料有利于構(gòu)造精細解釋和儲層及其流體的預(yù)測。
參考文獻
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(本文作者：徐明華1，2，3 吳先忠3 李瑞1 彭宇2，3 蒙杉2 1.成都理工大學(xué)；2.川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；3.中國石油(土庫曼斯坦)阿姆河天然氣公司)