數據品質對疊前時間偏移成像的影響

摘 要

摘要：目前，疊前時間偏移處理技術廣泛應用于油氣田的地震勘探資料處理中，影響疊前時間偏移成像的最主要因素就是數據品質。四川盆地東部地區由于地表條件復雜，資料噪聲較重，野外采
摘要：目前，疊前時間偏移處理技術廣泛應用于油氣田的地震勘探資料處理中，影響疊前時間偏移成像的最主要因素就是數據品質。四川盆地東部地區由于地表條件復雜，資料噪聲較重，野外采集通常采用變化的觀測系統施工，部分地段炮檢距分布非常不均勻，造成資料品質不能滿足疊前時間偏移的需要。通過對川東地區一條二維測線疊前時間偏移成像效果的試處理分析，總結出一套提高疊前時間偏移成像質量的技術方法，即利用偏移前道集去噪技術，提高道集資料信噪比；運用道內插技術，改變由于野外施工造成數據分布不均的現象。最終使得數據品質能夠滿足疊前偏移處理的條件。
關鍵詞：地震數據處理；數據；質量；偏移成像；偏移速度；疊前偏移；信噪比；影響；分析
0 引言
    近年來，疊前時間偏移處理技術在東部油氣田勘探開發取得顯著成像效果，計算機技術的飛速發展，為疊前偏移技術提供了硬件保證。常規疊后時間偏移已不能滿足西部復雜構造以及斷裂的成像的需求，西部地區也逐漸廣泛推廣應用疊前時間偏移地震資料處理技術[1～5]。
    疊前時間偏移輸入數據為每個炮檢距的信息，沒有零炮檢距的假設，避免了由于共中心點NMO校正疊加所產生的畸變，是構造復雜、橫向速度變化不大地區成像處理較理想的偏移方法。疊前時間偏移輸出的CRP道集信息，可以為巖性勘探中油氣的定量檢測提供更好的手段。該偏移技術已廣泛地應用于四川油氣田勘探中，成為常規的資料處理偏移手段[6]。
1 疊前時間偏移的實現過程
    目前，疊前時間偏移方法主要有基于波動方程積分解的Kirchhoff積分法及基于波動方程差分解的有限差分法。Kirchhoff積分法運算速度快、效率高，計算靈活、適應不規則觀測方式及起伏地表地區采集的數據，且能輸出目標線偏移道集進行速度分析，至今仍然是主要的疊前偏移方法。
    疊前時間偏移處理流程如圖1所示。
 
    Kirchhoff疊前時間偏移處理從整體上可以分成兩大階段：①時間域的預處理階段；②疊前時間偏移處理階段。通過時間域疊前去噪、靜校正、反褶積等預處理，為疊前時間偏移處理提供信噪比較高的疊前道集數據，以及通過水平疊加速度選取，建立的均方根速度可作為疊前時間偏移的初始速度。
    疊前時間偏移處理階段，根據不同的地震資料，試驗選取合適的偏移孔徑、偏移傾角、反假頻因子，用初始速度對目標線進行偏移，輸出CRP道集進行質量控制，并進行偏移速度分析。通過處理解釋一體化相結合，對偏移速度進行合理解釋及偏移成像結果合理質量控制，完成多次迭代，優化疊前時間偏移速度，建立最終偏移速度場，實現整體數據的疊前時間偏移過程。
通常情況，疊前時間偏移處理更多關注的是偏移孔徑、偏移速度場對偏移成像的影響，而時間域預處理提供的數據質量對偏移成像的影響在西部低噪比地區顯得尤為重要。
2 問題的提出
圖2為四川盆地東部某地區LDXX線水平疊加剖面，剖面上方為地表高程曲線。可以看出：該測線地表起伏劇烈，海拔高程在280～1180m之間，部分地段地形切割厲害，橫向100m范圍內高程差達800m。從水平疊加剖面能看到，資料信噪比較高，但地覆構造比較復雜，各種地震波發育。根據以往的地震地質經驗及鉆井分析，該地區速度橫向變化不大，完全滿足疊前時間偏移條件，使用疊前時間偏移技術，能較好地使繞射歸位，提高資料橫向分辨率，較準確地落實地腹構造形態。
   圖3為該測線疊前時間剖面與疊后時間偏移剖面(局部段)。從疊前時間剖面結果可以看到：疊前時間偏移較疊后時間剖面偏移繞射歸位合理，斷點更加清楚。然而，在構造翼部出現同相軸不連續，成像明顯變差等現象。為什么會有如此情況發生？筆者對輸入數據的品質、疊前時間偏移速度場、偏移孔徑、反假頻參數等做了大量的試驗及分析，最后發現數據的品質是影響該資料疊前時間偏移成像的關鍵因素。
 
3 數據的品質分析
    抽取該剖面段的部分輸入道集(圖4為LDXX線偏移前CMP道集)，可見信噪比較高，有清楚的反射雙曲線。但仔細對比分析，在道集中局部存在大的振幅值。Kirchhoff疊前時間偏移方法，本質是繞射求和。這些大的振幅值或尖脈沖在積分求和的偏移過程中，展開的算子不能被相鄰的其他算子抵消，在偏移剖面上表現為畫弧現象。因此，道集中的噪聲是疊前時間偏移成像變差的因素之一。
 
另外，由于該測線穿越的地表起伏較大，受復雜近地表的影響，野外施工難度較大。為了得到品質好的資料，在野外施工中，按照采集規程，在保證設計的覆蓋次數基礎上，選取較好激發、接收點，采取了較多的變化觀測系統，使得炮檢點分布的非常不均勻，局部地段炮點嚴重缺失。從2150m共偏移距分布圖(圖5)看到，該偏移距剖面資料分布嚴重不均勻，局部出現資料大塊缺失，反射同相軸能量中斷，資料存在空道現象嚴重。疊前時間偏移是在共偏移距中進行，這種空間采樣的不均勻，橫向能量差異，在偏移過程中造成能量不能抵消，出現的畫弧使疊前偏移剖面同相軸不連續，是影響成像的主要原因。
 
4 數據品質對疊前時間偏移成像的影響
    針對以上問題，首先對偏移前CMP道集應用相關的去除大振幅值技術，如SWELL、RNA、中值濾波等，去除和衰減噪聲。在此過程中嚴格質量控制，保證噪聲中不含有效信號，盡量提高道集信噪比，且保護資料的動力學特性。
    針對由于采集因素造成資料出現空洞、缺道的現象，偏移前利用插值的方法，補齊空道，保證空間采樣的均勻性。采用剩余振幅補償技術，使資料橫向能量均勻，減少偏移產生的畫弧噪聲。
    在此基礎上，分析地層傾角及目的層埋深，以最大陡傾界面成像好為原則，選擇合適的偏移孔徑。若孔徑過大不僅浪費運算時間，也會造成高角度噪聲。孔徑過小，傾斜界面成像不清楚。
    再以CRP道集平直為原則，選取合適的偏移速度，建立合理的速度場，使成像質量最佳。
通過以上技術的應用，消除了噪聲及空道對疊前時間偏移的影響，改善了數據品質，使輸入偏移的數據振幅能量基本均衡。圖6為采用去噪和插值前后的疊前時間偏移效果，可以看到應用后斜坡部位同相軸連續光滑，偏移成像效果得到明顯改善。
 
5 結論
    數據品質是做好疊前時間偏移成像的首要因素。疊前時間偏移對輸入數據的品質的要求較疊后時間偏移更高，野外采集過障礙的時候，應充分考慮觀測系統中偏移距分布的均勻性，為后續資料處理提供合適的資料。即使處理上采取插值、借道等方法解決了橫向采樣不均的問題，但資料的相對保幅性受到較大影響，對巖性勘探而言是不利的。其次，偏移速度、偏移孔徑也是疊前時間偏移成像的關鍵參數。
參考文獻
[1] 渥·伊爾馬茲.地震資料分析——地震資料處理、反演和解釋[M].北京：石油工業出版社，2006.
[2] 黃棱，李剛，李春雨，等.疊前時間偏處理技術在吉林探區的應用[J].天然氣工業，2007，27(增刊A)：134-136.
[3] 齊俊寧，等.海量數據疊前時間偏移方法[J].天然氣工業，2008，28(11)：46-48.
[4] 劉振武，撤利明，張研，等.中國天然氣勘探開發現狀及物探技術需求[J].天然氣工業，2009，29(1)：1-7.
[5] 巫盛洪，鄒文，唐洪發，等.GeoMountain解釋工程師系統中相干體軟件的開發及應用[J].天然氣工業，2009，29(7)：23-25.
[6] 何光明，賀振華，黃德濟，等.疊前時間偏移技術在復雜地區三維資料處理中的應用[J].天然氣工業，2006，26(5)：46-48.
 
(本文作者：唐怡 朱敏 楊建軍 齊俊寧 李德珍 川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司物探研究中心)