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中国石油大学（华东

硕士学位论文

复杂断块地震资料处理技术研究与应用

姓名:

司廷华

申请学位级别:

硕士

专业:

地球探测与信息技术

指导教师:

印兴耀

20051001

中国石油人学（华东硕士论文第2章静校正技术

珊=警i=1i一罄vC珊=∑≥一罄y（2.2.2

其中,M为低速层数,h,为各层的厚度,_为各层的速度。

v。

为替换速

度。

实际工作中,一般近地表信息的空间采样的不足,形成实际用的校

正量库时,都需要内插。

2.2.5并深校正

邓,:

静竿

（2.2.3公式中,M为井中低速层数,吃为各层的厚度,v,为各层的速度。

v,为替换速度【6】。

在实际地震资料处理时,我们将每个炮点、检波点的高程,低速代

厚度、速度参数,井深数据等形成不同的校正量库进行应用。

第一步将

地震数据校正到浮动基准面,在浮动基准面上进行速度分析、动校正和

叠加,第二步将地震数据校正到固定基准面上进行后续处理。

应用实例

见图2

（a野外校正前（b野外校正后图2野外校正前后单炮

中国石油大学（华东硕士论文第2章静校正技术波同相轴的连续性得到改普,剖面信噪比明显提高。

（a折射波静校正（b折射波静校正

图4折射波静校正前后剖面对比

理论上,折射波静校正方法能够较好地解决地形变化及炮点、检波点的低降速带所代表的静校正量的变化。

但在实际应用中,要想取得理想效果还必需具备以下两个条件:

、（1初至折射波的速度变化不能太剧烈。

（2记录初至必须清楚

2.4自动剩余静校正

自动剩余静校正处理是提高剖面信嗓比的重要手段之一。

经过野外地表商程校正和折射波静校正消除长波长的影响后,还存在着中短波长的剩余时差。

要进一步提高反射波同相性,实现同相叠加,还必须在做好速度分析的基础上进行自动剩余静校正的多次迭代。

以便提高速度分析的精度和剖面的信噪比,改善剖面品质。

在自动剩余静校正的迭代过程中,采用分频处理的手段,可进一步提高剩余静校正的可信度和精度。

第一次应用低频优势频带求取静校正量是为了保汪所求校正量的可信度,而第一次后迭带时应用全频带求取静校正量是为了提高静校正量的精度。

中国石油大学（华东硕士论文第2章静校正技术

（a剩余静校正前（b剩余静校正厉

图5自动剩余静校正迭代前后剖面对比

从图6可以看出,经过自动剩余静校正的多次迭代后,剖面从浅至深同相轴连续性变好,整体资料品质得到进一步改善。

中国石油大学（华东硕士论文第3章提高信噪比技术第3章提高信噪比技术

3.1干扰波的特征

复杂断块的地震资料,由于受她表条件和地下构造的影响。

原始资料的信噪比一般都比较低,往往存在多种类型的干扰波。

通常我们将干扰分为两大类,第一类为规则干扰波,主要包括面波、声波、多次波、浅层及次生震源引起的干扰波等,这类干扰波其视速度、视频率和波形都具有自身的传播特点。

第二类为无规则干扰波,它包括的范围相当广泛,风欧草动、各类机械振动两形成的混赡,建筑物、地面微震造成的随机干扰,以及伴随震源而产生有弹性波的散射和无规律波的叠加而成的次生干扰等等,它具有很大的随机性,在空间域内其视频率、波形及强度都没有规律,往往对复杂断块的地震资料的反射信号造成极大的危害,没有强有力的迭前去噪手段,严重的干扰噪音会影响迭加速度的准确求取和同相叠加IloJ。

Ca压制面波前fbl压制面波后

图6压制面波前后单炮记录

中国石油大学（华东硕士论文第3章提高信噪比技术3.2叠前去噪及其效果

3.2.1面波的压制

过去我们常用的内切除和高通滤波的方法虽然有效地消除了面波,但也损失了面波区以外的有效信息‘11】。

我们现在采用的区域滤波的方法可以即消除面波又不损害面波区以外的有效波,具体的做法是先确定面波的空间范围,再确定具体资料面波的频率范围,用较小的频率滤掉面波,如图6。

3.2.2如何压制声波

双向去噪去声波。

声波的特点是在单炮记录上视速度非常低,一般只有340m/s,我们首先圈定其范围,然后对低于其视速度范围的振幅进行压制。

3.2.3交流电

用减去法压制交流电。

利用50Hz工业交流电浅深层能量不变及频率特殊的特点,统计出有50Hz交流电的地震道,然后对这些道进行陷频处理,再将陷频处理后的地震道加回原炮（图7。

f小压制50tfz交流电前fbl压制50ttz交流电后

图7压制50Hz交流电前（a后（b单炮记录

中国石油人学（华东硕士论文第3章提高信噪比技术3.2.4初至波、折射波

应用切除方法压制折射波。

每条/束测线切除函数空变,基本问隔10炮定义一个切除函数。

3.2.5大值、坏道

在检查解编、检查置道头的单炮过程中进行交互道编辑,剔除坏道,不正常道,大值。

fal压制大佰前rb、压制大佰后

图8压制大值前后单炮记录

3.2.6随机噪音衰减

信噪比很低的资料,通常低频和高频背景干扰严重,我们应用保真随机噪音衰减SPARN的方法进行压制。

该模块使用影射法将可预测的信号从不可预测的随机噪音中分离出来,从而达到保留信号压制随机噪音的目的。

如图9所示。

中国石油人学（华东硕士论文第3章提高信噪比技术

（a随机噪音衰减前（b随机噪音衰减后

图9随机噪音衰减前

3.3多次波衰减

复杂断块的地震资料一般多次波都比较发育,这会严重影响了剖面的叠加效果。

因此,如何有效的消除多次波是研究复杂断块地震资料处理的重点内容之一。

3.3.1利用多次波和反射波速度的差异消去多次波

我们首先根据反射波和多次波的速度差异,在速度分析上准确提取一次反射波的速度。

一般来说,在速度谱上同一时间上一次反射波速度较高,多次波速度较低。

图10是某地区多次波在速度谱和叠加段上能量团显示对比图,从图中可以看出,多次波速度比较低,速度分析时,应拾取能量稍弱的数值较高的速度,避开多次波的低速强反射能量团,这样能削弱叠加剖面上多次波反射的能量,从而达到压制多次波的目的。

中国石油大学（华东硕士论文第3章提高信噪比技术

（a去多次波前剖面

（b去多次波后削面

图11FK删L衰减多次波前后剖面对比

3.3.3在动校道集上对多次波进行切除

这种方法是显示每个速度点的动校道集,根据多次波在道集不同偏移距上的分布规律,进行有选择的切除,以达到在迭加剖面上消除多次波的目的。

3.4多域去噪技术

地震数据按照不同的需要和巧i同的处理阶段,可以根据不同的原则和方法,变换到不同的域中。

按道集的性质可分为:

炮集、CM_P道集、

7

中国石油大学（华东硕士论文第3章提高信噪比技术共接受点道集、共偏移距道集等,按数学域的性质可分为:

t-x域、F-K域、t-p域、f-x域【坦1。

根据有效信号与噪音在不同域的特性差别,在叠前炮集t—x域剔除声波和野值干扰,在叠后CMP道集F—K域衰减随机噪音、压带4斜纹干扰,从而实现衰减噪音,增强信号的目的。

3.4.1f-x域随机噪音衰减技术

（a随机噪音衰减前（b随机噪音衰减后

图12f-x域随机噪音衰减前后的剖面对比

f-x域中随机噪音衰减在提高叠后剖面比方法利用线性预测理论和随机噪声不能预测的原理,对叠后剖面上的线性同相轴（包括有效信号和线性噪声进行预测,分离信号与噪声,压制剖面上的随机噪声,增强有效信号il”。

从图12可以看出,随机噪音衰减后剖面的信噪比明显提高,层间反射得到加强,有效信号能量加强。

34.2f-k域二维滤波技术

二维滤波又称为视速度滤波。

它是根据反射波和干扰波传播的视速度不同,来去除干扰波突出有效波的。

于是视速度可以表示为:

v+:

二（3.4.1

七+。

中国石油大学（华东硕士论文第3章提高信噪比技术所以它又称为（f,k域滤波,简称FK滤波。

他可以有效地去除叠加剖面上的斜纹干扰和偏移剖面上的画弧现象。

如图13所示,利用F_K域滤波的方法压制不协调产状,提高剖面信噪比。

（afk滤波前（bfk滤波后

图13fk滤波前后剖面对比

3.4.3t-x域多项式拟和技术

该方法认为叠加剖面上地震信号横向上是连续的,即使地下一个很短的反射面,与它有关的信号也有很大的分布范围。

也就是说信号的相位时间横向变化是光滑的,信号振幅也是如此。

对于多道记录来说,不管信号的时间和振幅如何不规律的变化,都可以用一个n次的多项式来表示。

该方法的第一步是在信号t—x窗内用多道互相关确定信号时间多项式,这个多项式决定了各道的信号相位时间;第二步最小二乘法确定此窗口的信号振幅多项式,同时确定信号的期望波形,并对每个窗口重复以上计算,就可获得信号剖面的参数集,即每个窗口有两个多项式的系

中国石油大学（华东硕士论文第3章提高信噪比技术数和一个期望波形;最后一步是用获得的参数集合成信号剖面。

由于信号剖面缺乏背景噪声,解释人员会感到很不习惯,我们可以根据需要把期望剖面与原始剖面进行一定比例的混波,使剖面显得自然一些L“】。

3.5分频去噪技术

在叠后去噪和提高分辨率处理时,我们采用了优势频带组合法。

首先.对叠加数据体进行频率扫描确定频率范围,按高、中、低三种频率成份将叠加数据体分为几部分,然后再对不同的频带的数据体分别进行组合去噪,最后对各种频率成份的数据进行加权叠如处理,从而达到分频去噪的目的【141。

分频去噪的优势在于去噪时,可以消除高低频率的相互干扰,使同向轴的连续性更好,波组特征更明显。

如图14为常规去噪剖面与分频去噪剖面对比,可以看出分频去噪剖面波组特征明显,信噪比高。

（a常规处理剖面

（b分频去噪剖面

图14常规去噪剖面与分频去噪剖面对比

一20一

中国干i油大学（华东硕士论文第4章提高分辨率技术

第4章提高分辨率技术

处理好复杂断块的地震资料,提高资料的信噪比固然很重要,但如何展宽频带,压缩子波长度,提高资料的纵向分辨率,即分离地层顶底反射时间之差的能力也不能忽视rm。

4.1振幅频率补偿技术

4.1.1地表一致性振幅补偿

地震记录除由于球面扩散的能量损失外,同时还受到地表地震地质条件及采集因素的影响,造成各地震道能量不均衡。

以往人们常常用简单的球面扩散补偿的方法来实现地震道的均衡,这种做法虽然能达到同一地震道不同时间和深度的能量均衡,但炮与炮之间、道与道之间的能量差异无法消除。

为了解决这一难题,近几年我们探索出一套应用三维地表一致性振幅补偿与球面扩散补偿相结合的叠前组合补偿技术,这项技术在实现道与道之间的振幅和频率的一致性补偿方面,取得了较为理想的效果。

如图15、图16所示。

（a振幅补偿前（b振幅补偿后

圈15振幅补偿前后单炮

2

中国石油火学（华东硕士论文第4章提高分辨率技术

（a振幅补偿前（b振幅补偿后

图16补偿前后剖面

4.1.2高频能量补偿

由子波振幅衰减公式:

A。

=爿。

10_869神堰2。

圆≈爿。

10—1j6』79（4.1.1可知振幅At与时间t和频率f有关,随时间t和频率f的增大,振幅At衰减越强。

同一时间t内频率越高,其衰减越强。

通过地表一致性振幅能量补偿后所得到的振幅能量是一个高、中、低频能量的总和的平衡,在这总和的平衡中频率越接近主频其能量占有的比例越大。

在一般施工中所采集的原始资料,主频较低,高频能量相对较弱。

通过反Q补偿,就可提商有效高频成份的能量,可以使浅中深的子波基本上接近,为反褶积创造一个良好的前提条件,满足反褶积的子波是最小相位的假定条件,为提高资料的分辨率打下基础1161。

如图】7、图18所示

中国石油大学（华东硕士论文第4章提高分辨率技术

（a频率补偿前

（b频率补偿后

图17频率补偿前后单炮

^,

纨Ji冬

一d笼,、1'’、鸶

L唱』哪J,一I,\q●L*Lrk（a频率补偿前

（b频率补偿后

图18频率补偿前后频谱4。

2反褶积技术

4.21地表一致性反褶积

近地表介质对子波有重要影响,这种影响可以看作是滤波或褶积过

中国石油大学（华东硕士论文第4章提高分辨率技术后的频谱对比可明显看出,子波的频带拓宽了,从而有效的提高了分辨率。

（a地表一致性反褶积（b两步法子波反褶积

（c串联反褶积图19反褶积剖面方法对比

h一

』

1\,、

、一。

、~.;㈣k,可、P、。

f小串联反褶积前频谱

fbl串联反褶积后频谱图20串联反褶积前后的频谱

25—

中国石油大学（华东硕士论文第4章提高分辨率技术4.3反0滤波

由于地层的吸收作用:

一个冲击函数输入大地,得到的反射波不再是冲击函数,反射面越大,高频衰减越多。

从地面得到的记录看,好像是通过了时变地同滤波作用。

这种滤波可以成为Q滤波,它是分辨率降低,并且反射深度越大,分辨率越低。

只有设计一个与0滤波特性相反的滤波器,即反Q滤波器,来抵消由于大地的吸收作用,并通过这一个反Q滤波器,对记录进行滤波,才能去掉吸收作用。

尽管反Q滤波是近似的和不完全的,但这种方法毕竟能补偿吸收的大部分,对提高分辨率有显著作用,是提高分辨率处理的有效手段,如图21所示。

如果不做反Q滤波,其他提高分辨率手段的应用效果会有所降低。

（a反0滤波前剖面（b反Q滤波后剖面

图2l反Q滤波前后对比剖面

4.4谱白化技术

谱白化也是一种展宽频谱的基本方法,它不改变子波的相位谱,是一种纯振幅的滤波过程。

因为它的算子是零相位的,所以又称为零相位反褶积。

但并非说这个零相位反褶积可以使子波零相位化。

我们通常在时间域中进行,先将频谱区间划分成3—4个滤波频段,每个滤波频段由

中国石油大学（华东硕士论文第4章提高分辨率技术体形组成,相邻俩边是互补的。

分完滤波频段之后,用分频档滤波得方法将记录分为四个频档的时问域形态。

然后统计各频档的平均振幅,并将它们乘以不同的放大倍数,使每个频档的平均振幅都互相看齐。

然后再把四个频档加起来,既得到谱白化的结果Il“。

我们所使用的时变谱白化TVDEF,容易时变控制如图22所示,经该模块处理后的剖面,分辨率明显提高。

（a时变谱白化前b时变谱白化后

周、时变谱白化TVIEF前后对比剁葱

27

第5章精细速度分析技术

5.1速度谱的制作

做好速度谱必须做好以下五项工作:

（1首先必须使用优势频带计算速度谱。

（2想方设法提高原始道集的信噪比。

（3计算速度谱时,增加NM（cdp数和0T（矩阵数。

（4选好预测速度。

对资料构造复杂的地区,速度谱点的选取纵横向分别进行了加密,横向上每柬线增加一条谱线,纵向上每公里增加一个谱点。

而且在时间上将输出采样间隔由25ms改为lOms,放大显示比例,从而提高了速度谱的纵向分辨率与速度分析的精度。

如图23所示

ra、采样间隔25ms（b采样间隔lOms

图23放大显示比例前后的速度谱

中国石油大学（华东硕士论文第6章偏移成像技术PSTM速度场的建立:

常规迭后偏移速度场是建立在DM0基础上的,因此可以把常规迭后偏移速度场作为叠前时间偏移的初始速度场。

CGG提供的速度分析软件包,是用不同的百分比做偏移,然后检测产生的道集,如果道集平,则认为速度合适。

该方法我们认为比较适合于构造简单的且高信噪比资料,如海上资料,不适宜应用于华北地区。

我们对85%一115%的道集分别作反动校,然后求取速度谱。

为此,设计了一种方法,对85%-115%的道集分别作反动校,然后求取速度谱,并能够在解释速度谱时,对迭加效果即时监控（见图32。

图32PSTM速度分析

用叠前时间偏移的初始速度场进行inline目标线偏移,作第一次速度分析,建立第一次叠前时间偏移的第一次迭代的速度场,用第一次迭代的速度场进行crosslifie目标线偏移,作第二次速度分析,建立第二次迭代的叠前时间偏移速度场,用第二次迭代的速度场再进行inline目标线偏移,作第三次速度分析,建立最终的叠前时间偏移的速度场。

用

40—

中国石油大学（华东硕士论文第6章偏移成像技术这样的方法建立的速度场即考虑到了inline方向地下地质情况,又照顾到了crossline方向地下地质情况,求取最终的叠前时间偏移速度场更准确。

偏移参数对速度场的影响:

我们对影响速度场精度的几个参数进行了分析试验:

（1偏移孔径对速度场的影响

不同偏移孔径对速度场有很大的影响,偏移孔径必须合适速度才能准确,过大造成远道的无用信息参与成像,对速度解释产生假象。

过小造成能量团不集中,划弧半径小,偏移不到位。

如图33所示。

fa孔释★（b孔径中（c孔径小

国33对速度场的影响

（2偏移角度对速度场的影响

偏移角度和偏移孔径一样重要,其角度直接影响速度的精确度。

（3偏移距不均对速度场的影响

由于本工区偏移距分布不均,而叠前时间偏移软件中需要综合统计全区的偏移距范围,在进行迭前时间偏移处理时,不仅要考虑偏移孔径和角度的大小,还要注意偏移距范围的选取,当偏移距选取不合适时,

一4I