李敏杰

（中國石化中原油田分公司物探研究院，河南 濮陽 457001）

數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)在三維地震老資料疊前偏移中的應(yīng)用

李敏杰

（中國石化中原油田分公司物探研究院，河南 濮陽 457001）

數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)是地震資料處理中的重要技術(shù)，它對(duì)改善地震數(shù)據(jù)的面元屬性，提高地震資料處理質(zhì)量具有重要意義。進(jìn)行疊前時(shí)間偏移處理時(shí)，更多關(guān)注的是偏移速度場(chǎng)精度及偏移參數(shù)對(duì)偏移成像效果的影響，忽視了不規(guī)則空間采樣的疊前數(shù)據(jù)對(duì)疊前偏移成像效果的影響。文中在分析疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化常用技術(shù)方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究了反假頻傅里葉變換的疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，實(shí)現(xiàn)了陸地地震勘探資料不規(guī)則空間采樣的疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化，滿足了疊前時(shí)間偏移技術(shù)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的要求，在濟(jì)源后鄧地區(qū)稀疏三維地震老資料重新處理中取得了較好的應(yīng)用效果。

三維地震；數(shù)據(jù)規(guī)則化；稀疏采樣；疊前時(shí)間偏移

0 引言

隨著油氣勘探開發(fā)程度的深入，地質(zhì)、解釋人員對(duì)地震資料的要求不斷提高,常規(guī)疊后時(shí)間偏移資料已難以滿足油氣精細(xì)勘探的需要。疊前時(shí)間偏移［1-3］方法從理論上繞開了水平層狀介質(zhì)和剖面為自激自收記錄的假設(shè)條件，與實(shí)際地質(zhì)情況相符，偏移結(jié)果更加真實(shí)可靠，與疊前深度偏移［4］相比，速度模型的建立和修正相對(duì)簡(jiǎn)單,偏移結(jié)果對(duì)速度模型的依賴性較小，計(jì)算效率高，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于復(fù)雜構(gòu)造偏移成像處理中［5］。但在該技術(shù)應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，有些情況下即使進(jìn)行了精細(xì)預(yù)處理，建立了較精確的偏移速度場(chǎng)，選取了最佳的偏移處理參數(shù)（如偏移孔徑、偏移傾角和反假頻參數(shù)），也難以取得滿意的偏移成像效果，這在濟(jì)源后鄧地區(qū)三維地震老資料疊前偏移處理中得到了印證。

1 濟(jì)源后鄧地區(qū)地震資料概況

濟(jì)源凹陷后鄧地區(qū)三維地震資料是由中原油田于1989年冬—1990年春采集完成的。野外地震資料采集采用6線4炮線束狀觀測(cè)系統(tǒng)，儀器總道數(shù)240道，檢波線距200 m，檢波間距50 m；炮線距100 m，炮間距100 m；覆蓋次數(shù)2×10，面元25 m×50 m。滿覆蓋面積84.7 km2，總炮數(shù)6 688炮，總道數(shù)550 400道。原始資料的特點(diǎn)是炮間距、檢波間距、炮線距及檢波線距較大，覆蓋次數(shù)少（20次），空間采樣稀疏。由于工區(qū)障礙物的存在，炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)位置偏離原來采集設(shè)計(jì)網(wǎng)格點(diǎn)的現(xiàn)象較多，導(dǎo)致偏移距分布、覆蓋次數(shù)分布不均勻，振幅能量空間變化較大。利用這樣的不規(guī)則數(shù)據(jù)進(jìn)行疊前時(shí)間偏移處理，很容易產(chǎn)生偏移噪聲（偏移畫弧），致使偏移效果不好，振幅能量橫向變化大，難以滿足精細(xì)勘探的地質(zhì)要求。通過對(duì)原始地震資料的空間屬性分析，研究并應(yīng)用疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)，解決了該區(qū)上述問題，滿足了疊前偏移對(duì)輸入數(shù)據(jù)的要求，取得了較好的應(yīng)用效果。

2 疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化主要方法和技術(shù)

數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)最初是為了恢復(fù)空缺地震道記錄、滿足多道處理算法（多次波衰減、偏移等）的要求而提出來的。隨著疊前時(shí)間偏移的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)也日趨成熟。常用的疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)主要有基于拋物線拉冬變換的數(shù)據(jù)規(guī)則化、DMO傾角時(shí)差校正的數(shù)據(jù)規(guī)則化、偏移距分布密度的數(shù)據(jù)規(guī)則化和傅里葉變換的數(shù)據(jù)規(guī)則化等。

2.1 基于拋物線拉冬變換的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法

基于拋物線拉冬變換的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法的特點(diǎn)，都是基于CMP道集的雙曲線走時(shí)，采用雙曲線或拋物線拉冬正反變換、多次迭代來實(shí)現(xiàn)疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化。該方法計(jì)算量比較大，而且遠(yuǎn)偏移距道的數(shù)據(jù)重構(gòu)效果不理想［6-10］。此外，這種方法是在假設(shè)水平層狀介質(zhì)的情況下進(jìn)行的，當(dāng)?shù)叵掠袃A斜地層時(shí)，共面元內(nèi)的各道不再滿足拋物線時(shí)距關(guān)系，經(jīng)過數(shù)據(jù)規(guī)則化的疊前數(shù)據(jù)精度受到懷疑。

2.2 基于DMO傾角時(shí)差校正的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法

該方法是根據(jù)DMO運(yùn)算可逆的這一特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。DMO傾角時(shí)差校正本來是用來消除地層傾角對(duì)疊加成像影響的，但是，它的實(shí)現(xiàn)是以波場(chǎng)的傳播理論為基礎(chǔ)，其運(yùn)算是可逆的，即DMO的效應(yīng)可以通過反DMO（即DMO-1）來予以消除，利用這一特點(diǎn)便可以實(shí)現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的規(guī)則化。由于DMO既可以在時(shí)間-空間域?qū)崿F(xiàn)，也可以在頻率-波數(shù)域?qū)崿F(xiàn)，因此，地震數(shù)據(jù)規(guī)則化也就可以在這2個(gè)域里實(shí)現(xiàn)。前者因采用積分法，在積分過程中由于數(shù)據(jù)拉伸容易產(chǎn)生假頻，后者雖然可以避免假頻，但要求規(guī)則的觀測(cè)系統(tǒng)。

1991年，D.Hale［11］通過在DMO積分運(yùn)算中引入抗假頻濾波器，有效避免了積分過程中產(chǎn)生的假頻現(xiàn)象。1993年，J.L.Black等［12］提出的保幅DMO算子修正了1984年D.Hale提出的F-K域DMO算子，實(shí)現(xiàn)了保幅反DMO，為疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化的振幅保持奠定了良好基礎(chǔ)。2002年，辛可鋒等［13］在借鑒1996年A.Canning等［14］提出的利用DMO實(shí)現(xiàn)三維地震數(shù)據(jù)的規(guī)則化和1998年B.Biondi等［15］提出的三維地震數(shù)據(jù)方位角校正的基礎(chǔ)上，從方位角校正的角度入手，利用DMO和反DMO相結(jié)合的方法，即采用抗假頻的積分法DMO，并在F-K域?qū)崿F(xiàn)反DMO，對(duì)疊前數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化，目前該方法具有抗假頻和振幅保持，以及運(yùn)算效率高等特點(diǎn)。

2.3 基于偏移距分布密度的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法

該方法根據(jù)疊前數(shù)據(jù)每個(gè)偏移距的空間分布密度，確定適當(dāng)?shù)恼穹壤蜃?，?duì)所有的共偏移距數(shù)據(jù)進(jìn)行振幅加權(quán)處理，即對(duì)分布密度大的偏移距數(shù)據(jù)的振幅乘以較小的比例因子，分布密度小的偏移距數(shù)據(jù)的振幅乘以較大的比例因子，從而實(shí)現(xiàn)地震數(shù)據(jù)振幅一致性處理［16］。該方法的特點(diǎn)就是消除由于偏移距分布不均而造成的振幅能量差異，疊前數(shù)據(jù)量在規(guī)則化前后沒有發(fā)生任何改變，適合空間高密度采樣的地震數(shù)據(jù)規(guī)則化。

2.4 基于傅里葉變換的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法

法國CGG公司GEOVATION 6200地震處理系統(tǒng)中基于二維傅里葉重建的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，是沿著三維數(shù)據(jù)的InLine和CrossLine兩個(gè)方向，利用二維正、反傅里葉變換來實(shí)現(xiàn)三維疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化。步驟為：首先，利用二維傅里葉分解法對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行變換（輸入數(shù)據(jù)的位置不發(fā)生改變）；然后，進(jìn)行傅里葉反變換把數(shù)據(jù)投影到一個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格上。該方法采用標(biāo)準(zhǔn)傅里葉變換和去假頻傅里葉變換，可以按照不同數(shù)據(jù)集（炮集、檢波點(diǎn)集、偏移距域、CMP道集等）對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)（陸地地震數(shù)據(jù)、海洋地震數(shù)據(jù)、海底電纜OBC數(shù)據(jù)、多分量數(shù)據(jù)等）進(jìn)行規(guī)則化處理。本文就是采用這種方法對(duì)疊前不規(guī)則偏移距數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化。

3 應(yīng)用效果

濟(jì)源后鄧三維工區(qū)內(nèi)村莊、道路、工業(yè)區(qū)分布密集，這些地面障礙物的存在使得炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)位置不能按照采集設(shè)計(jì)中的規(guī)則網(wǎng)格布設(shè)（見圖1），表現(xiàn)為炮點(diǎn)（圖中藍(lán)色）、檢波點(diǎn)（圖中草綠色）空間位置分布不均勻，導(dǎo)致了最小、最大偏移距（見圖2），覆蓋次數(shù)（見圖3）和地下CMP點(diǎn)空間位置（見圖4）分布不均勻。采用反假頻二維傅里葉正反變換，實(shí)現(xiàn)疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化，使野外跨越障礙物而導(dǎo)致的近偏移距資料缺失的現(xiàn)象得到一定改善，面元內(nèi)各反射點(diǎn)處于面元中心位置，覆蓋次數(shù)均勻，振幅能量得到統(tǒng)一。經(jīng)過疊前時(shí)間偏移處理后，偏移畫弧現(xiàn)象得以消除，地震反射波振幅屬性趨于一致。

圖5為數(shù)據(jù)規(guī)則化后的地下CMP點(diǎn)空間位置分布，可以看出數(shù)據(jù)規(guī)則化后地下CMP面元分布均勻。圖6為數(shù)據(jù)規(guī)則化前、后偏移距組（500～600 m）內(nèi)的CMP面元空間分布，可以看出規(guī)則化后數(shù)據(jù)空洞現(xiàn)象得以較好消除。

圖7a、圖7b分別為數(shù)據(jù)規(guī)則化前、后的CMP道集，規(guī)則化后的CMP道集數(shù)據(jù)反射波同相軸雙曲線特征更加清楚，信噪比得到提高。圖8為數(shù)據(jù)規(guī)則化前、后的頻譜分析，數(shù)據(jù)規(guī)則化前、后頻譜形態(tài)基本沒有改變，說明該方法具有較高的保真性。

圖7 CMP道集

圖8 數(shù)據(jù)規(guī)則化前、后頻譜

圖9為數(shù)據(jù)規(guī)則化前、后的疊前時(shí)間偏移純波剖面，通過疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化處理后，較好地消除了由于偏移距分布不均造成的振幅強(qiáng)弱變化明顯的假象。與數(shù)據(jù)規(guī)則化前的疊前時(shí)間偏移剖面相比，數(shù)據(jù)規(guī)則化后的偏移剖面斷面波得到較好收斂，斷層更加清楚，角度不整合等地質(zhì)現(xiàn)象更加明顯；反射波同相軸連續(xù)性增強(qiáng)，振幅能量基本趨于一致，剖面上振幅條帶狀變化的現(xiàn)象得以消除。成果資料滿足了地震解釋、綜合地質(zhì)研究和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)對(duì)地震資料的要求。

圖9 疊前時(shí)間偏移純波剖面

4 結(jié)束語

在分析總結(jié)常用的疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究并應(yīng)用了反假頻傅里葉變換疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，較好地解決了不規(guī)則陸地地震勘探資料的數(shù)據(jù)規(guī)則化難題，滿足了疊前偏移方法對(duì)輸入數(shù)據(jù)空間均勻采樣的要求，取得了較好的應(yīng)用效果。此方法不僅可以解決陸地地震勘探數(shù)據(jù)不規(guī)則化問題，而且對(duì)海洋地震資料處理也有借鑒作用。

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(編輯 朱麗)

Application of data regularization in prestack migration of old 3D seismic data

Li Minjie
(Geophysical Research Institute,Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China)

Data regularization is a key technology in seismic data processing which has great importance to improve the attribute of bin size and to enhance the processing quality of seismic data.Technician pay more attention to the effect of migration velocity field accuracy and migration parameters on migration imaging result when prestack time migration is carried on,but the effect of prestack data on prestack migration imaging result in irregular space sampling is neglected.Based on the analysis of the advantages and disadvantages of common prestack data regularization technology,the prestack data regularization method of anti-aliasing Fourier transform is studied and the prestack data regularization of irregular space sampling in land seismic exploration is realized,which meets the requirement of prestack time migration on input data and obtains a good application result in the reprocessing of old 3D seismic data in Houdeng Area of Jiyuan.

3D seismics;data regularization;sparse sampling;prestack time migration

TE132.1；P631.4+43

A

10.6056/dkyqt201204006

2012-02-15；改回日期：2012-05-19。

李敏杰，男，1964年生，高級(jí)工程師，1988年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東）物探專業(yè)，長期從事地震資料處理方法研究及應(yīng)用工作。E-mail：zycclmj@163.com。

李敏杰.數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)在三維地震老資料疊前偏移中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2012，19（4）：430-433.

Li Minjie.Application of data regularization in prestack migration of old 3D seismic data［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（4）：430-433.