郭 平

(中油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

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近地表吸收補償在遼河油區(qū)地震資料中的應用

郭 平

(中油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

針對近地表地震波吸收衰減導致的地震資料頻散及子波橫向不一致問題，先依據(jù)吸收衰減可造成數(shù)據(jù)頻率改變這一特性，采用改進的峰值頻率偏移法定量求取空變表層Q值；然后引入穩(wěn)定補償方法，有效限制了高頻噪音，既可補償吸收損失、調(diào)整相位，又不會放大高頻噪音。將該方法應用于遼河油區(qū)的實際地震資料處理中，實現(xiàn)了空變Q值補償，明顯拓寬了資料的有效頻帶，子波橫向一致性得到改善。

近地表吸收；頻散；峰值頻率偏移法；穩(wěn)定補償方法；空變補償；表層Q值；遼河油區(qū)

引 言

遼河油區(qū)西部凹陷[1]表層主要為淺灘河流沉積，其巖性、速度及厚度在橫向上均有明顯變化，對地震波改造較大。不僅能吸收地震波能量，造成高頻成分損失，降低分辨率，同時也易引起頻散，使相位發(fā)生畸變，影響對地下構(gòu)造形態(tài)和儲層的識別[2-5]。品質(zhì)因子Q作為地層吸收的一個重要物性參數(shù)，前人為此做了很多研究工作，凌云等研究了用分頻補償?shù)姆椒ㄏ韺涌兆兾沼绊?，但僅能消除振幅差異，無法改變相位；裴江云[6-7]等研究了利用瑞雷面波求Q的方法，研究表明地表一致性振幅處理雖然能在一定程度上改善能量和波形一致性，但都是定性的，理論上不符合吸收衰減機制。本文研究的近地表吸收補償方法，不僅能定量求取表層空變Q值，還能通過自適應增益限制實現(xiàn)穩(wěn)定的反Q濾波[8-9]，且同時補償振幅和校正相位[9]。

1 方法原理

要進行表層吸收補償，需要進行兩方面的研究：①求取表層空變Q值，可通過對表層調(diào)查數(shù)據(jù)及實際地震資料中表層傳播數(shù)據(jù)的分析來求取。在表層吸收嚴重位置，采集數(shù)據(jù)波形主頻和能量明顯變小、變?nèi)?，此時可找出標準道數(shù)據(jù)，即表層厚度較小、近乎無吸收的位置，通過分析其他數(shù)據(jù)與標準道數(shù)據(jù)頻率的差異，采用峰值頻率偏移法[10]求取Q值；②要有能適應表層的有效補償方法，王仰華[8-9]對反Q濾波方法進行了系統(tǒng)的研究，本文在王仰華方法的基礎上自適應計算增益限制參數(shù)，實現(xiàn)增益限制和補償頻帶的空間變化，從而實現(xiàn)表層空變補償，近地表吸收補償方法的另一優(yōu)點為數(shù)學模型更符合吸收和頻散機制，能合理補償能量損失和校正相位。

1.1 改進峰值頻率偏移法求取Q值

傳統(tǒng)提取Q值的方法主要利用地震波的振幅屬性。但地震波的振幅通常受噪音、幾何擴散和散射等多種因素影響，繼而影響Q值精度。峰值頻率偏移法則是通過地震波的頻率屬性提取Q值[9-11]。假設震源子波可由雷克子波表示，根據(jù)震源激發(fā)子波的頻譜，利用衰減關(guān)系，經(jīng)過一系列推導，可得到Q值與峰值頻率的關(guān)系式：

(1)

式中：fm為參考峰值頻率，Hz；fp為子波衰減后的峰值頻率,Hz；t為波的傳播時間，s。

1.2 穩(wěn)定Q值補償方法

王仰華基于一維波動方程理論和Kolsky模型[11-13]得出了穩(wěn)定反Q濾波方法[11]，該算法能限制對噪音的過分補償。在波場向下延拓補償方法的基礎上，采用先反向延拓(波場向上延拓)的方法引入穩(wěn)定因子，再根據(jù)補償?shù)目臻g變化計算自適應增益限制系數(shù)Gm，合理補償有效頻帶，消除表層對能量和相位的影響。

(2)

式中：Gm為增益限制系數(shù)；Qs為表層Q值；f0為地震頻帶最大頻率，Hz；Δt為傳播時間，s。

2 應用效果

2.1 西部凹陷清水地區(qū)

該工區(qū)表層厚度為1～25 m，海拔為-2～11 m。遼河河道位于工區(qū)中部，在厚度及海拔屬性圖上都清晰可見，從表層結(jié)構(gòu)的垂直剖面上也可看出河道處低降速帶厚度異常增大[14-15]，這在一定程度上增加了表層復雜性[16-20]。

近地表層吸收和頻散主要與Q值和傳播時間這2個量有關(guān)：若傳播時間相同，則Q值越大吸收越?。蝗鬛值相同，則傳播時間越大吸收越大。由于表層結(jié)構(gòu)的空間變化較大，因此，表層Q值和傳播時間必然存在一定的空間變化，除了補償表層吸收和進行相位校正外，表層補償?shù)囊粋€重要目的是改善表層空變吸收引起的波形不一致。因此，首先要求取該地區(qū)的表層空變Q值和傳播時間。

利用改進峰值頻率頻移法求取該地區(qū)表層空變Q值，所求結(jié)果與表層結(jié)構(gòu)相關(guān)性較好(圖1)，在表層Q值平面圖上遼河河道仍然清晰可見，且與周圍相比，河道位置的Q值相對較小，整個工區(qū)Q值范圍為0.6～6.0，較為合理。近地表層傳播時間可在靜校正量和表層結(jié)構(gòu)模型的基礎上，通過換算和模型約束得到。

為了驗證表層吸收和頻散差異給數(shù)據(jù)帶來的不一致性影響，抽取河道位置的單炮進行分析。從單炮顯示來看(圖2)，該位置吸收和頻散較其他位置嚴重，頻率偏低，造成數(shù)據(jù)一致性變差。對該位置與補償有關(guān)的數(shù)據(jù)進行詳細分析，發(fā)現(xiàn)該位置Q值較小，約為1.2，表層傳播時間約為0.004 s，計算的該位置的自適應增益限制參數(shù)較大，說明該位置補償量要多于其他道，與實際吸收情況一致，該位置的Q值和傳播時間合理。

從頻譜對比來看，對該地區(qū)數(shù)據(jù)進行表層吸收補償和相位校正后，拓寬了有效頻帶(圖3)。從單炮對比來看，補償和相位校正后，河道處高頻得到明顯補償(圖2)；從疊加剖面對比來看，分辨率得到了較大幅度的提高，同相軸一致性得到改善(圖4)。

圖3 補償前(紅)后(藍)的頻譜

2.2 西部凹陷雷家高升地區(qū)

該區(qū)地勢雖然平坦但地表結(jié)構(gòu)復雜，存在靜校正問題及表層對高頻的吸收衰減問題。全區(qū)海拔為-2～16 m，低降速帶厚度為4～20 m。工區(qū)內(nèi)水渠較多，南部有遼河，河面寬度為100～250 m，河套寬度為3 km；北部有繞陽河，河面寬度為50～100 m，河套寬度為2 km。針對工區(qū)的復雜地表條件，建立精細表層模型，計算近地表吸收模型和表層空變Q場，通過補償處理，改善表層吸收造成的波形不一致，提高資料分辨率，并保持相對振幅關(guān)系，實現(xiàn)目標區(qū)地質(zhì)任務[21-22]。

圖4 表層吸收補償和相位校正前(a)后(b)的疊加剖面

求取的表層Q值與表層屬性相關(guān)性好，Q值分布合理(圖5)。從頻譜(圖6)、單炮數(shù)據(jù)(圖7)都可以看出，經(jīng)表層補償后，很好地保持了低頻成分，同時高頻成分得到了有效合理的補償，分辨率有所提高，橫向一致性增強，同相軸連續(xù)性變好，較好地減少了由于表層吸收對子波能量和相位的空間變化所造成的影響。

圖5 表層Q值平面圖

圖6 補償前(紅)后(藍)頻譜

3 結(jié) 論

(1) 通過采用改進的峰值頻率偏移法來計算表層Q值，與利用振幅屬性的方法相比穩(wěn)定性更好，Q值求取更可靠；在表層吸收補償中，通過引入了穩(wěn)定因子，有效限制了高頻噪音的補償，并實現(xiàn)了同時進行高頻能量補償和相位校正，更好地消除了近地表對地震資料的影響。

(2) 通過對遼河油田多塊實際資料的應用，進一步證實了改進峰值頻率偏移法的有效性和可靠性。獲取的表層Q值與表層結(jié)構(gòu)相關(guān)性好，符合應用區(qū)表層結(jié)構(gòu)的空間變化規(guī)律；針對表層的空變吸收補償，采用的自適應計算增益限制參數(shù)方法，大大改善了數(shù)據(jù)的一致性。從效果來看，補償有效地拓寬了數(shù)據(jù)頻帶，合理恢復了子波相位，提高了地震資料分辨率。

圖7 吸收補償和相位校正前(a)后(b)單炮對比

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編輯 朱雅楠

20141219；改回日期：20150128

國家重點基礎研究發(fā)展計劃(“973”計劃)“地層濾波效應研究與提高分辨率”(2007CB209602)

郭平(1967-)，男，高級工程師，1989畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(武漢)物探專業(yè)，2007年畢業(yè)于南京大學巖石學、礦物學專業(yè)，獲碩士學位，現(xiàn)從事地震資料處理及方法研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.02.007

TE122

A

1006-6535(2015)02-0031-04