張錄錄 王正軍 夏建軍 蘇衛(wèi)民 張秀麗 郭再平

( 中國石油集團(tuán)東方地球物理公司新疆物探處 )

準(zhǔn)噶爾盆地腹部多次波機(jī)理分析及壓制效果量化評價(jià)

張錄錄 王正軍 夏建軍 蘇衛(wèi)民 張秀麗 郭再平

( 中國石油集團(tuán)東方地球物理公司新疆物探處 )

反射波地震勘探中,多次波是一類常見而且對有效信息影響嚴(yán)重的干擾波,多次波的存在會(huì)降低地震資料信噪比,影響地震成像的真實(shí)性和可靠性.準(zhǔn)噶爾盆地腹部石炭系上覆侏羅系煤層為強(qiáng)阻抗界面,產(chǎn)生的多次波嚴(yán)重影響了石炭系內(nèi)幕成像效果,因此多次波的壓制是深層成像處理的關(guān)鍵之一.從理論模型和實(shí)際資料兩個(gè)方面對準(zhǔn)多次波進(jìn)行識別,采用濾波方法對多次波進(jìn)行壓制處理,并采用量化指標(biāo)對多次波的壓制效果進(jìn)行評價(jià),為優(yōu)化多次波處理方法的選擇提供指導(dǎo),對提高石炭系成像效果有積極意義.

準(zhǔn)噶爾盆地;多次波機(jī)理分析;多次波壓制;量化評價(jià)

準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系煤層發(fā)育,地震反射能量強(qiáng),連續(xù)性好,是良好的波阻抗界面.地震波傳播至侏羅系時(shí)會(huì)在侏羅系煤層內(nèi)部及上覆地層產(chǎn)生多次反射波,類型復(fù)雜,給多次反射波壓制處理帶來困難,進(jìn)而影響了侏羅系煤層下方二疊系、三疊系和石炭系的成像效果,降低了地震資料的可靠性.

目前,工業(yè)生產(chǎn)中多次波壓制方法主要有兩大類:①濾波法:利用多次波與一次波之間的可分離性,如周期性、時(shí)差(速度)、頻率等,通過選擇合理的參數(shù),在變換域消除多次波,主要包括預(yù)測反褶積、拉東變換、聚束濾波等;②波動(dòng)理論預(yù)測減去法:通過模擬實(shí)際波場或反演地震數(shù)據(jù)來預(yù)測多次波,再從原始地震數(shù)據(jù)中減去多次波,主要有波場外推法、反饋環(huán)法或散射級數(shù)法[1-4].

本文從準(zhǔn)噶爾盆地腹部多次波的形成機(jī)理入手進(jìn)行分析研究,根據(jù)多次波特征對其進(jìn)行識別,并采用拉東變換和聚束濾波對多次波進(jìn)行壓制,采用量化指標(biāo)參數(shù)評價(jià)多次波的壓制效果,指導(dǎo)多次波壓制方法的選擇.

1 多次波發(fā)育機(jī)理

本文采用理論模型正演分析準(zhǔn)噶爾盆地腹部多次波的發(fā)育機(jī)理進(jìn)行分析[5-7].

根據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地腹部二維測線解釋成果構(gòu)建簡化的實(shí)際地質(zhì)模型(圖1),該地質(zhì)模型在侏羅系強(qiáng)層下方設(shè)置了兩個(gè)有效反射層位,近似按照三疊系某層界面和石炭系頂界面的波阻抗參數(shù)進(jìn)行波動(dòng)方程正演模擬.

圖1 實(shí)際地質(zhì)模型及其正演疊加剖面

由于多套波阻抗界面的存在,多次反射波和轉(zhuǎn)換波及其衍生的波組類型、數(shù)量非常多,而且遍布整個(gè)侏羅系下伏地層.當(dāng)多次反射波和轉(zhuǎn)換波的能量強(qiáng)于有效波能量時(shí),勢必會(huì)影響有效反射波的成像效果.

針對正演結(jié)果分析多次波在速度譜上的特征(圖2),將速度譜上主要類型的多次波分為兩類:①由縱波產(chǎn)生的層間多次波;②轉(zhuǎn)換波發(fā)生多次反射產(chǎn)生的多次波,該類型多次波在速度譜上表現(xiàn)為低速特征,規(guī)律性遞增.從速度譜上可以看出,侏羅系下方存在層間多次波,該組多次波是由縱波在3組煤層之間震蕩產(chǎn)生,在速度譜上,該波組疊加速度要大于侏羅系疊加速度,對侏羅系下方有效層位的速度分析影響較大.石炭系內(nèi)幕反射能量弱,層間多次波能量要強(qiáng)于弱有效反射,速度譜上弱反射無法成像,對速度分析影響大;經(jīng)過一次波速度動(dòng)校正后,層間多次波存在剩余時(shí)差,但在疊加剖面上這些多次波仍然可以成像.

圖2 模型CMP道集及其對應(yīng)速度譜

2 實(shí)際資料多次波的識別

多次波的識別是疊前多次波處理壓制中的基礎(chǔ)工作,只有有效地識別多次波,才能有針對性地選擇合適的多次波壓制方法.本文針對準(zhǔn)噶爾盆地實(shí)際資料,從以下3個(gè)方面進(jìn)行多次波的識別[8-10].

2.1 多次波類型和產(chǎn)生層位

分析方法:運(yùn)用強(qiáng)反射層的疊加速度獲得不同的疊加剖面或速度掃描.

圖3 侏羅系第一組煤層速度動(dòng)校疊加

圖4 侏羅系第二組煤層速度動(dòng)校疊加

實(shí)際資料分析:利用準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系不同強(qiáng)煤層疊加速度分別進(jìn)行動(dòng)校疊加(圖3、圖4).二者速度相差約150m/s,但疊加剖面上多次波成像特征差異大,反映了不同類型的多次波.從圖3疊加剖面和動(dòng)校后疊加道集可以看出,反射波在侏羅系煤層之間震蕩產(chǎn)生的層間多次波能量強(qiáng),對其下方地層成像影響較大.在侏羅系煤層上方仍存在較強(qiáng)的白堊系強(qiáng)層,這導(dǎo)致多次波類型更加復(fù)雜,在實(shí)際資料中難以進(jìn)行準(zhǔn)確的機(jī)理分析.

2.2 多次波的縱、橫向變化特征

分析方法:選取不同偏移距范圍的道集,然后采用一次波疊加速度進(jìn)行疊加,獲得不同疊加剖面.

實(shí)際資料分析:針對準(zhǔn)噶爾盆地腹部地震采集資料進(jìn)行限偏移距疊加(圖5),近偏移距(0～2000m)疊加,多次波發(fā)育,隨著偏移距的增加,多次波能量減弱.因此,準(zhǔn)噶爾盆地腹部近偏移距多次波壓制是資料處理的關(guān)鍵之一.

圖5 限偏移距疊加剖面

2.3 多次波可分離性分析

分析方法:運(yùn)用疊加速度譜分析、頻譜分析和自相關(guān)分析.

實(shí)際資料分析:針對準(zhǔn)噶爾盆地腹部多次波進(jìn)行頻譜、周期性和可分離性分析(圖6),為多次波處理壓制方法的選擇提供指導(dǎo).通過速度譜和動(dòng)校后的CMP道集可以看出,多次波發(fā)育,并且能量較強(qiáng),對準(zhǔn)噶爾盆地腹部二疊系、三疊系以及石炭系的成像有較大影響.針對實(shí)際資料進(jìn)行自相關(guān)分析,可以看出,實(shí)際資料中多次波的周期性并不明顯,只有零偏移距多次波才有嚴(yán)格意義上的周期.因此,準(zhǔn)噶爾盆地腹部多次波無法選擇預(yù)測反褶積方法利用多次波的周期性進(jìn)行處理壓制.動(dòng)校后的CMP道集上,多次波表現(xiàn)為動(dòng)校不足,存在多次波剩余時(shí)差,因此,準(zhǔn)噶爾盆地腹部多次波可以選擇拉東變換和聚束濾波(可分離性)進(jìn)行處理壓制.

圖6 多次波可分離性分析

3 多次波的壓制效果量化評價(jià)

陸上地震勘探中,由于工區(qū)地表環(huán)境(如河流、湖泊、山谷等),地表障礙物(道路、橋梁等)以及禁采區(qū)的影響,炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的布設(shè)常常是不規(guī)則的.應(yīng)用波動(dòng)理論的預(yù)測減去方法時(shí),野外觀測系統(tǒng)的不規(guī)則會(huì)導(dǎo)致多次波預(yù)測算子錯(cuò)誤,嚴(yán)重影響多次波的壓制效果[11].因此,陸上多次波的壓制通常采用基于地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)的濾波方法,最常用的是拉東變換和聚束濾波方法[12-17].

本文采用GeoEast處理系統(tǒng)[18-19]相應(yīng)多次波壓制模塊(聚束濾波、高精度拉東變換),對準(zhǔn)噶爾盆地腹部某二維測線資料進(jìn)行多次波壓制,其疊加剖面如圖7所示.從疊加剖面成像效果(圖7)看,聚束濾波方法壓制多次波后疊加剖面成像效果要優(yōu)于高精度拉東變換壓制多次波后疊加剖面成像效果.高精度拉東變換方法對有效反射信息損傷程度要大于聚束濾波方法(圖7紅色方框內(nèi)),不符合處理要求.

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地腹部多次波壓制后疊加剖面

本文對上述多次波壓制效果進(jìn)行量化評價(jià),量化指標(biāo)參數(shù)包括:①多次波疊加能量衰減值,用于說明多次波衰減程度;②一次波疊加能量衰減值,用于說明一次波損傷程度;③多次波與一次波疊加能量衰減比值,用于說明多次波壓制與一次波損失之間可容忍程度[20].圖8顯示了不同量化指標(biāo)參數(shù)評價(jià)多次波壓制效果.

通過圖8分析可知,高精度拉東變換雖然可以衰減較多的多次波疊加能量,但有效反射疊加能量也衰減嚴(yán)重.由圖8c可以看出,多次波與一次波疊加能量衰減比值最大的為聚束濾波方法,這表明聚束濾波方法損失的優(yōu)選信息要比高精度拉東變換方法小,這與疊加剖面成像評價(jià)多次波壓制效果結(jié)論一致,反映了該量化評價(jià)方法的可行性.因此,多次波壓制效果的量化評價(jià)需綜合以上3種參數(shù)進(jìn)行分析,單一的參數(shù)不能很好地評價(jià)多次波的壓制效果.

圖8 多次波不同處理壓制方法效果量化評價(jià)圖

4 結(jié)論與認(rèn)識

通過理論模型正演分析多次波的發(fā)育機(jī)理,以及對實(shí)際資料多次波的識別和壓制,獲得以下幾點(diǎn)認(rèn)識:

(1)理論模型正演分析表明,多次波的疊加速度與其傳播路徑有關(guān),其能量主要集中在近偏移距;新增加反射層,受上覆反射界面影響,加劇了其產(chǎn)生多次波的復(fù)雜程度.

(2)準(zhǔn)噶爾盆地腹部沙漠區(qū)最主要的多次波影響來自與侏羅系強(qiáng)層相關(guān)的層間多次波,其主要表現(xiàn)為:能量強(qiáng),且分布范圍覆蓋侏羅系下伏所有地層,對深層有效反射速度模式的認(rèn)識和成像造成影響.

(3)多次波的壓制效果量化評價(jià)需考慮目的層有效信息的能量衰減,結(jié)合目的層成像效果綜合評價(jià),可以利用量化參數(shù)指導(dǎo)多次波處理壓制方法的參數(shù)調(diào)試,在最大程度壓制多次波的同時(shí)盡可能地保留有效信息.

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Mechanism analysis and quantitative evaluation on suppression of multiple wave in deep Junggar Basin

Zhang Lulu, Wang Zhengjun, Xia Jianjun, Su Weimin, Zhang Xiuli, Guo Zaiping
( Xinjiang Geophysical Prospecting Department of BGP, China )

In reflection seismic exploration, multiple waves are common and noises and seriously affect effective signals. Multiple waves can reduce the S/N ratio of seismic data and reduce the fidelity and reliability of seismic imaging. In deep Junggar Basin, the Jurassic coal layer overlying on the Carboniferous System is an interface with strong acoustic impedance, and the multiple waves reflected by the coal layer seriously affect the imaging effect inside the Carboniferous System; therefore, suppression of the multiple waves is very important for image processing in deep Junggar Basin. This paper identifies multiple waves based on theoretical model and field data, suppresses multiple waves by filtering method, and evaluates the suppression effect with quantitative indicators. This can provide guidance for selecting multiple wave suppression methods and improve the imaging effect of the Carboniferous System.

Junggar Basin, analysis of multiple wave mechanism, suppression of multiple wave, quantitative evaluation

P631.41

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.06.011

;張錄錄(1988-),男,江蘇鹽城人,碩士,2013年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東),工程師,現(xiàn)主要從事地震勘探采集方法研究及資料處理工作.地址:新疆烏魯木齊市迎賓北一路25號東方地球物理公司新疆物探處物探方法研究所,郵政編碼:830016.E-mail:zhanglulu18@163.com

2016-10-12;修改日期:2017-07-25