海上多方位地震资料处理关键技术

陈礼 （中海油田服务股份有限公司物探研究院，天津300451）

李列 （中海石油 （中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江524057）

庄祖垠 （中海油田服务股份有限公司物探研究院，天津300451）

葛勇 （北京天安石油科技有限公司，北京100080）

罗毅翔 （中海油田服务股份有限公司物探研究院，天津300451）

目前，国内海上采集的地震资料基本上是常规的窄方位地震资料，但是，在地质构造复杂地区，窄方位采集的地震资料信噪比较差，且分辨率较低。因此，需要通过采集多方位、宽方位、甚至全方位的地震资料来提高地震资料的成像质量。William等认为宽方位角观测有增加覆盖次数、提高成像分辨率、空间连续性较好、且提高了多次波的衰减能力等优点[1]。2006年壳牌勘探公司与西方奇科公司合作，对墨西哥深水区域复杂盐体构造下的一个深层目标进行了宽方位角地震勘探，与同一地区窄方位角地震勘探取得的图像相比，宽方位角地震勘探的图像质量更高，尤其是盐底之下的区域，经过简单处理后清晰度和照明度都有了明显提高[2]。谢涛等[3]在预测BZ28－1油田裂缝储层时，采用了多方位地震资料采集，提高了该地区裂缝储层预测的精度。徐善辉等[4]使用HHT （Hilbert－Huang变换）技术进行时频域滤波及低切方法压制涌浪噪声，该方法可以有效地压制低频高振幅的涌浪噪声，但不能有效地压制外源干扰。李添才等[5]利用LIFT （leading intelligence filter technology，智能引导滤波技术）技术衰减海上近道多次波，该技术能有效地衰减近道多次波和压制噪声。孙振刚等[6]对海上地震资料多次波的压制方法进行了较系统的研究，认为海上地震资料多次波压制主要根据不同多次波的不同特点进行压制。张兴岩等[7]用多次波组合衰减技术来压制多次波，对SRME （surface－related multiple elimination，自由表面多次波压制）、拉东变换、LIFT共3种方法组合去多次波，取得了较好的效果。周纳等[8]对胜利油田瓦城三维地震资料进行了非对称走时叠前时间偏移处理，使得叠前偏移效果得到改善。前人研究结果表明，海上多方位地震资料采集技术能够增加复杂构造区的采集照明度，增加覆盖次数，增大采集方位角，提高地震资料的成像精度；局部复杂构造区的多方位地震采集不需要多船作业，采集成本较低，性价比较高。但是，多方位地震资料处理除了常规窄方位拖缆资料处理方法外，因受其采集方向的影响，需要采用针对性的技术。为此，笔者首先对多方位地震资料的特点进行分析，在此基础上，有针对性地采用匹配处理技术消除各个方位地震资料的不一致，再综合多种多次波压制方法压制多方位地震资料中的多次波，最后采用非对称走时叠前时间偏移技术提高成像的清晰度。

1 多方位地震资料特点分析

多方位地震资料与常规地震资料的主要区别在于，受采集方向的影响，各个方位的地震资料在频谱、能量、速度等方面具有一定的差异 （如图1所示）。在处理过程中需要运用有针对性的技术，才能对地下目标进行高精度成像，为后续的地质解释提供高质量的处理成果。

图1 地震资料在同一位置不同采集方向的CDP道集、速度谱、频谱和叠加剖面的对比

2 关键技术

2.1 保真叠前噪声衰减

该次研究采用循环迭代保真噪声衰减思想，利用振幅、频率、速度及空间分布特征，逐步提取并压制噪声，然后从原始数据中减去提纯的噪声，达到保护信号和有效波、最大程度地压制噪声和多次波的目的。图2、3为单炮记录上不同噪声衰减前后的效果对比图和剔除的噪声，可以看到，有效波的振幅和波形特征保持很好，去除的噪声中基本不含有效信号。保真噪声压制后的数据可为后续基于波形和振幅的波动方程压制多次波方法提供保障。

2.2 多次波压制

图2 涌浪噪声压制前 （a）、后 （b）的地震记录及去除的噪声 （c）

图3 外源干扰噪声压制前 （a）、后 （b）的地震记录及去除的噪声 （c）

保真叠前噪声衰减后，多方位地震资料中仍然存在较严重的多次波干扰。该次研究将多种压制多次波的方法综合起来共同压制多方位地震资料中的多次波：首先利用SRME方法压制与海底相关的多次波，这些多次波在单炮上主要位于中小偏移距 （如图4所示）；然后再利用高精度拉东变换压制速度差异较大的多次波，这些多次波在单炮上主要位于中远偏移距 （如图5所示）；再利用AVO （振幅随偏移距的变化）滤波技术和顶点时移的拉东变换技术压制残留的反射多次波和绕射多次波 （如图6所示）。经过综合压制多次波后的叠加剖面，各种多次波去除得比较干净，可用于后续速度分析及叠前偏移处理。

图4 SRME压制海底相关多次波前 （a）、后 （b）叠加剖面对比

图5 高精度拉东变换压制多次波前 （a）、后 （b）叠加剖面对比

图6 绕射多次波压制前 （a）、后 （b）叠加剖面对比

2.3 动态剩余时差校正技术

地震数据因为采集方向的不同，速度随方位变化等因素会导致同一个反射点的同相轴存在时差，为了消除这种时差，采用动态剩余时差校正方法。图7是消除时差前后的CDP道集，可以看到，不同方位的地震数据相位保持一致，同一反射层的同相轴已经变一致了。

图7 多方位地震数据动态剩余时差校正前 （a）、后 （b）CDP道集对比

2.4 非对称走时叠前时间偏移技术

非对称走时叠前时间偏移技术适用于陆坡带海底和地层的剧烈变化引起的速度横向变化，提高成像精度，使得断面波成像清晰。图8为对称走时和非对称走时的叠前时间偏移剖面效果对比图，可以看出，图8（b）的成像质量从浅至深都有大幅度提高，尤其是断面波成像和陆坡带地层成像精度非常高；对称走时叠前时间偏移剖面信噪比低、波组特征差，以致于不能正确进行构造解释，而非对称走时叠前时间偏移剖面信噪比高、接触关系清楚、生长断层结构清晰、断点干脆，完全能够满足陆坡带的复杂构造解释要求。

图8 对称走时 （a）和非对称走时 （b）的叠前时间偏移剖面对比

3 处理效果分析

多方位数据主要有两个主方位，且它们是正交的，分别是方位角59°和方位角149°。为了考察不同方位角数据对成像的影响，进行了3次偏移：方位角59°数据单独偏移，方位角149°数据单独偏移，两个方位角数据合并后偏移。因为方位角59°的数据范围较小，单独偏移剖面受偏移孔径的影响，因此成像质量相对较差。对比3个偏移剖面发现，不同方位角数据对不同的断层成像各有优势、互相弥补，多方位角数据整体信噪比都要高于单方位角数据信噪比，这也符合多方位角数据采集增加照明的设计要求。

图9、10是不同剖面 （剖面A与剖面B）3个偏移剖面的对比图。在图9所示的这条剖面上，方位角59°方向在2.5s附近断面波成像要比149°方向的偏移效果好，而多方位角偏移剖面兼具两个方位角剖面的特征，且信噪比最高。在图10所示的这条剖面上，在1.75s处149°方位角断面成像最好，但是在3.25s处，却是59°方位角断面波成像最好；而在多方位偏移剖面中，这两处的断面波都能看到，且信噪比较高；在2.5s处，两个单方位角的偏移剖面噪声都很大，而多方位角的偏移剖面的信噪比较高。这一现象很好地体现了多方位地震采集的好处，也达到了多方位地震采集设计的目的。

4 结论与建议

1）多方位地震资料相对于单方位地震资料而言，增加了地震资料的采集照明度，地震反射信息增多，且在信噪比方面有较大的提高，改善了地震资料的成像效果，达到了多方位地震采集的设计目的。

2）对于多方位地震资料，去噪、匹配处理较关键，通过采用保真叠前噪声衰减处理，有效波振幅和波形特征保持很好；同时，综合使用多种压制多次波的方法，比单一的方法去除多次波效果更好。

3）非对称走时叠前时间偏移技术适用于多方位地震资料的偏移成像，对于陆坡带海底和剧烈变化的地层，能够提高成像精度，使断面波成像清晰。

图9 不同方位角的偏移剖面对比图 （剖面A）

图10 不同方位角的偏移剖面对比图 （剖面B）

4）由于多方位地震数据处理方法，目前在国际上还处于研究探索阶段，成熟的配套技术还有待于进一步完善。

[1]张晓江 .宽、窄方位角三维地震勘探采集方法研究与应用 [D].青岛：中国石油大学 （华东），2007.

[2]王聪，韦成龙 .国内外中深层海洋地震勘探技术概述 [J].气象水文海洋仪器，2012，29（2）：106～110.

[3]谢涛，杨凯，金明霞，等 .利用多方位地震采集资料预测BZ28－1油田裂缝储层 [J].中国海上油气，2011，23（3）：158～162.

[4]徐善辉，郭建 .基于HHT的海上地震数据涌浪噪声衰减技术研究 [A].中国地球物理学会 .中国地球物理 [C].北京：中国科学技术大学出版社，2012.

[5]李添才，李列，陈瑜，等.LIFT技术衰减海上近道多次波 [J].勘探地球物理进展，2010，33（2）：108～110.

[6]孙振刚，李宏图，张晓渝，等 .海洋拖缆地震资料处理关键技术 [J].天然气工业，2007，27（增刊A）：192～194.

[7]张兴岩，朱江梅，杨薇，等 .海洋资料多次波组合衰减技术及应用 [J].物探与化探，2011，35（4）：511～515.

[8]周纳，刘继勇 .非对称走时叠前时间偏移方法及应用 [J].油气地球物理，2010，8（2）：47～52.