南海北部某区块地震资料处理关键技术

丁龙翔，李福元，张宝金

(中国地质调查局广州海洋地质调查局 国土资源部海底矿产资源重点实验室，广东 广州 510075)



南海北部某区块地震资料处理关键技术

丁龙翔，李福元，张宝金

(中国地质调查局广州海洋地质调查局 国土资源部海底矿产资源重点实验室，广东 广州 510075)

南海北部某区块的调查重点是查明中生界老地层分布情况，由于诸多地质地形因素，地震采集的资料普遍存在气泡效应、强能量鬼波、多次波异常发育等特点。为了解决中深层有效反射能量弱、频带分布窄、构造成像模糊的问题，采用了几项具有针对性的关键技术对地震资料进行处理。在信号处理方面，研究了新的气泡效应压制方法及引入单缆去鬼波方法来拓宽资料频带，提高分辨率；在去复杂多次波方面，引入了确定性水层去除多次波方法，并结合以往的SRME方法、Radon类方法等形成了一套串联综合去多次波方法。应用实例表明，这几项关键新技术明显提高了中深层地质目标体成像效果。

南海北部；气泡效应压制；单缆去鬼波；串联组合去多次波

1　引　言

中深层地震资料通常存在反射信号弱、照明度低、信噪比低等特点[1]，对地震资料构造单元解释、沉积相划分带来不利影响，主要原因有两点：第一是由于几何扩散、大地吸收等的影响，地震波向下传播能量随之降低，信噪比也降低；第二是受地震采集方式的影响，浅部地层结构简单，地层产状变化不大，资料信噪比一般比较高，而中深层地层产状变化大，地质构造复杂，中深层照明度低，反射信号弱，有效覆盖次数也低，最终叠加成像能量弱，波组特征不明显，品质不如浅层。这些均是处理中必须面对的问题。

本区块资料处理的第一个问题是初叠剖面上存在严重的气泡效应[2]，这不仅影响了剖面的视分辨率，而且对后面的处理也不利，所以采用新的Debubble技术来消除气泡影响。除此之外，海洋拖缆地震采集分辨率的一个重要限制因素就是鬼波，主要由于上下行波的相互干涉造成陷波点对资料的频谱产生破坏，频带变窄，剖面上出现多个相位，波组特征不清楚，不利于地震解释，本文将引入新的单缆去鬼波方法来压制鬼波[3,4]。

本区块资料处理的第二个问题是海上地震资料的常见问题[5,6]，即各类型多次波严重发育，中深层地震资料信噪比低，此时提高信噪比的首要任务是去除多次波干扰。2D的SRME技术已经成为去除自由表面多次波的主流方法，但是对于浅水区域，短周期的多次波常常会由于近道插值预测不准确而无能为力；同时，X-T或者TAUP域的预测反褶积常被用来衰减浅水多次波，但是却经常会伤害与水层周期相近的有效波。与以往去多次波方法[7-16]不同的是，本文在以往方法的基础上引入了确定性水层多次波衰减方法[17-19]，将其与上述几种方法结合，取长补短、串联结合来对本工区的复杂的多次波进行压制。

本文针对南海北部区块中深层分辨率问题以及信噪比问题，研究并采用一系列关键技术来提高中深层的成像问题，取得了很好的效果。

2　气泡效应去除及鬼波压制

本区块的主要研究重点是中深层老地层成像。为了识别老地层，首先要提高剖面的整体分辨率，为此在信号处理方面笔者通过去除气泡效应的方式来拓宽频谱，提高分辨率；然后在此基础上，进一步引入新的去鬼波模块来弥补陷波点造成的频率缺失。

2.1气泡效应去除应用

气枪震源激发通常产生一个长周期的信号，伴有很多随时间振幅衰减的旁瓣，然而与地下地质构造有重要关联的是主瓣部分，这一系列的旁瓣在地震剖面上被视为气泡效应。本次处理使用Debubble技术来去除这种气泡效应，其实质是将一个窄带的、鸣震的信号转化为宽频的、压缩的子波，进而提高地震的分辨率。其过程类似于反褶积，与反褶积不同的是，本次使用的Debubble过程并不依赖于地震反射信息本身，所以被放在处理的第一步进行，这样做的优点是能够更好地配合后续的去鬼波流程，并且尽可能地规避多次波自适应相减中的“误伤”有效波现象。图1为去除气泡效应前后的道集对比图。从图1(a)和图1(b)中可以看出，去除气泡后，分辨率得到提高，能量更为聚焦；在图1(c)中，红色为去除气泡前，黄色为去除气泡后，从图1(c)中可以看出气泡的“长尾巴”得到了很好的压制。图2为去除气泡前后的一段叠加剖面对比，其中图2(a)的红色十字叉处为气泡效应。从图2中可以看到，消除气泡后，视分辨率得到了提高。

图2　叠加剖面对比去除气泡效应前后对比Fig.2　Stack section before and after debubble

图3　检波点鬼波去处前后剖面及频谱Fig.3　Stack section before and after deghost and frequency

2.2单缆去鬼波方法及应用

SSD是Single Streamer Deghost的简称，即单缆去鬼波。它主要通过F-K谱重构分解上下行波，从而分离鬼波。SSD开始被用作斜缆上，而水平缆可看作斜缆的一种特殊形式。本次应用SSD压制了检波点端的鬼波，通过弱化陷波点效应达到了拓宽资料的频谱目的，合理补充了原始资料的低频成分，对深层的成像起到了积极的作用。

图3是去鬼波前后的剖面和频谱对比图。从图3(a)和图3(b)中可以看出，去鬼波后基底深层能量更为聚焦；从图3(c)中可以看出，鬼波在频谱中特有的陷波点得到了合理的填补平滑。

3　多步串联去除多次波

消除多次波始终是海上地震资料处理的重点和难点。本工区由于区域跨度较大，水深及地下构造都有较大的差异，因此多次波的类型及特征也比较复杂，针对不同特征的多次波要使用相应的配套压制技术。

3.1DWD方法压制多次波

DWD是Deterministic Water-layer Demultiple的简称，即确定性水层多次波去除。它是一种模型驱动的非线性多次波预测与压制技术，用来预测简单多次波和PEGLEG。与传统反褶积压制多次波方法相比，避免了反褶积对资料造成的“伤害”；与SRME(自由表面相关多次波去除)相比，对近道要求更低，更易于实现，对于浅水环境，DWD比SRME更有优势。简单来说，DWD通过TAUP域的周期性，对水层进行重新定义，巧妙地避免了插值不准确的困扰。图4为TAUP域的去除示意图，其中图4(a)为原始数据，图4(b)为DWD后的结果，图4(c)为最终自适应相减后确定的水层多次波。从图4可以看出，DWD较好地压制了多期的水层鸣震多次波。

3.2SRME方法压制多次波

SRME是英文Surface Related Multiple Elimination 的缩写，即地表相关多次波压制。SRME的基本原理是利用数据自身进行时空域褶积来预测多次波，该方法的主要特点是利用数据本身预测多次波，即为数据驱动的，它不需要预设地下介质的任何信息，因此处理过程中的人为干预少，既可以使多次波处理提前到处理的最初阶段，又可以减少人为因素带来的有效波损失。从处理效果看，当多次波的速度和一次波的速度不易区分时，该方法的处理效果明显优于高精度Radon变换，特别是对近偏移距多次波的处理较好。

图5为SRME压制多次波的效果图。从图5可以看出，SRME处理后多次波能量明显减弱，但由于SRME技术对中远偏移距的多次波预测有限，所以在经过SRME处理后的数据上仍然有部分多次波残留。

3.3高精度Radon变换压制多次波

SRME能够压制掉简单的海底多次波，但是对于崎岖海底以及之下地层的多次波则没有很好的效果，此时需利用多次波与一次反射之间速度的差异来分离和压制多次波。首先拾取有效反射的速度，并做动校正，则动校正后有效反射被拉平，而多次波因动校不足其同相轴仍然弯曲；然后根据这个倾角差异通过Radon滤波可以压制掉远道的低视速度多次波能量。图6为CMP道集上多次波衰减的前后对比图。从图6中可以看出，经过SRME衰减遗留下来的多次波残余能量被较好地压制。

3.4剩余多次波衰减技术

Radon滤波衰减了远偏移距的多次波能量，残留了近偏移距的多次波能量，最后利用近偏移距上道能量比远偏移距明显高的特征，通过衰减大值能量方法来压制这些大值干扰。图7为CMP道集前后压制剩余多次波效果图。从图7中可以看出，一些残余的顽固多次波被较好地衰减，剖面信噪比得以提高，一些复杂的绕射多次波得以较好的压制。

图4　DWD在去除多次波前后道集对比Fig.4　The difference of CMP gather before and after DWD

图5　SRME在去除多次波前后道集对比　Fig.5　The difference of CMP gather 　before and after SRME

图6　高精度Radon变换压制多次波前后道集对比Fig.6　The difference of CMP gather before and after Radon

图7　剩余多次处理前后CMP道集对比　Fig.7　The difference of CMP gather 　before and after Radon

图8　某测线多步压制多次波的叠加效果Fig.8　Results about multi-step demultiple in one line

图8为多步压制多次波的叠加效果图。从图8中可以看出，剖面上多次波能量基本消除掉，剖面变得均匀，4～8 s处深层有效信号得以凸显，可以清晰地看见残留古火山。

4　结　语

针对南海北部某区块中深部成像实际存在的一些问题，本次地震资料处理通过应用了几项关键性技术进行了针对性处理，在分辨率方面，气泡和鬼波压制技术消除了剖面上的“多相位”，丰富了低频信息，一定程度上补偿了鬼波陷波的影响，使得剖面反射相位更单一，波组特征更明显；在信噪比方面，多步串联去多次波方法很好地压制了各种类型的多次波。通过关键技术在南海北部区块的应用，明显改进了对中深层地质目标体成像的效果，提高了剖面的处理质量。

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Key Techniques of Seismic Data Processing in One Block of Northern South China Sea

Ding Longxiang，Li Fuyuan，Zhang Baojin

(MLRKeyLaboratoryofMarineMineralResources,GuangzhouMarineGeologicalSurveyofChinaGeologicalSurvey,GuangzhouGuangdong510075,China)

The main task of the northern South China Sea block is to investigate the deep old layers, due to the geological and topographical factors, seismic acquisition data have bubble effect, strong energy ghost wave, multiple abnormal development and so on. In order to solve the problems such as weak reflection energy, narrow bandwidth and unclear structure imaging of mid-deep layers, we used a serious of targeted key methods: specifically in signal processing, developing the new debubble method and the introduction of single streamer deghost method has broaden the data frequency band and improved the data resolution. Specifically in complicated multiples removal, the introduction of deterministic water-Layer demultiple method, combined with SRME, Radon and so on, form a series connection of multiple removal routine. According to the application of the real data，the specific key technology has apparently improved the quality of the imaging of deep northern geological target.

northern South China Sea; debubble; single streamer deghost; series connection of multiple removal

1672—7940(2016)04—0491—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.04.015

国家863计划项目(编号：2013AA092501)

丁龙翔(1988-)，男，助理工程师，主要研究方向为地震数据处理。E-mail: dlx503@163.com

P631.4

A

2016-01-08