海洋拖缆宽频地震资料处理技术及应用研究

李振伟，牛华伟，周静毅，全心怡，刘嘉程

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）

1 宽频地震处理技术

1.1 影响地震频谱宽度的关键因素

地震记录形成的过程，可以用褶积模型来模拟。海上拖缆采集[1]得到的地震记录可用褶积模型表示如下：

式中：S(t)表示地震记录；SS(t)表示震源信号；SG(t)表示震源鬼波；R(t)表示地层反射系数；M(t)表示多次波响应；A(t)表示地层吸收；RG(t)表示接收器鬼波；I(t)表示仪器响应。

地震波传播过程中频谱会发生变化，宽频地震技术[2-3]可以在一定程度上消除地震波传播过程中频谱的影响，恢复原始信号面貌，从而拓宽地震资料频带。地震波传播过程中，对频谱产生影响的主要因素有：气泡、鬼波、多次波、地层吸收，其中气泡和多次波处理属于常规处理范畴，宽频地震主要研究鬼波及地层吸收问题。

海上地震勘探中[4]，海面是一个强反射界面[5]，地震信号传播过程中会形成震源鬼波和接收器鬼波。地震信号先向上传播，经过海面及地层反射，被接收到就产生了震源鬼波；地震信号先经地层反射，再经过海面反射被接收到就产生了检波器鬼波（图1）。鬼波会影响地震资料频谱，造成周期性凹陷，影响地震资料分辨率。

图1 一次波和鬼波的传播路径示意图Fig. 1 Propagation path of primary wave and ghost wave

地震波在黏弹性介质中传播时，由于地层吸收能量会发生衰减，使得波形发生畸变，深部反射能量明显减弱，影响地震勘探工作。

1.2 宽频地震处理技术

宽频地震资料处理技术以鬼波压制为核心，结合拓频技术，可以改善资料频率特征，提高分辨率。

（1）鬼波压制技术

目前实际应用于生产项目的鬼波压制处理方法主要有t-x域或τ-p域预测反褶积[5]、F-K域鬼波算子矩阵反演技术、τ-p域自适应鬼波压制技术、基于格林理论的鬼波压制技术和基于逆散射级数的鬼波压制技术等。这些技术都具有各自的技术原理和适用条件或假设前提（表1）。

表1 鬼波压制技术Table 1 Ghost wave suppression technology

（2） 拓频技术[6]

Q补偿：通常用品质因子Q来描述介质吸收能力。Q值与介质吸收能力成反比，与地震波的衰减成正比。Q补偿就是从Q值的角度对地震数据进行补偿，从而提高分辨率。

反拉伸： 地震道集数据，中远偏移距由于存在拉伸形变，影响了地震信号的保真性。反拉伸技术通过统计近偏移距子波特征，对中远偏移距数据进行匹配并整形。

2 涠西探区应用

2.1 工区概况

涠洲油田目前地质需求：落实油田区圈闭精细构造，解决断层成像问题，进一步清晰刻画小断距断层，达到油藏开发阶段的精细要求，明确断层空间组合关系，为构造及沉积演化分析提供支持。以往处理成果资料普遍存在同相轴连续性差，斜坡部位反射杂乱、同相轴的接触关系模糊、断层不够清晰、断点较为模糊等问题（图2），无法满足地质需求。

针对涠洲油田目前地质需求，提出了针对性处理方法：

（1）提高信噪比与分辨率的前期处理，包括：①针对目标的叠前保幅噪音衰减处理；②精细的多次波衰减处理；③提高目标层分辨率的宽频处理。

（2）高精度速度建模与偏移成像，包括：①混合模型速度建模；②各向异性叠前深度偏移。

图2 以往资料存在的问题Fig. 2 Problems with previous data

处理的难点包括以下两个方面：①海洋拖缆采集地震资料受采集方式的影响，其子波受鬼波和气泡震荡的影响，续至相位多，在剖面上表现为虚反射较为严重，存在反射同相轴能量不聚焦，标志层反射不突出等现象。本次处理三维地震资料枪、缆沉放较浅（7 m、6 m），电缆鬼波到达时间8 ms左右，鬼波和一次波重叠在一起，因此，浅水区拖缆资料的鬼波压制是本次攻关处理的一大难点。②本次拖缆采集的原始地震资料枪缆沉放较浅，低频有效信号较弱。同时，由于低频涌浪等干扰的影响，使得低频端资料信噪比极低。低频信号对于落实砂体边界、实现特殊岩性体的保真成像、获得强阻抗地层界面下地层成像、改善断层成像、改善深层成像、改善基底成像都至关重要。因此，开展保护低频有效信号的叠前干扰压制技术是本次攻关处理的一大难点。

根据处理的重点和难点，制定了如下技术对策：

（1）开展高保真叠前干扰波压制：工区高部位存在干扰波，并且低频信息不够丰富，本次处理采用了能够有效压制低频端干扰波同时保护低频端有效信号的低频噪音衰减技术。三维干扰波压制方法对高频弱振幅信号有很好保护，对开展精细层位解释及砂体的有效刻画有重要作用。

（2）开展水平缆鬼波压制：针对工区拖缆采集枪缆沉放6 m、7 m的参数特点，鬼波和反射波混叠在一起。本次处理采用了稀疏τ-p域自适应鬼波压制方法，可以有效消除拖缆采集地震资料的鬼波影响，能够为宽频处理打下良好基础。鬼波压制技术的应用对地震波组资料改善较大，尤其会放大低频信号能量，频谱上表现为高频信息被弱化。

（3）开展浅水区复杂多次波组合压制：涠西工区受海底和T2不整合面两个强反射层影响，导致多次波普遍发育，目的层有效地震信号与多次波重叠、相互干涉，多次波的普遍存在对有效信号的波形及振幅特征造成直接的影响，甚至还会带来构造假像。需要根据不同类型多次波干扰的特征及分布规律，分阶段、分步骤、循序渐进地实现对多次波干扰的有效去除。本次处理采用了浅水多次波结合三维水面多次波压制方法，可以恢复地下地层真实反射形态、消除虚假构造，恢复地层的真实振幅特征，提高成像的可靠性。

（4）开展针对目的层弱振幅能量恢复处理：研究区中浅层存在强屏蔽层对地震波能量及频率有吸收衰减影响，导致与三号断层相接的地层能量较弱。本次处理采用了弱振幅能量恢复技术，可以有效恢复弱反射信号，提高目的层的能量。

本次宽频处理流程如下（图3），其中包含宽频处理特色步骤，主要包括：低频噪音衰减、检波器鬼波衰减、Q补偿[7]和反拉伸[8-10]。

2.2 应用效果

图4～图8展示了宽频处理与常规处理的剖面与切片对比。可以明显看到：宽频处理成果在不整合面之上，有效压制了虚假反射，地层分辨率明显提升；断块区地层及断层反射结构更清晰，有助于开展精细的构造解释，落实构造圈闭。

图3 宽频处理流程Fig. 3 Broadband processing flow

图4 常规处理剖面，主测线3309Fig. 4 Conventional section, main line 3309

图5 宽频处理剖面，主测线3309Fig. 5 Broadband section, main line 3309

图6 常规处理剖面，主测线3370Fig. 6 Conventional section, main line 3370

图7 宽频处理剖面，主测线3370Fig. 7 Broadband section, main line 3370

图8 常规处理效果（左），宽频处理效果（右），1 410 ms时间切片Fig. 8 Conventional result (left), broadband result (right), time slice at 1 410 ms

图9、图10展示了宽频处理与常规处理的频谱对比，浅层老资料频宽为10～60 Hz，宽频处理频宽为5～65 Hz，拓宽频段约20%；中深层老资料频宽为6～47 Hz，宽频处理频宽为4～61 Hz，拓宽频段约39%。

图9 宽频处理与常规处理频谱对比，时窗：500～1 500 msFig. 9 Spectrum comparison of broadband processing and conventional processing, time window: 500～1 500 ms

图10 宽频处理与常规处理频谱对比，时窗：2 000～3 500 msFig. 10 Spectrum comparison of broadband processing and conventional processing, time window: 2 000～3 500 ms

3 结论

（1）海上拖缆地震资料宽频处理技术以鬼波压制为核心，结合Q补偿以及其他拓频方法，可改善资料频率特征，提高分辨率。宽频带可产生更尖锐子波，为薄层和地层圈闭等重要目标体的高分辨率成像提供全频带基础数据。

（2）针对涠西工区存在的地质问题，采用了宽频处理技术，处理成果与以往结果相比，地震数据品质明显改善：拓宽了地震信号频带，提高了资料信噪比和横纵向分辨率，信噪比提高，波组关系清晰合理，断层断面波清晰，交切关系明确，地层连续性提高，相互接触关系明晰，大大提高地震资料的可靠性。