李美，趙玉華，王永剛

高斌 （中石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司長(zhǎng)慶項(xiàng)目部，陜西 西安710018）

許建權(quán) （中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州730020）

LD地區(qū)屬于鄂爾多斯盆地西南部巨厚黃土塬區(qū)。表層被巨厚的第四系黃土覆蓋，地震地質(zhì)條件較復(fù)雜，地形起伏劇烈，激發(fā)接收條件差，原始地震資料信噪比很低。該區(qū)2000年以前主要以溝中彎線為主，2003年以后陸續(xù)進(jìn)行了溝塬連接線采集。2005年以后開(kāi)展黃土山地直測(cè)線和非縱測(cè)線地震勘探，剖面品質(zhì)有了大幅提升，取得了較為豐富的地質(zhì)成果。近年來(lái)不斷優(yōu)化觀測(cè)方式及采集參數(shù)，加大覆蓋次數(shù)，提高了地震波下傳的能量，野外地震資料的品質(zhì)顯著提高。

目前在該地區(qū)已形成了成熟的配套技術(shù)和處理流程，并取得了良好的應(yīng)用效果。但是，該區(qū)勘探程度低，目的層段埋深大，地震波能量弱，地震資料信噪比低，使得地震資料預(yù)測(cè)該區(qū)目的層二疊系山西組一段 （Psx1）、石盒子組八段 （Psh8）砂體及含氣性困難較大。因此，筆者開(kāi)展了該區(qū)精細(xì)地震資料處理研究，尤其是目的層段的高分辨率處理方法研究。

1 影響地震數(shù)據(jù)分辨率的因素

影響地震數(shù)據(jù)分辨率的因素主要有以下幾個(gè)方面：①地下地質(zhì)因素，即巖石的吸收、表層影響、薄互層結(jié)構(gòu)、層間反射等；②數(shù)據(jù)采集因素，即激發(fā)接收條件、觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、儀器性能等；③數(shù)據(jù)處理與解釋因素，即動(dòng)靜校正、噪聲衰減、反褶積、偏移、資料解釋等。

LD地區(qū)受地震地質(zhì)條件影響，靜校正問(wèn)題突出，野外采集的地震資料品質(zhì)較差，折射波、面波等多種干擾嚴(yán)重，降低了地震資料的信噪比。在子波相同的條件下，信噪比越低，分辨率也就越低。工區(qū)表層結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜、低降速帶橫向變化劇烈，這種變化將導(dǎo)致不同記錄道的子波特性變化很大，從而影響地震信號(hào)最終的分辨率。而巨厚黃土對(duì)地震波的能量吸收嚴(yán)重，相位發(fā)生畸變，頻率變低，且高頻部分比低頻部分衰減更快，淺層比深層衰減更快，嚴(yán)重降低了地震資料的分辨率。

2 提高分辨率的處理思路

針對(duì)上述影響因素，將保幅處理貫穿于整個(gè)處理過(guò)程。做好真振幅恢復(fù)處理，逐步消除與地質(zhì)信息無(wú)關(guān)的振幅信息，保持振幅在時(shí)間和空間上的相對(duì)變化趨勢(shì)，以反映地震波在地層中傳播能量的相對(duì)變化關(guān)系，即AVO（振幅隨偏移距的變化）響應(yīng)特征。以提高原始數(shù)據(jù)的信噪比為主要目標(biāo)，為提高分辨率處理提供良好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

李慶忠院士曾指出：信噪比是分辨率的基礎(chǔ)，分辨率是由信噪比所定義的[1]。LD地區(qū)地震資料的顯著特點(diǎn)就是信噪比低，精細(xì)的靜校正能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的同相疊加，在提高信噪比的同時(shí)提高分辨率是疊前提高分辨率的前提。

針對(duì)LD地區(qū)黃土塬地貌，采用了初至層析反演＋初至波剩余靜校正的方法解決了基礎(chǔ)靜校正問(wèn)題，再輔以速度分析與剩余靜校正的迭代處理求取剩余靜校正，較好地解決了靜校正問(wèn)題。噪聲是提高分辨率的最大障礙，它使得利用反褶積方法拓寬頻帶受阻。信噪比越低，反褶積效果越差。而多數(shù)去噪方法具有濾波性質(zhì)，壓制噪聲的同時(shí)，也損失了信號(hào)的頻率成分，從而導(dǎo)致頻帶變窄，分辨率降低。在有噪聲的情況下，地震記錄的信噪比（Rs/n） 和分辨率（α）通常由下式來(lái)定義：

式中：Gs（ω）、Gn（ω）分別為信號(hào)和噪聲的譜；ω＝2πf，為圓頻率。如果信號(hào)和噪聲是帶限的，式（1）、（2）的積分區(qū)間為帶寬，否則為從式（1）、（2）可以看出，信噪比越高，分辨率也就越高。

反褶積是提高分辨率的主要處理手段。由于信號(hào)是帶限的，中頻段能量分布較強(qiáng)，在低頻段和高頻段能量分布較弱；如果噪聲是白噪，反褶積后低頻段和高頻段噪聲將會(huì)放大，從而使信噪比降低。從式 （1）、（2）看，當(dāng)信噪比降低到一定程度時(shí)，分辨率會(huì)降低。因此，利用反褶積拓寬信號(hào)頻帶是受原始信噪比制約的。因此，LD地區(qū)開(kāi)展疊前保幅去噪是保證反褶積效果的關(guān)鍵。該次研究采用多域多系統(tǒng)組合去噪思路，根據(jù)噪聲和信號(hào)在不同頻帶內(nèi)特征不同的特點(diǎn)，采用時(shí)頻分析手段分時(shí)分頻去噪，不損失有效信號(hào)在該頻帶范圍內(nèi)的頻率成分，實(shí)現(xiàn)保真去噪，為反褶積提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[1～5]。

3 組合反褶積提高分辨率

一般來(lái)說(shuō)，反褶積的主要目的在于分離子波與反射系數(shù)序列，它的作用有3個(gè)方面：一是提高地震剖面的分辨率，以便能對(duì)薄層進(jìn)行分辨；二是對(duì)子波和相位進(jìn)行一致性處理，消除地震剖面橫向上子波、相位的差異；三是對(duì)剖面的相位進(jìn)行處理 （最小相位化或零相位化）。

LD地區(qū)的目的層主要為Psx1、Psh8內(nèi)幕反射。由于黃土塬區(qū)地震資料頻率低、主頻在25Hz左右，單一的反褶積很難把頻率提到夠高，除非是犧牲信噪比。而組合反褶積技術(shù)可以在保證信噪比的前提下逐步提高分辨率。子波處理的目的之一就是要將混合相位的子波歸整到統(tǒng)一的相位。通過(guò)波形一致性處理，不僅分辨率有所提高，同時(shí)也保持了地震記錄的信噪比，從而做到統(tǒng)一子波、時(shí)間對(duì)齊和同相疊加。

Psx1、Psh8目的層頻率高、能量弱，極易被上覆和下伏的強(qiáng)能量所淹沒(méi)，反褶積方法的選取在提高深層致密薄砂巖儲(chǔ)層的成像精度方面起到了至關(guān)重要的作用。從圖1的攻關(guān)試驗(yàn)分析，地表一致性反褶積是一種多道統(tǒng)計(jì)的反褶積，具有算子穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，它不但具有壓縮子波的作用，而且對(duì)子波相位有一定的調(diào)整作用；地表一致性預(yù)測(cè)反褶積＋脈沖反褶積使目的層頻率提高，但會(huì)導(dǎo)致目的層信噪比降低和假分辨率現(xiàn)象；在兼顧信噪比和分辨率的前提下，地表一致性預(yù)測(cè)反褶積＋預(yù)測(cè)反褶積優(yōu)于地表一致性預(yù)測(cè)反褶積＋脈沖反褶積，但沒(méi)有地表一致性預(yù)測(cè)反褶積＋Q補(bǔ)償效果好；由于Q補(bǔ)償是一種補(bǔ)償大地吸收衰減效應(yīng)的技術(shù)，它不僅可以補(bǔ)償振幅衰減和頻率損失，使地震剖面的淺、中、深層反射波波形基本一致，中、深層的高頻部分得到加強(qiáng)，頻譜被拓寬，使其恢復(fù)原來(lái)的地震波形態(tài)[6]，而且可以改善地震記錄的相位特性，從而改善地震同相軸的連續(xù)性，提高弱反射波的能量和地震資料的信噪比和分辨率。因此，該次研究選用地表一致性預(yù)測(cè)反褶積＋Q補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

圖2為L(zhǎng)D地區(qū)Q補(bǔ)償前后單炮、自相關(guān)及頻譜對(duì)比圖，圖3為Q補(bǔ)償前后的疊加剖面對(duì)比及合成記錄標(biāo)定。圖2、3綜合顯示地表一致性預(yù)測(cè)反褶積＋Q補(bǔ)償后，地下反射層高頻成分得到恢復(fù)，振幅能量關(guān)系保持良好，子波壓縮效果明顯，分辨率提高，一致性得到加強(qiáng)，與合成記錄符合程度更高。

圖1 LD地區(qū)疊前反褶積方法試驗(yàn)

由于對(duì)子波和反射系數(shù)進(jìn)行了各種假設(shè)，加上噪聲的影響，疊前反褶積處理后，仍然留下剩余子波影響信號(hào)。因此，在疊后需考慮如何消除剩余子波。而改造剩余子波特性是提高分辨率的又一重要途徑。針對(duì)LD地區(qū)Psx1、Psh8目的層頻率高、能量弱的問(wèn)題，疊后采用零相位反褶積進(jìn)一步提高高頻能量及弱反射。零相位反褶積采用分頻濾波器對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，然后利用振幅均衡的手段，把各頻率成分的信號(hào)均衡到同一水平上，再相加輸出，從而達(dá)到在有效頻率范圍內(nèi)展寬頻帶，并且只改變振幅譜，不改變相位譜，滿足了深層致密砂巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的需求。圖4為L(zhǎng)D地區(qū)疊后零相位反褶積處理前、后剖面對(duì)比，可見(jiàn)目的層頻率提高、弱能量加強(qiáng)。

圖2 LD地區(qū)Q補(bǔ)償前 （a）、后 （b）單炮、自相關(guān)及頻譜對(duì)比

圖3 LD地區(qū)Q補(bǔ)償前 （a）、后 （b）合成記錄標(biāo)定及疊加剖面段

通過(guò)上述研究，針對(duì)LD地區(qū)上古生界薄砂體目的層，設(shè)計(jì)了提高分辨率的處理流程：反褶積前數(shù)據(jù)→地表一致性預(yù)測(cè)反褶積→Q補(bǔ)償→疊后零相位反褶積。

圖4 LD地區(qū)疊后零相位反褶積處理前 （a）、后 （b）剖面對(duì)比

4 處理效果分析

為了進(jìn)一步論證組合反褶積在提高分辨率后同相軸的準(zhǔn)確性，將時(shí)深標(biāo)定后的M井投影到測(cè)線上。從圖5可見(jiàn)，Psq5、Psx1、Psx2、Psh7和Psh8同相軸都比較清晰，尤其是Psx1、Psh8和Psq5的橫向分辨率都明顯提高，更容易追蹤，提高了Psh8和Psx1致密砂巖的刻畫(huà)能力，且與合成記錄符合更好，沒(méi)有出現(xiàn)假頻。地震資料成像精度顯著提高，主頻由以往的30Hz左右提高到35～40Hz，突出了深層致密薄砂層的反射特征。

圖5 LD地區(qū)組合反褶積處理效果分析

5 結(jié)語(yǔ)

筆者主要從LD地區(qū)靜校正問(wèn)題突出、信噪比低、分辨率低的難點(diǎn)出發(fā)，闡述了信噪比是提高分辨率的基礎(chǔ)這一觀點(diǎn)，指出保幅處理應(yīng)貫穿于致密砂巖地震資料處理的過(guò)程中，在逐步提高信噪比的基礎(chǔ)上，形成了一套針對(duì)該區(qū)深層致密砂巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)目標(biāo)的疊前、疊后組合反褶積技術(shù)，成果數(shù)據(jù)主頻由以往的30Hz左右提高到35～40Hz，使上古生界薄砂體儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)精度由以往的12m提高到8m左右，突破了LD地區(qū)黃土塬地震勘探的技術(shù)瓶頸。

[1]熊翥 .復(fù)雜地區(qū)地震數(shù)據(jù)處理 [M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

[2]李慶忠 .走向精確勘探的道路 [M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[3]熊翥 .地震數(shù)據(jù)精細(xì)處理 [M].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[4]余景奎 .提高分辨率處理的幾種途徑 [J].特種油氣藏，2005，12（5）：38～41.

[5]俞壽朋 .高分辨地震勘探 [M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[6]嚴(yán)紅勇，劉洋 .地震資料Q值估算與反Q濾波研究綜述 [J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2011，26（2）：606～615.