徐照營(yíng)

(中國(guó)石油化工集團(tuán)公司石油工程地球物理有限公司河南分公司，河南南陽(yáng)473132)

春光油田位于準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起上。車排子凸起為準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起的次一級(jí)正向構(gòu)造單元，其西北以扎伊爾山為界，東以紅車斷裂帶與昌吉凹陷相接，南面為四棵樹(shù)凹陷及伊林黑比爾根山，長(zhǎng)期處于隆起狀態(tài)。車排子凸起自下而上發(fā)育地層依次為石炭系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系沙灣組、塔西河組、獨(dú)山子組、第四系西域組[1]。其中，發(fā)現(xiàn)油氣的新近系沙灣組內(nèi)部劃分為3段，巖性主要為砂泥巖互層。春光油田油氣勘探始于20世紀(jì)50年代初，近年來(lái)持續(xù)在沙灣組發(fā)現(xiàn)了一批典型亮點(diǎn)型巖性稀油油藏，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些非典型亮點(diǎn)的巖性油藏、斷層-巖性油藏等，其中巖性類油藏在春光油田占據(jù)重要地位。春光油田砂巖儲(chǔ)層厚度薄、砂泥巖互層疊置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單個(gè)砂體及油層的分布情況預(yù)測(cè)難度大，需要高保真、高分辨率、高信噪比的地震資料。而由于受表層低速層的影響，該區(qū)存在強(qiáng)低頻線性干擾，嚴(yán)重影響了地震資料的信噪比和分辨精度。前人一般是通過(guò)雙向預(yù)測(cè)法、噪聲減去法和各種濾波方法來(lái)壓制這種線性干擾波[2-8]，但這些方法，特別是濾波方法，在線性干擾波能量較強(qiáng)，頻譜特征與有效波相近時(shí)，會(huì)對(duì)有效波造成損傷。為了從根本上有效壓制線性干擾，達(dá)到改善原始單炮記錄品質(zhì)的目的，有必要在地震資料采集過(guò)程中對(duì)這種表層低頻多次波進(jìn)行壓制。

我們?cè)诖汗庥吞镘嚺抛拥貐^(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)，在分析該區(qū)低頻線性干擾特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究了在野外采集過(guò)程中壓制低頻線性干擾的方法，提出了野外采集方法和室內(nèi)處理方法相結(jié)合的解決方案。

1 表層多次波形成機(jī)理

根據(jù)以往研究，當(dāng)?shù)卣鸩ㄟM(jìn)入近地表低速層或在其中激發(fā)時(shí)，會(huì)在低速層的兩個(gè)界面之間形成多次反射/折射，從而形成表層多次波，導(dǎo)致地震記錄上出現(xiàn)強(qiáng)能量、多相位低頻線性干擾[9-11]。Horn等[12-13]在水平層狀介質(zhì)中的多次波射線路徑研究中，假設(shè)多次波總的最大反射次數(shù)為M，地層總層數(shù)為J，第j層中上行波入射至第j層頂界面時(shí)，反射次數(shù)為μj，第j層中下行波入射至第j層底界面時(shí)，反射次數(shù)為mj；約定如果一次上行波不再向下反射，則不會(huì)有任何多次波，如果一次上行波向下反射產(chǎn)生一次多次波后不再向下反射，則將有一次多次波。于是有

(1)

且有

(2)

0≤μj,mj0≤μJ

(3)

所有滿足公式(1)到公式(3)的解{μ1,…,μJ;m1,…,mJ}的個(gè)數(shù)即為多次反射波射線類型組數(shù)。

春光油田車排子地區(qū)表層由低速層、降速層和高速層3層結(jié)構(gòu)組成。低速帶厚度一般為4.0～15.0m，全區(qū)比較穩(wěn)定;降速帶厚度南北薄，中部厚，其中南部厚度在4.7～13.0m，中部在12.0～17.0m，北部在3.0～15.0m(圖1)。低速層、高速層速度相對(duì)穩(wěn)定，其中低速層速度較低，為134～355m/s，高速層速度為1600～2088m/s;降速層速度變化較大，為345～1212m/s。從各層速度可以看出，高速層頂界面及地面均為強(qiáng)波阻抗界面，具備了產(chǎn)生表層多次波的客觀條件，圖2為春光油田車排子地區(qū)表層的3層結(jié)構(gòu)和地震波在高速層頂界面與地面之間的多次反射機(jī)理示意圖。

圖1 春光油田車排子地區(qū)低、降速帶厚度(S1點(diǎn)為降速帶較厚區(qū)單炮位置;S2點(diǎn)為過(guò)渡帶單炮位置;S3點(diǎn)為降速帶較薄區(qū)單炮位置)

圖2 春光油田車排子地區(qū)表層3層結(jié)構(gòu)及多次波反射機(jī)理a 多次波①; b 多次波②; c 多次波③; d 多次波④

2 表層多次波的特點(diǎn)

2.1 低、降速層較厚區(qū)線性干擾的特點(diǎn)

研究區(qū)低、降速帶較厚區(qū)低頻線性干擾最為發(fā)育。在圖1中S1點(diǎn)(低、降速帶厚度為17.0m)處選取典型單炮記錄(高速層下1m激發(fā))，如圖3a所示，可見(jiàn)低頻線性干擾能量比較強(qiáng)，有效反射波完全被淹沒(méi)。根據(jù)線性干擾波與有效波之間在視速度、位置和能量上的差異，在t-x域采用多道識(shí)別、單道處理方法識(shí)別出低頻線性干擾，將低頻線性干擾與有效波進(jìn)行了分離，結(jié)果如圖3b所示，可見(jiàn)分離出的線性干擾頻率低，能量強(qiáng)。圖3c是分離后的單炮記錄，有效反射清晰可見(jiàn)，連續(xù)性強(qiáng);但在深層反射記錄上，低頻線性干擾與有效波同相軸曲率相近，不能完全分離。

對(duì)分離出的低頻線性干擾進(jìn)行500～700ms，700～900ms，1050～1250ms 3個(gè)時(shí)窗的頻譜分析，結(jié)果如圖4所示，可以看出3個(gè)時(shí)窗的頻率特性幾乎完全一致，主頻在11Hz左右，且不隨時(shí)間而變化。選取連續(xù)4道低頻線性干擾進(jìn)行振幅譜分析，結(jié)果如圖5所示，可以看出，1700ms以前振幅隨時(shí)間變化不大，1700ms以后振幅才隨時(shí)間增加出現(xiàn)較明顯衰減。

圖3 低、降速層較厚區(qū)低頻線性干擾分離a 原始單炮記錄; b 分離出的低頻線性干擾; c 分離后的單炮記錄

圖4 低、降速層較厚區(qū)低頻線性干擾分時(shí)窗頻譜分析a 500～700ms; b 700～900ms; c 1050～1250ms

2.2 低、降速層過(guò)渡帶與較薄區(qū)線性干擾的特點(diǎn)

在低、降速層過(guò)渡帶和較薄區(qū)域分別選取不同單炮記錄進(jìn)行分析(圖1中的S2和S3點(diǎn)處，低、降速帶厚度分別是9m和4m)，將低頻線性干擾與有效波進(jìn)行了分離，結(jié)果如圖6和圖7所示。對(duì)分離后的低頻線性干擾進(jìn)行頻譜和振幅譜分析，結(jié)果如圖8，圖9，圖10所示。

由圖7b可見(jiàn)，盡管低、降速層較薄區(qū)分離出的線性干擾并不明顯，但依然存在一定的強(qiáng)度，而且其頻率在目的層有效波優(yōu)勢(shì)頻帶內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行壓制處理會(huì)對(duì)有效波造成一定的損傷。

圖5 低、降速層較厚區(qū)低頻線性干擾振幅譜分析

圖6 低、降速層過(guò)渡帶(S2點(diǎn)處)低頻線性干擾分離a 分離前原始單炮記錄; b 分離出的低頻線性干擾; c 分離后的單炮記錄

圖7 低、降速層較薄區(qū)(S3點(diǎn)處)低頻線性干擾分離a 分離前原始單炮記錄; b 分離出的低頻線性干擾; c 分離后的單炮記錄

圖8 低、降速層過(guò)渡帶(S2點(diǎn)處)低頻線性干擾分時(shí)窗頻譜分析a 500～700ms; b 800～900ms; c 1000～1200ms

圖9 低、降速層較薄區(qū)(S3點(diǎn)處)低頻線性干擾分時(shí)窗頻譜分析a 600～700ms; b 900～1100ms; c 1300～1400ms

圖10 低、降速層過(guò)渡帶和較薄區(qū)低頻線性干擾振幅譜分析a 低、降速層過(guò)渡帶(S2點(diǎn)處); b 低、降速層較薄區(qū)(S3點(diǎn)處)

從圖8，圖9可以看出，不管是低、降速層過(guò)渡帶還是較薄區(qū)，3個(gè)時(shí)窗的頻率特性幾乎一致，過(guò)渡帶線性干擾主頻在15Hz左右，厚度較薄區(qū)線性干擾主頻接近20Hz。從振幅譜(圖10)可見(jiàn)低、降速層過(guò)渡帶和較薄區(qū)同樣存在一個(gè)振幅相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)間段。從圖8至圖10中可以看出，隨著低、降速層厚度的逐漸減小，低頻線性干擾的主頻有所提高，振幅穩(wěn)定區(qū)逐漸縮短，開(kāi)始衰減時(shí)間逐漸提前，衰減逐漸加快。

2.3 低頻線性干擾的震蕩特性

圖11為S1點(diǎn)處近地表結(jié)構(gòu)圖。在高速層頂界面下1m激發(fā)時(shí)，地震波在低、降速層中的雙層旅行時(shí)為(3.10÷225+13.80÷482)×1000×2=84.82ms，與其產(chǎn)生的低頻線性干擾的周期T=1/12=83.33ms接近一致。同時(shí)，低、降速層過(guò)渡帶和較薄區(qū)線性干擾的周期也與低、降速層的厚度和速度之比相吻合，說(shuō)明低頻線性干擾出現(xiàn)的周期是低、降速層厚度和速度之比的兩倍，進(jìn)一步證明地震波在低、降速層中的振蕩是產(chǎn)生低頻線性干擾的主要原因。

圖11 S1點(diǎn)近地表結(jié)構(gòu)

3 井深和藥量對(duì)低頻線性干擾的影響

3.1 激發(fā)井深對(duì)低頻線性干擾的影響

在研究區(qū)中部低、降速層較厚區(qū)的同一位置上，采用相同藥量(3kg)，進(jìn)行了井深分別為20m(圖12a)，26m(圖12b)，30m(圖12c)的激發(fā)試驗(yàn)。對(duì)比3個(gè)原始單炮記錄發(fā)現(xiàn)，井深為20m時(shí)，線性干擾十分明顯，有效波幾乎被全部淹沒(méi)；隨著井深的加大，這種低頻線性干擾越來(lái)越弱。通過(guò)試驗(yàn)點(diǎn)的低、降速層厚度與炸藥爆炸半徑分析可知：井深20m時(shí)，炸藥部分在高速層以下激發(fā)，部分直接在低、降速層中激發(fā)，產(chǎn)生低頻信號(hào)，且在低、降速層中長(zhǎng)時(shí)間震蕩，導(dǎo)致地震記錄出現(xiàn)強(qiáng)能量低頻線性干擾;井深26m時(shí)，炸藥藥柱頂端在高速層頂面，激發(fā)能量會(huì)部分進(jìn)入產(chǎn)生低頻線性干擾的低、降速層，出現(xiàn)相對(duì)較弱的低頻線性干擾;井深30m時(shí)，炸藥藥柱距高速層頂面較遠(yuǎn)，激發(fā)時(shí)擊穿不了高速層頂面，激發(fā)能量只有一部分通過(guò)高速層頂面透射(能量已明顯衰減)進(jìn)入低、降速層，因此記錄上的低頻線性干擾十分微弱。

圖12 相同藥量(3kg)不同深度激發(fā)效果對(duì)比a 20m; b 26m; c 30m

3.2 藥量對(duì)低頻線性干擾的影響

在研究區(qū)南部低、降速層較薄區(qū)的同一位置，采用相同井深(20m)，進(jìn)行藥量分別為4kg(圖13a)，3kg(圖13b)和2kg(圖13c)的激發(fā)試驗(yàn)。對(duì)比3個(gè)原始單炮記錄發(fā)現(xiàn)，藥量為4kg時(shí)，線性干擾十分明顯;隨著藥量的減少，低頻線性干擾明顯減弱，但藥量從3kg減少到2kg時(shí)，低頻線性干擾減弱不明顯。這是因?yàn)殡S著激發(fā)藥量的減小，激發(fā)的地震波主頻向高頻方向移動(dòng)，低頻能量相對(duì)較弱，產(chǎn)生的低頻線性干擾也較弱。

圖13 相同井深(20m)不同藥量激發(fā)效果對(duì)比a 4kg; b 3kg; c 2kg

4 表層多次波壓制方法及效果

4.1 野外采集壓制

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，低頻線性干擾的強(qiáng)弱對(duì)于激發(fā)井深變化較為敏感，對(duì)于藥量變化的敏感性相對(duì)要差些。因此，野外采集中加大激發(fā)井深并適當(dāng)減少藥量可以壓制低頻線性干擾。圖14為加大激發(fā)井深取得的效果，井深從3m加大到7m后低頻線性干擾能量明顯減弱，有效反射波清晰可見(jiàn)。

圖14 高速層下3m激發(fā)(a)和高速層下7m激發(fā)(b)效果對(duì)比

4.2 室內(nèi)處理壓制

春光油田車排子地區(qū)線性干擾波速度約1700m/s，面波發(fā)育區(qū)線性干擾速度范圍在300～700m/s。根據(jù)低頻線性干擾的頻率和衰減特點(diǎn)，在野外壓制的基礎(chǔ)上，室內(nèi)處理時(shí)利用濾波及預(yù)測(cè)反褶積等保真去噪手段壓制低頻線性干擾，得到的剖面信噪比明顯提高，低頻線性干擾得到較好壓制，可以清晰地分辨出有效反射波(圖15)。

圖15 保真去噪處理前(a)、后(b)效果對(duì)比

4.3 最終剖面效果

研究區(qū)應(yīng)用野外采集和室內(nèi)處理相結(jié)合的方法壓制低頻線性干擾后，得到的最終偏移剖面如圖16 所示，其分辨率和信噪比都較高，石炭系-二疊系界面清晰，內(nèi)幕小斷塊和巖性尖滅可見(jiàn)，達(dá)到了巖性勘探的要求。

圖16 車排子地區(qū)最終偏移剖面

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)春光油田車排子地區(qū)近地表多次波的特性分析和壓制方法研究，取得了以下認(rèn)識(shí)：①該地區(qū)低頻線性干擾不僅存在于低、降速層較厚區(qū)，而且普遍存在于過(guò)渡帶以及低、降速層較薄區(qū)，只是隨著低、降速層厚度的減小，這種低頻線性干擾的能量逐漸減弱，在單炮記錄上顯示不明顯;②隨著激發(fā)井深的增加和激發(fā)藥量的減小，低頻線性干擾減弱;③對(duì)于表層低頻線性干擾，采取野外和室內(nèi)聯(lián)合壓制的方法才能取得滿意的效果。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 沈揚(yáng),賈東,宋國(guó)奇，等.源外地區(qū)油氣成藏特征、主控因素及地質(zhì)評(píng)價(jià)—以準(zhǔn)噶爾盆地西緣車排子凸起春光油田為例[J].地質(zhì)評(píng)論，2010,56(1):51-58

Shen Y,Jia D,Song G Q，et all.Reservior-forming charaters,key control factors and geological evaluation in the area outside oil source—take the Chunguang Oilfield in Chepaizi Uplift in western Jungger Base as an example[J].Geological Review，2010,56(1):51-58

[2] 何樵登.地震勘探原理和方法[M].北京:地質(zhì)出版社，1986:397

He Q D.Seismic prospecting principle and method[M].Beijing:Geology Press,1986:397

[3] 武克奮.雙向預(yù)測(cè)法壓制線性干擾波和多次波[J].石油物探,2005，44(5):459-460

Wu K F.Strong linear interences and multiples suppression based on dual prediction model[J].Geophysical Prospection for Petroleum,2005,44(5):459-460

[4] 曾波，趙旭.噪音減去法壓制線性干擾[J].油氣地球物理,2010,8(3):12-15

Zeng B,Zhao X.Noise subtracting linear interference suppression[J].Petroleum Geophysics,2010,8(3):12-15

[5] 閆立志,景新義,李剛.F-K濾波在噪音減去法中的作用[J].海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài),2006,22(10):28-32

Yan L Z,Jing X Y,Li G.The function of F-K filter in subtraction noise attenuation method[J].Marine Geology Letters,2006,22(10):28-32

[6] 甘其剛，彭大鈞.疊前時(shí)空域線性干擾的衰減及應(yīng)用[J].石油物探,2004,43(2):123-125

Gan Q G,Peng D J.Elimidation of linear interference in time-space domain and its application[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2004，43(2):123-125

[7] 臧成印.淺海地震資料特征分析及噪音壓制技術(shù)研究[D].成都：成都理工大學(xué),2009

Zang C Y.Characteristics analysis of seismic data in beach shallow sea area and research of noise suppression[D].Chengdu: Chengdu University of Technology,2009

[8] 許勝利,林正良,費(fèi)永濤,等.地震疊前線性干擾自動(dòng)識(shí)別和壓制技術(shù)[J].油氣地質(zhì)與采收率,2005,12(2):36-37

Xu S L,Lin Z L,Fei Y T,et al.New technology of automatic identification and suppression of linear disturbance on seismic pre-stack[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2005,12(2):36-37

[9] 徐照營(yíng),徐夢(mèng)婕,譚勇.陸上地震低頻線性干擾形成機(jī)制及采集壓制方法[J].工程地球物理學(xué)報(bào),2012,6(9): 659-665

Xu Z Y,Xu M J,Tan Y.The forming mechanism and suppressing methods of low frequency linear interference wave on the earth[J].Chinese Journal of Engineering Geophysics,2012,6(9): 659-665

[10] 白旭明,李培明，邢國(guó)棟,等.低信噪比強(qiáng)線性干擾區(qū)地震采集方法探討—南鄱陽(yáng)凹陷西區(qū)地震采集方法初探[J].石油地球物理勘探,2003,38(2):122-125

Bai X M,Li P M,Xing G D.Discussion on seismic acquisition in an area having lower S/N ratio and strong linear interference:preliminary study for seismic acquisition method in west of south Boyang depression[J].Oil Geophysical Prospecting,2003,38(2):122-125

[11] 熊金良,劉洋,岳英,等.極淺海區(qū)水體地震響應(yīng)正演模擬[J].石油地球物理勘探,2006,41(3):253-257

Xiong J L,Liu Y,Yue Y,et al.Forward modeling seismic response of water body in extra-shallow sea[J].Oil Geophysical Prospecting,2006,41(3):253-257

[12] Horn F,Nechtschein S.Extension of asymptotic ray theory to linear viscoelastic media[M].Denver:Society of Exploration Geophysicists,1996:1727-1729

[13] Horn F.Efficient computation of the amplitude distance curves for multiples and converted phases in horizontally layered media[M].New Orleans:Society of Exploration Geophysicists,1998:1727-1729