汪小將陳寶書張金淼楊 鍇

（1．中海油研究總院； 2．同濟大學）

中深層成像多次聚焦共反射面元疊加技術研究及應用*

汪小將1陳寶書1張金淼1楊 鍇2

（1．中海油研究總院； 2．同濟大學）

針對現(xiàn)有地震資料中深層照明度低、反射信號弱、信噪比差等問題，基于傍軸射線及菲涅耳帶理論，提出并研發(fā)了多次聚焦共反射面元疊加技術。該技術可以在室內(nèi)處理方面大幅度增加地下尤其是中深層共反射點覆蓋次數(shù)，有效增強中深層弱反射信號、提高信噪比，改善中深層地震資料品質(zhì)。應用結果表明，相對于常規(guī)共反射面元疊加技術，多次聚焦共反射面元疊加技術在屬性參數(shù)搜索、傾角歧視、中遠偏移距時距曲線精度以及是否輸出疊前道集等方面都具有明顯的優(yōu)勢，且在南海瓊東南盆地深水區(qū)地震資料處理應用中取得了良好效果。

中深層；多次聚集共反射面元疊加；技術優(yōu)勢；應用效果；瓊東南盆地深水區(qū)

中深層地震資料往往存在反射信號弱、信噪比低等問題，對地震資料解釋和構造單元、沉積相劃分等勘探研究工作帶來不利影響，其原因主要有：①地震波向地下傳播受幾何擴散、大地吸收等影響，能量逐漸降低，信噪比也隨之降低；②受地震采集方式的影響，淺層地層結構簡單、地層產(chǎn)狀變化不大，地震資料信噪比一般都比較高，而中深層地層產(chǎn)狀變化大、地質(zhì)構造復雜，常規(guī)地震采集資料的中深層照明度差，造成中深層反射信號弱［1-3］；③常規(guī)地震資料處理多次覆蓋技術是建立在基于水平層狀介質(zhì)的共中心點疊加理論基礎之上，水平層狀介質(zhì)條件下共中心點道集基本能反映同一反射點信息，而當下伏地層產(chǎn)狀變化時，共中心點道集是來自不同反射點信息，且地層埋藏深度越大，產(chǎn)狀變化越大，反射點偏差就越大，造成中深層反射點實際有效覆蓋次數(shù)較低，最終疊加成像能量弱、品質(zhì)差。

目前的疊前偏移處理技術可以將來自不同反射點的信息偏移到真實位置，但前提是需要精確的速度模型，而目前的速度模型是基于水平層狀介質(zhì)假設條件下求取得到的，其精度難以滿足要求。因此如何避開速度模型難題，增加中深層共反射點覆蓋次數(shù)，成為改善中深層成像品質(zhì)的重要研究方向［4］。為此，筆者提出并研發(fā)了不依賴于速度模型的多次聚焦共反射面元疊加技術，該技術基于傍軸射線與菲涅耳帶理論［5］，從處理技術角度實現(xiàn)了覆蓋次數(shù)大幅增加，并在實際地震資料處理應用中使中深層成像品質(zhì)得到了明顯改善。

1 方法原理

多次聚焦共反射面元疊加技術的提出是基于傍軸射線與菲涅耳帶理論［6］。地震波的能量從激發(fā)點傳播到接收點不是沿著一根射線傳播的，而是沿著以這根射線為中心的一個鄰域傳播的，地震波能量的分布是以中心射線向兩邊逐漸衰減。根據(jù)傍軸射線理論，只要是菲涅耳帶半徑內(nèi)的地震波能量，由于其相位差不超過π／2，所以都可以同相疊加。據(jù)此提出了從共反射點（CRP）疊加到共反射面元（CRS）疊加的概念［7-8］。

為描述共反射面元時距曲線，即得到CRS疊加面，筆者引入了描述CRS時距曲線的3個特征波屬性參數(shù)：NIP（Normal Incident Point）波曲率半徑Rnip、Normal波曲率半徑Rn、中心零炮檢距射線在地面出射時的出射角α（圖1）。有了這3個特征波屬性參數(shù)，根據(jù)式（1）就可以得到描述R點處的CRS時距曲線，據(jù)此即可在疊前數(shù)據(jù)空間建立反射點R處的CRS疊加面，實現(xiàn)CRS疊加。

圖1 描述CRS時距曲線特征波屬性參數(shù)示意圖

圖2 三維數(shù)據(jù)空間：由一段圓弧形反射對應的CRP軌跡組成的CRS疊加曲面（引自Hubral［6］，1999）

圖2是以常速鹽丘模型為例，展示了反射點R的CRP軌跡及對應的共反射面元（圖中粗線畫出的弧段CR為關于R的共反射面元）的CRS疊加曲面，可以看出從CRP疊加到CRS疊加，其覆蓋次數(shù)得到了大幅度增加。

2 技術優(yōu)勢

與傳統(tǒng)共反射面元疊加技術相比，多次聚焦共反射面元疊加技術有以下4個方面的優(yōu)勢：

1）在屬性參數(shù)搜索方面，傳統(tǒng)CRS疊加技術是在疊后數(shù)據(jù)上進行屬性參數(shù)搜索，處理后只能輸出疊加成像結果，不能輸出疊前道集；而多次聚焦CRS疊加技術是在疊前數(shù)據(jù)空間進行屬性參數(shù)搜索，不僅能輸出疊加成像結果，同時也能輸出疊前道集，這樣可以為疊前偏移成像及其他特殊處理提供高品質(zhì)道集。

2）在傾角歧視方面，傳統(tǒng)CRS疊加技術在屬性參數(shù)搜索方面是以最大能量為原則，當疊后剖面上存在2組不同角度反射波相互交叉時，能量強的一組反射波相對得到增強，而能量弱的另一組反射波則相對被壓制，因此存在著傾角歧視現(xiàn)象；而多次聚焦CRS疊加技術則在應用過程中結合偏移和反偏移技術克服了傾角歧視問題。

3）在描述時距曲線精度方面，傳統(tǒng)CRS疊加技術由于其特征波屬性參數(shù)是在疊后零偏移距剖面搜索得到，屬性參數(shù)所表達的時距曲線在近偏移距與實際曲線吻合得較好，但在中遠偏移距時誤差會越來越大，因而其構建的CRS疊加曲面精度不高，疊加成像品質(zhì)改善有限；而多次聚焦CRS疊加技術由于其特征波屬性參數(shù)是在疊前數(shù)據(jù)空間搜索得到，屬性參數(shù)所表達的時距曲線與實際時距曲線吻合度較好，因而其所構建的CRS疊加面比較準確，疊加后成像效果改進明顯。

4）在輸出道集方面，傳統(tǒng)CRS疊加技術僅能輸出地震數(shù)據(jù)疊加結果；而多次聚焦CRS疊加技術則可輸出高信噪比的疊前道集，而且進一步進行疊前偏移成像等后續(xù)處理即可得到更高信噪比及成像精度的處理成果。

圖3為4種不同疊加成像方式結果比較，可以看出：常規(guī)CMP疊加信噪比低；傳統(tǒng)CRS疊加信噪比有所提高，但反射細節(jié)特征缺失，且存在傾角歧視現(xiàn)象；多次聚焦CRS疊加結果剖面信噪比提高明顯，且剖面細節(jié)保持較好；多次聚焦CRS疊加結合偏移和反偏移處理結果剖面信噪比不僅大幅提高，且斷面波、繞射波得到很好保持，有效克服了傾角歧視現(xiàn)象。

3 應用效果分析

基于所研發(fā)的多次聚焦CRS疊加處理技術，在南海瓊東南盆地選擇部分中深層地震資料品質(zhì)差的靶區(qū)開展了處理應用研究，并建立了一套適合該地區(qū)地震資料特點的提高中深層成像品質(zhì)的處理流程（圖4）。

圖5為瓊東南盆地某測線多次聚焦CRS疊加處理前后炮集比較，可以看到只經(jīng)過常規(guī)處理后的炮集，其中深層信噪比較低，反射信號弱；而將該炮集經(jīng)多次聚焦CRS疊加技術處理后，其中深層信噪比顯著提高，之前湮沒在噪音中的弱有效信號得到了明顯增強。

圖3 不同疊加成像方式比較

圖4 瓊東南盆地中深層地震成像處理技術流程

圖5 瓊東南盆地多次聚焦共反射面元疊加技術處理前后炮集比較

圖6為該測線凹陷中部位置多次聚焦CRS疊加處理前后速度譜比較，處理前中深層速度譜能量團分布雜亂，聚焦差，速度拾取困難，存在多種解釋方案；而處理后中深層有效信號得到增強，速度譜能量團聚焦性好，速度易于解釋，且速度縱向變化規(guī)律與地質(zhì)特征更加吻合。圖7、8分別為該測線應用多次聚焦CRS技術處理前后疊加剖面和偏移剖面的比較，處理前均表現(xiàn)為中深層信噪比低，有效信號弱，地層凹陷內(nèi)幕結構不清楚；而處理后中深層信噪比大幅度提高，弱反射信號得到顯著增強，凹陷右側5.0～6.5 s之間模糊帶區(qū)域出現(xiàn)清晰反射，地震資料品質(zhì)明顯改善。

圖6 瓊東南盆地多次聚焦共反射面元疊加技術處理前后速度譜比較

圖7 瓊東南盆地多次聚焦共反射面元疊加技術處理前后疊加剖面比較

圖8 瓊東南盆地多次聚焦共反射面元疊加技術處理前后偏移剖面比較

4 結束語

與傳統(tǒng)共反射面元疊加技術一樣，多次聚焦共反射面元疊加技術相對于常規(guī)CMP疊加，都是基于共反射面元的觀點，在室內(nèi)處理方面實現(xiàn)了大幅度增加地下反射點的覆蓋次數(shù)；但同傳統(tǒng)共反射面元疊加技術相比，多次聚焦共反射面元疊加技術又有其優(yōu)勢，可在疊前數(shù)據(jù)空間進行屬性搜索，構建的時距曲線與實際曲線吻合度更高，并有效地克服了傳統(tǒng)共反射面元疊加技術的傾角歧視問題，可為疊前偏移成像及其他特殊處理提供高品質(zhì)的疊前道集。該項技術的應用應針對靶區(qū)的地震地質(zhì)特點，設計最優(yōu)的采集方案，采集到來自地下的反射信號，這樣后期處理才有可能進一步提高地震反射品質(zhì)。

［1］ 李緒宣，于更新，符力耘，等．應用邊界元模擬方法分析復雜海底地震散射特征［J］．中國海上油氣，2011，23（6）：357-361．

［2］ 李緒宣，溫書亮，尹成．深水崎嶇海底區(qū)不同采集方向地震波照明能量分布特征研究［J］．中國海上油氣，2010，22（2）：73-76．

［3］ 莊祖垠，陳繼宗，王征，等．深水地震資料特征及相關處理技術探析［J］．中國海上油氣，2011，23（1）：26-31．

［4］ 李林，黃安敏，李添才，等．南海西部深水區(qū)二維疊前地震成像方法應用研究［J］．中國海上油氣，2011，23（5）：299-302．

［5］ 高博禹，孫立春，胡光義，等．基于砂控地質(zhì)建模和Montecarlo模擬的儲量評價方法［J］．中國海上油氣，2009，21（2）：109-112．

［6］ HUBRAL P，SCHLEICHER J，TYGEL M．A unified approach to 3-D seismic reflection imaging，Part I：Basic concepts［J］．Geophysics，1996，61：742-758．

［7］ 楊鍇，馬在田．輸出道成像方式的共反射面元疊加方法I：理論［J］．地球物理學報，2006，49（2）：546-553．

［8］ BAYKULOV M，GAJEWSKI D．Prestack seismic data enhancement with partial common-reflection-surface（CRS）stack［J］．Geophysics，2009，74（3）：49-58．

A technique to stack multi-focusing CRB imaged in medium-deep intervals and its application

Wang Xiaojiang1Chen Baoshu1zhang Jinmiao1Yang Kai2
（1.CNOOC Research Institute，Beijing，100027；2.Tongji University，Shanghai，200092）

In consideration of the problems of seismic data in medium-deep intervals，such as low illumination，weak reflection signal and poor S／N ratio，a technique to stack multi-focusing CRB（commom reflection bin）was presented and developed on a basis of the paraxial ray and Fresnel zone theory．During in-house processing of seismic data，this technique can greatly increase coverage folds，effectively enhance weak reflection energy and improve S／N ratio and data quality of commom reflection points in subsurface，especially in medium-deep intervals．Its application results have shown that the technique is superior in many respects，such as attribute searching，dip discrimination，time plot precision of middle-far offset and whether outputting pre-stack gathers，to the conventional technique to stack CRB．Therefore，it has resulted in good effects during processing deep water seismic data in Qiongdongnan Basin．

medium-deep interval；multi-focusing CRB stack；technique advantage；application effect；deep water area in Qiongdong nan Basin

2013-01-11改回日期：2013-04-29

（編輯：周雯雯）

*國家科技重大專項課題“南海北部深水區(qū)復雜地貌及地質(zhì)結構的地震采集、處理、解釋方案及參數(shù)優(yōu)化研究（編號：2008zX05025-001）”部分研究成果。

汪小將，男，高級工程師，1997年畢業(yè)于原長春科技大學應用地球物理專業(yè)，長期從事地震數(shù)據(jù)處理研究工作。地址：北京市東城區(qū)東直門外小街6號海油大廈（郵編：100027）。