王　津，李輝峰，劉翰林，丁相虎，辛良琦

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065；2.河北省保定地質(zhì)工程勘查院)

二維地震數(shù)據(jù)的DMO方法研究

王津1，李輝峰1，劉翰林1，丁相虎2，辛良琦1

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065；2.河北省保定地質(zhì)工程勘查院)

摘要：隨著油氣藏勘探精度要求的增加，以及對數(shù)據(jù)處理效率和經(jīng)濟效益的考慮，常規(guī)的地震數(shù)據(jù)處理方法已不能很好地滿足實際需要。為此,建立了二維地震情況下的DMO技術(shù)，并利用ProMAX軟件對野外采集的二維地震數(shù)據(jù)進行處理，同時對DMO技術(shù)處理前后的地震剖面進行了對比分析，結(jié)果表明：DMO技術(shù)能夠?qū)⒎橇闩跈z距的地震記錄轉(zhuǎn)換為自激自收零炮檢距的地震記錄，實現(xiàn)了共反射點疊加，改善了水平疊加的效果，消除了傾角因素對偏移成像的影響，使地震剖面較真實地反映了地下構(gòu)造形態(tài)。

關(guān)鍵詞：地震數(shù)據(jù)；正常時差校正；傾角時差校正；疊后時間偏移

目前，常規(guī)的地震數(shù)據(jù)處理方法一般采用疊后時間偏移，它是建立在零炮檢距地震記錄之上的，只能解決水平地層的反射層歸位和繞射波收斂問題。當(dāng)?shù)貙哟嬖谳^大傾角時，共中心點(CMP)道集不再等價于共反射點(CRP)道集，共中心點道集中的反射波不再來自于地下同一反射點。

為了解決地層非零傾角對疊加效果的影響，最好的辦法是疊前時間偏移[1]。疊前時間偏移在理論上取消了輸入地震數(shù)據(jù)為零炮檢距的假設(shè)，避免了正常時差校正(NMO)疊加所產(chǎn)生的畸變[2]，多次覆蓋的地震記錄偏移后的疊加是建立在非水平層狀介質(zhì)模型之上，是共反射點反射波的疊加，所以疊前時間偏移比疊后時間偏移在空間位置上的成像效果更加準(zhǔn)確。但在實際地震數(shù)據(jù)處理中，雖然高性能計算機和微機群得到了快速地發(fā)展，但一般很少做疊前時間偏移。一是野外采集的地震數(shù)據(jù)量大，耗時、成本高;二是疊前時間偏移對于拾取速度的精度要求很高，這是不易解決的問題。三是疊前時間偏移只提供偏移剖面，而不產(chǎn)生中間產(chǎn)品——未偏移的剖面。一般而言，解釋人員既希望提供偏移剖面，也希望提供未偏移的疊加剖面，以便在解釋中能夠互相參照[3]。

基于上述原因，為了解決傾斜界面的共反射點發(fā)散問題，克服(NMO)的傾角濾波效應(yīng)，改善水平疊加的效果和提高傾斜反射波成像質(zhì)量，從而發(fā)展了傾角時差校正技術(shù)。該技術(shù)是把動校正之后的數(shù)據(jù)先偏移到零炮檢距位置上，然后進行疊加[4]。由于這種偏移是在動校正后、疊加前進行的，是把動校正后的數(shù)據(jù)偏移到零炮檢距位置上，做了部分偏移工作，因此也稱為疊前部分偏移[1]。為此，將DMO與NMO相結(jié)合，可將非零炮檢距的地震記錄轉(zhuǎn)化為自激自收零炮檢距的地震記錄，該方法替代了疊前時間偏移，改善了復(fù)雜構(gòu)造疊加剖面質(zhì)量，使地震剖面更好地展示了地下的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。

1DMO的基本原理

如圖1所示，設(shè)地下有一傾角為φ的反射界面，地震波在S點激發(fā)，G點接收，炮檢距為2l，M點為炮檢距的中心點，與M點對應(yīng)的自激自收反射點為F，地震波經(jīng)NMO后所處的位置為E點，NMO后的自激自收時間為tn，真正的反射點為F1，與F1點對應(yīng)的實際中心點為M1，t0是F1點處的零炮檢距雙程旅行時間。如果對傾斜反射界面的CMP地震記錄只作NMO，則F1點處的反射波就被當(dāng)作M點處的自激自收地震記錄在E點成像，再經(jīng)疊后時間偏移移至R點，這是水平地層NMO疊加偏移后的成像結(jié)果，顯然是不正確的。因此，利用DMO技術(shù)將F1點處的反射波經(jīng)NMO從E點移至E1點，再經(jīng)疊后時間偏移歸位到真正的反射點F1。

圖1　二維DMO原理圖

(1)

式中：tn——NMO后的自激自收時間，s；t——激發(fā)點S經(jīng)反射點到接收點G的旅行時間，s；l——炮檢距之半，m；ν——波的傳播速度，m/s。

反射界面是橢圓在F1(x1，z1)點處的切線，其可用如下形式來表示(考慮z>0的半平面)：

(2)

由該方程即可求得M1點到反射界面的垂足F1為：

(3)

(4)

(5)

式中：d——線段長度，m；t0——M1點到反射界面的自激自收時間，s。

則(5)式就是DMO方程。因此，真正的反射時間t0可通過反射波的原反射時間tn和半偏移距l(xiāng)以及水平偏移距d計算得到，然后進行波場轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)DMO技術(shù)。此外，(5)式可改寫為：

(6)

(6)式是DMO橢圓方程，DMO技術(shù)就是沿著該橢圓將圖1中的E點偏移到E1點。

從傾斜地層的正常時差校正方程也可推導(dǎo)出傾角時差校正方程。如圖2所示，單一傾斜地層的CMP道集的NMO方程為(Levin，1971)：

(7)

式中：h——炮檢距之半，m；ν——波的傳播速度，m/s；φ——地層傾角，度,t0=2h0/ν為共中心點處的自激自收時間，s；t——激發(fā)點S經(jīng)反射點到接收點G的旅行時間，s。

圖2　傾斜界面共中心點的幾何關(guān)系

對(7)式變形得：

(8)

將(8)式分解為兩部分：

(9)

(10)

其中，(9)式表示與傾角無關(guān),僅與炮檢距有關(guān)的水平地層的正常時差校正公式；(10)式為與傾角有關(guān)的傾角時差校正公式。

因此，(8)式表明傾角時差校正可分兩步進行，首先執(zhí)行NMO，將記錄時間轉(zhuǎn)換至tn；然后執(zhí)行DMO，將tn校正到零炮檢距時間 。

2DMO處理效果的前提條件

為了能夠消除地層傾角因素對地震數(shù)據(jù)偏移成像效果的影響，保證DMO技術(shù)處理效果的前提條件需要做到以下四點：

(1)提高靜校正精度。靜校正的質(zhì)量直接影響后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作，在地表起伏較大的地區(qū)，利用常規(guī)的高程靜校正方法已不能對野外采集的地震數(shù)據(jù)進行精細的數(shù)據(jù)處理。此外，疊加剖面的信噪比、分辨率以及疊加速度分析的質(zhì)量受靜校正好壞的影響。因此，采用初至折射靜校正方法進行快速、準(zhǔn)確地初至拾取，通過計算求得各炮點、檢波點的靜校正量來提高靜校正的精度[5]。

(2)疊前去噪適度。由于深層反射信號較弱，原始地震記錄上的面波及線性干擾波的能量較強。通過分析原始地震記錄中各種干擾波在不同頻率域中的具體表現(xiàn)特征，利用有效信號與干擾信號在頻率域的差異進行處理，以最大限度地衰減各類噪聲，保留有效信號。從而可以改善疊加效果，獲得一個高信噪比的疊加剖面[6]。

(3)提高地震剖面分辨率。在地震數(shù)據(jù)處理中，提高地震剖面分辨率的方法是反褶積。反褶積的主要作用是壓縮地震子波，減弱子波干涉效應(yīng)，提高地震資料分辨率[4]。利用地表一致性反褶積消除由于地表激發(fā)、接收環(huán)境的變化對反射波波形和振幅引起的畸變，利用預(yù)測反褶積預(yù)測多次波，消除短周期鳴震和多次波干擾，從而提高地震剖面解釋精度。

(4)DMO速度分析精確。在傾斜反射界面的情況下，利用常規(guī)速度分析使疊加信號加強的效果并不明顯。當(dāng)傾斜地層與水平地層的反射交叉在一起時，在空間某一點會存在傾斜反射疊加與水平反射疊加好壞的矛盾[7]。因此，在常規(guī)速度分析的基礎(chǔ)上，對地震數(shù)據(jù)進行DMO處理，將共中心點面元近似轉(zhuǎn)換為共反射點面元，然后在經(jīng)過DMO處理的道集上再進行精細速度分析，獲得與地層傾角無關(guān)的DMO速度，使其更加接近均方根速度。

3DMO的效果分析

利用ProMAX軟件對某工區(qū)二維地震數(shù)據(jù)進行處理。該測線總炮數(shù)403炮，接收道數(shù)360道，道距30 m，最大覆蓋次數(shù)108次，最小偏移距50 m，最大偏移距7 250 m，采樣間隔2 ms，記錄長度7 502 ms，下面給出該測線的實際處理剖面。

圖3是DMO處理前后速度分析質(zhì)量控制圖。其中圖3a是未作DMO處理的速度分析質(zhì)量控制圖，圖3b是DMO處理后的速度分析質(zhì)量控制圖。從圖3a和圖3b對比可以看出，在時間深度為0～4 000 ms的地下大傾角淺層段，地震波傳播速度較低，經(jīng)DMO處理之后，其校正量較大，使得同一水平反射層的速度幾乎趨于一致。由此知，傾角越大，DMO校正量越大；速度越低，DMO校正量越大。

圖3　DMO處理前后速度分析質(zhì)量控制圖

圖4為該測線的水平疊加剖面。其中，圖4a是未作DMO處理直接作NMO水平疊加的剖面。從中可以看到：傾角較小的反射波同相軸在地震剖面上得到了較好的疊加成像，但在地震剖面上不能清楚地顯示傾角較大的反射波同相軸(圖中用紅色線圈標(biāo)注)。由于地層傾角較大反射波的CMP道集作了NMO后，不同炮檢距的地震道存在不同的傾角時差，所以使得傾角較大的反射波同相軸疊加效果并不理想[8]。圖4b是同一測線經(jīng)DMO處理后的水平疊加剖面，從中可以看到，傾角較大的反射波同相軸的疊加質(zhì)量得到明顯地提高，應(yīng)用DMO技術(shù)校正了由于地層傾角因素造成的非零炮檢距地震記錄，從而使得水平界面和傾斜界面的反射波同相軸都得到最佳成像。

圖5是該測線的疊后時間偏移剖面，其中，圖5a是未作DMO處理的偏移剖面，而圖5b是DMO處理后的偏移剖面。對比可以看到，一些陡傾角地層(圖中用紅色圈標(biāo)注)在DMO處理后的偏移剖面上顯得更加清晰。

圖4　水平疊加剖面

圖5　疊后時間偏移剖面

4結(jié)論

(1)DMO技術(shù)能夠?qū)⒎橇闩跈z距的地震記錄轉(zhuǎn)換為自激自收零炮檢距的地震記錄，它是處理大傾角反射波的一種比較有效的方法，使得在任何地層傾角的情況下都能較好地實現(xiàn)CRP疊加。

(2)DMO技術(shù)能夠改善水平疊加的效果，解決傾斜界面的共反射點發(fā)散問題，消除地層傾角對疊加速度的影響，從而提高了速度分析的精度，使地震剖面更加真實地反映地下構(gòu)造形態(tài)，為疊后時間偏移創(chuàng)造了有利條件。

參考文獻

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編輯：劉洪樹

文章編號：1673-8217(2016)02-0032-04

收稿日期：2015-10-19

作者簡介：王津，在讀碩士研究生，1992年生，2015年畢業(yè)于西安石油大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事地震數(shù)據(jù)處理方法研究和地球物理軟件編制。

中圖分類號：P631.443

文獻標(biāo)識碼：A