丁龍翔，李福元，張寶金

(中國地質調查局廣州海洋地質調查局 國土資源部海底礦產資源重點實驗室，廣東 廣州 510075)

?

南海北部某區(qū)塊地震資料處理關鍵技術

丁龍翔，李福元，張寶金

(中國地質調查局廣州海洋地質調查局 國土資源部海底礦產資源重點實驗室，廣東 廣州 510075)

南海北部某區(qū)塊的調查重點是查明中生界老地層分布情況，由于諸多地質地形因素，地震采集的資料普遍存在氣泡效應、強能量鬼波、多次波異常發(fā)育等特點。為了解決中深層有效反射能量弱、頻帶分布窄、構造成像模糊的問題，采用了幾項具有針對性的關鍵技術對地震資料進行處理。在信號處理方面，研究了新的氣泡效應壓制方法及引入單纜去鬼波方法來拓寬資料頻帶，提高分辨率；在去復雜多次波方面，引入了確定性水層去除多次波方法，并結合以往的SRME方法、Radon類方法等形成了一套串聯(lián)綜合去多次波方法。應用實例表明，這幾項關鍵新技術明顯提高了中深層地質目標體成像效果。

南海北部；氣泡效應壓制；單纜去鬼波；串聯(lián)組合去多次波

1　引　言

中深層地震資料通常存在反射信號弱、照明度低、信噪比低等特點[1]，對地震資料構造單元解釋、沉積相劃分帶來不利影響，主要原因有兩點：第一是由于幾何擴散、大地吸收等的影響，地震波向下傳播能量隨之降低，信噪比也降低；第二是受地震采集方式的影響，淺部地層結構簡單，地層產狀變化不大，資料信噪比一般比較高，而中深層地層產狀變化大，地質構造復雜，中深層照明度低，反射信號弱，有效覆蓋次數(shù)也低，最終疊加成像能量弱，波組特征不明顯，品質不如淺層。這些均是處理中必須面對的問題。

本區(qū)塊資料處理的第一個問題是初疊剖面上存在嚴重的氣泡效應[2]，這不僅影響了剖面的視分辨率，而且對后面的處理也不利，所以采用新的Debubble技術來消除氣泡影響。除此之外，海洋拖纜地震采集分辨率的一個重要限制因素就是鬼波，主要由于上下行波的相互干涉造成陷波點對資料的頻譜產生破壞，頻帶變窄，剖面上出現(xiàn)多個相位，波組特征不清楚，不利于地震解釋，本文將引入新的單纜去鬼波方法來壓制鬼波[3,4]。

本區(qū)塊資料處理的第二個問題是海上地震資料的常見問題[5,6]，即各類型多次波嚴重發(fā)育，中深層地震資料信噪比低，此時提高信噪比的首要任務是去除多次波干擾。2D的SRME技術已經成為去除自由表面多次波的主流方法，但是對于淺水區(qū)域，短周期的多次波常常會由于近道插值預測不準確而無能為力；同時，X-T或者TAUP域的預測反褶積常被用來衰減淺水多次波，但是卻經常會傷害與水層周期相近的有效波。與以往去多次波方法[7-16]不同的是，本文在以往方法的基礎上引入了確定性水層多次波衰減方法[17-19]，將其與上述幾種方法結合，取長補短、串聯(lián)結合來對本工區(qū)的復雜的多次波進行壓制。

本文針對南海北部區(qū)塊中深層分辨率問題以及信噪比問題，研究并采用一系列關鍵技術來提高中深層的成像問題，取得了很好的效果。

2　氣泡效應去除及鬼波壓制

本區(qū)塊的主要研究重點是中深層老地層成像。為了識別老地層，首先要提高剖面的整體分辨率，為此在信號處理方面筆者通過去除氣泡效應的方式來拓寬頻譜，提高分辨率；然后在此基礎上，進一步引入新的去鬼波模塊來彌補陷波點造成的頻率缺失。

2.1氣泡效應去除應用

氣槍震源激發(fā)通常產生一個長周期的信號，伴有很多隨時間振幅衰減的旁瓣，然而與地下地質構造有重要關聯(lián)的是主瓣部分，這一系列的旁瓣在地震剖面上被視為氣泡效應。本次處理使用Debubble技術來去除這種氣泡效應，其實質是將一個窄帶的、鳴震的信號轉化為寬頻的、壓縮的子波，進而提高地震的分辨率。其過程類似于反褶積，與反褶積不同的是，本次使用的Debubble過程并不依賴于地震反射信息本身，所以被放在處理的第一步進行，這樣做的優(yōu)點是能夠更好地配合后續(xù)的去鬼波流程，并且盡可能地規(guī)避多次波自適應相減中的“誤傷”有效波現(xiàn)象。圖1為去除氣泡效應前后的道集對比圖。從圖1(a)和圖1(b)中可以看出，去除氣泡后，分辨率得到提高，能量更為聚焦；在圖1(c)中，紅色為去除氣泡前，黃色為去除氣泡后，從圖1(c)中可以看出氣泡的“長尾巴”得到了很好的壓制。圖2為去除氣泡前后的一段疊加剖面對比，其中圖2(a)的紅色十字叉處為氣泡效應。從圖2中可以看到，消除氣泡后，視分辨率得到了提高。

圖2　疊加剖面對比去除氣泡效應前后對比Fig.2　Stack section before and after debubble

圖3　檢波點鬼波去處前后剖面及頻譜Fig.3　Stack section before and after deghost and frequency

2.2單纜去鬼波方法及應用

SSD是Single Streamer Deghost的簡稱，即單纜去鬼波。它主要通過F-K譜重構分解上下行波，從而分離鬼波。SSD開始被用作斜纜上，而水平纜可看作斜纜的一種特殊形式。本次應用SSD壓制了檢波點端的鬼波，通過弱化陷波點效應達到了拓寬資料的頻譜目的，合理補充了原始資料的低頻成分，對深層的成像起到了積極的作用。

圖3是去鬼波前后的剖面和頻譜對比圖。從圖3(a)和圖3(b)中可以看出，去鬼波后基底深層能量更為聚焦；從圖3(c)中可以看出，鬼波在頻譜中特有的陷波點得到了合理的填補平滑。

3　多步串聯(lián)去除多次波

消除多次波始終是海上地震資料處理的重點和難點。本工區(qū)由于區(qū)域跨度較大，水深及地下構造都有較大的差異，因此多次波的類型及特征也比較復雜，針對不同特征的多次波要使用相應的配套壓制技術。

3.1DWD方法壓制多次波

DWD是Deterministic Water-layer Demultiple的簡稱，即確定性水層多次波去除。它是一種模型驅動的非線性多次波預測與壓制技術，用來預測簡單多次波和PEGLEG。與傳統(tǒng)反褶積壓制多次波方法相比，避免了反褶積對資料造成的“傷害”；與SRME(自由表面相關多次波去除)相比，對近道要求更低，更易于實現(xiàn)，對于淺水環(huán)境，DWD比SRME更有優(yōu)勢。簡單來說，DWD通過TAUP域的周期性，對水層進行重新定義，巧妙地避免了插值不準確的困擾。圖4為TAUP域的去除示意圖，其中圖4(a)為原始數(shù)據(jù)，圖4(b)為DWD后的結果，圖4(c)為最終自適應相減后確定的水層多次波。從圖4可以看出，DWD較好地壓制了多期的水層鳴震多次波。

3.2SRME方法壓制多次波

SRME是英文Surface Related Multiple Elimination 的縮寫，即地表相關多次波壓制。SRME的基本原理是利用數(shù)據(jù)自身進行時空域褶積來預測多次波，該方法的主要特點是利用數(shù)據(jù)本身預測多次波，即為數(shù)據(jù)驅動的，它不需要預設地下介質的任何信息，因此處理過程中的人為干預少，既可以使多次波處理提前到處理的最初階段，又可以減少人為因素帶來的有效波損失。從處理效果看，當多次波的速度和一次波的速度不易區(qū)分時，該方法的處理效果明顯優(yōu)于高精度Radon變換，特別是對近偏移距多次波的處理較好。

圖5為SRME壓制多次波的效果圖。從圖5可以看出，SRME處理后多次波能量明顯減弱，但由于SRME技術對中遠偏移距的多次波預測有限，所以在經過SRME處理后的數(shù)據(jù)上仍然有部分多次波殘留。

3.3高精度Radon變換壓制多次波

SRME能夠壓制掉簡單的海底多次波，但是對于崎嶇海底以及之下地層的多次波則沒有很好的效果，此時需利用多次波與一次反射之間速度的差異來分離和壓制多次波。首先拾取有效反射的速度，并做動校正，則動校正后有效反射被拉平，而多次波因動校不足其同相軸仍然彎曲；然后根據(jù)這個傾角差異通過Radon濾波可以壓制掉遠道的低視速度多次波能量。圖6為CMP道集上多次波衰減的前后對比圖。從圖6中可以看出，經過SRME衰減遺留下來的多次波殘余能量被較好地壓制。

3.4剩余多次波衰減技術

Radon濾波衰減了遠偏移距的多次波能量，殘留了近偏移距的多次波能量，最后利用近偏移距上道能量比遠偏移距明顯高的特征，通過衰減大值能量方法來壓制這些大值干擾。圖7為CMP道集前后壓制剩余多次波效果圖。從圖7中可以看出，一些殘余的頑固多次波被較好地衰減，剖面信噪比得以提高，一些復雜的繞射多次波得以較好的壓制。

圖4　DWD在去除多次波前后道集對比Fig.4　The difference of CMP gather before and after DWD

圖5　SRME在去除多次波前后道集對比　Fig.5　The difference of CMP gather 　before and after SRME

圖6　高精度Radon變換壓制多次波前后道集對比Fig.6　The difference of CMP gather before and after Radon

圖7　剩余多次處理前后CMP道集對比　Fig.7　The difference of CMP gather 　before and after Radon

圖8　某測線多步壓制多次波的疊加效果Fig.8　Results about multi-step demultiple in one line

圖8為多步壓制多次波的疊加效果圖。從圖8中可以看出，剖面上多次波能量基本消除掉，剖面變得均勻，4～8 s處深層有效信號得以凸顯，可以清晰地看見殘留古火山。

4　結　語

針對南海北部某區(qū)塊中深部成像實際存在的一些問題，本次地震資料處理通過應用了幾項關鍵性技術進行了針對性處理，在分辨率方面，氣泡和鬼波壓制技術消除了剖面上的“多相位”，豐富了低頻信息，一定程度上補償了鬼波陷波的影響，使得剖面反射相位更單一，波組特征更明顯；在信噪比方面，多步串聯(lián)去多次波方法很好地壓制了各種類型的多次波。通過關鍵技術在南海北部區(qū)塊的應用，明顯改進了對中深層地質目標體成像的效果，提高了剖面的處理質量。

[1]渥 伊爾馬茲.地震資料分析[M].劉懷山,王克斌,童思友,譯.北京:石油工業(yè)出版社,2006:624-644.

[2]Wood L C, Heiser R C, Treitel S, et al. The debubbling of marine of signatures[J]. Geophysics,1978,2008,43(4):715-729.

[3]Ozdemir K, Caprioli P, Ozbek, A, et al. Optimized deghosting of over/uner towed-streamer data in the presence of noise[J]. The leading Edge,2008,27(2):190-199.

[4]Moldoveanu N, Seymour N, Manen D J, et al. Broadband Seismic Methods for Towed-streamer Acquisition[C]//European Association of Geoscientists & Engineers, EAGE Extended Abstracts, 2012.

[5]張軍華,王要森,鄭旭剛,等.海上地震資料多次波特征分析[J].石油地球物理勘探,2009,44(5):574-577.

[6]張一波.南黃海多次波特征及壓制方法研究[D].青島:中國海洋大學,2009.

[7]弗斯丘爾.地震多次波去除技術的過去、現(xiàn)在和未來[M].陳浩林,張保慶,譯.北京:石油工業(yè)出版社，2010.

[8]張軍華,繆彥舒,鄭旭剛，等.預測反褶積去多次波幾個理論問題探討[J].物探化探計算技術,2009,31(1):6-10.

[9]王汝珍.多次波識別與衰減[J].勘探地球物理進展,2003,26(5-6):423-432.

[10]鄧桂林.組合方法壓制多次波在南海某工區(qū)的應用[J].工程地球物理學報,2014,11(5):630-634.

[11]陳見偉,莊錫進,胡冰,等.多次波壓制組合技術在海洋地震資料處理中的應用[J].海相油氣地質,2011,16(1):68-73.

[12]李鵬,劉伊克,常旭,等.多次波問題的研究進展[J].地球物理學進展,2006,21(3):888-897.

[13]沈操.基于波動方程的自由界面多次波壓制[D].北京:中國地質大學,2004.

[14]林文,魏大力,王建民,等.Radon變換多次波壓制方法及應用研究[J].物探化探計算技術,2009,31(4)：344-348.

[15]陳遵德,段關友,朱廣生.SVD濾波方法的改進與應用[J].石油地球物理勘探,1994,29(6):783-792.

[16]鄧桂林,劉玉萍,楊振.CWP/SU地震處理軟件的研究和應用[J].工程地球物理學報,2013,11(6):863-867.

[17]Moore I, Bisley R. Multiple attenuation in shallow-water situations[C]//European Association of Geoscientists & Engineers, EAGE Extended Abstracts, 2006.

[18]Yang K,Hung B.Shallow water demultiple with seafloor reflection modeling using multichannel prediction operator[C]//Society of Exploration Geophysicists. SEG Technical Program Expanded Abstracts, 2012.

[19]Wang P, Jin H, Yang M, et al. A Model-based water-layer demultiple Algorithm[J]. First Break,2014,32(3):63-68.

Key Techniques of Seismic Data Processing in One Block of Northern South China Sea

Ding Longxiang，Li Fuyuan，Zhang Baojin

(MLRKeyLaboratoryofMarineMineralResources,GuangzhouMarineGeologicalSurveyofChinaGeologicalSurvey,GuangzhouGuangdong510075,China)

The main task of the northern South China Sea block is to investigate the deep old layers, due to the geological and topographical factors, seismic acquisition data have bubble effect, strong energy ghost wave, multiple abnormal development and so on. In order to solve the problems such as weak reflection energy, narrow bandwidth and unclear structure imaging of mid-deep layers, we used a serious of targeted key methods: specifically in signal processing, developing the new debubble method and the introduction of single streamer deghost method has broaden the data frequency band and improved the data resolution. Specifically in complicated multiples removal, the introduction of deterministic water-Layer demultiple method, combined with SRME, Radon and so on, form a series connection of multiple removal routine. According to the application of the real data，the specific key technology has apparently improved the quality of the imaging of deep northern geological target.

northern South China Sea; debubble; single streamer deghost; series connection of multiple removal

1672—7940(2016)04—0491—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.04.015

國家863計劃項目(編號：2013AA092501)

丁龍翔(1988-)，男，助理工程師，主要研究方向為地震數(shù)據(jù)處理。E-mail: dlx503@163.com

P631.4

A

2016-01-08