蔡志東 劉聰偉 王 勇 鮮 強 王 沖

（①東方地球物理公司新興物探開發(fā)處，河北涿州072751；②東方地球物理公司研究院，河北涿州072751）

·處理技術(shù)·

井地聯(lián)合地震數(shù)據(jù)反褶積

蔡志東*①劉聰偉①王 勇②鮮 強②王 沖①

（①東方地球物理公司新興物探開發(fā)處，河北涿州072751；②東方地球物理公司研究院，河北涿州072751）

常規(guī)地面地震反褶積通過試驗確定反褶積算子，由于受數(shù)據(jù)驅(qū)動的影響，存在一定的不確定性。為此，基于井地聯(lián)合地震數(shù)據(jù)，提出一種任意激發(fā)點和接收點平均計算獨立算子的兩步法反褶積方法，利用井中地震數(shù)據(jù)提取反褶積算子，對地面地震數(shù)據(jù)進行反褶積，有效地壓制了多次波、改善了子波形態(tài)，在實際地震數(shù)據(jù)處理中取得了很好的應(yīng)用效果。

井地聯(lián)合 VSP 數(shù)據(jù)處理 反褶積

1 引言

反褶積是地震資料處理中常用的方法，同時也是關(guān)鍵處理步驟之一。通過反褶積算子的提取和應(yīng)用，達到改善地震記錄的子波形態(tài)、壓制多次波的目的，從而改善縱向分辨率，得到更加真實的地下反射系數(shù)序列［1］。

目前在地震數(shù)據(jù)處理中，基本的反褶積方法包括脈沖反褶積、預(yù)測反褶積［2］、兩步法反褶積［3，4］等。隨著高精度油氣勘探技術(shù)的快速發(fā)展，高分辨率的地震處理和解釋技術(shù)不斷被提出，出現(xiàn)了很多創(chuàng)新或改進的反褶積算法［5-8］，卻鮮有求取更真實反褶積算子的方法。

可靠反褶積算子的提取是地震資料處理中的一個難題，目前反褶積算子受數(shù)據(jù)驅(qū)動的影響，主要依靠數(shù)學(xué)方法估算，存在不確定性。在復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)往往精度較低，難以達到壓制多次波、改善子波形態(tài)和提高分辨率的目的，影響層位的識別和構(gòu)造解釋。

眾所周知，垂直地震剖面（VSP）方法在反褶積處理中獨具優(yōu)勢［9］，這是因為在垂直地震數(shù)據(jù)采集中，可同時接收上行波和下行波，在反褶積時，可以利用下行波提取算子對上行波進行反褶積［10］。因此垂直地震剖面處理通常能夠得到較好的反褶積效果。

井地聯(lián)合地震采集方法是將地面地震和VSP的觀測系統(tǒng)相結(jié)合，同時采集地震數(shù)據(jù)的一種方法［11，12］?；诰芈?lián)合地震數(shù)據(jù)，發(fā)揮 VSP和地面地震的反褶積算法中各自的優(yōu)勢，獲得可靠反褶積處理結(jié)果，對于高分辨率地震勘探具有重要意義［13］。

2 方法原理

2.1 兩步法反褶積

傳統(tǒng)的兩步法反褶積主要分兩個步驟：①在共激發(fā)點道集上進行多道統(tǒng)計子波反褶積，消除激發(fā)點對子波的影響；②在共接收點道集上進行多道統(tǒng)計反褶積，消除接收點上子波的差別［3］。假定反射系數(shù)是白噪聲，在最小平方準(zhǔn)則下求解。地震模型為

式中：x為地震記錄；b為地震激發(fā)子波；r為反射系數(shù)；g為接收點的濾波因子；*為褶積符號。

式（1）中b和g兩個算子通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計估算。處理中利用同一個算子進行多道反褶積，雖然有益于增強處理后波場的橫向連續(xù)性，卻不能代表真實的地質(zhì)情況，因為實際上各道的子波并不相同，它受到激發(fā)點及檢波器附近地表條件的雙重影響［4］。對于井地聯(lián)合地震數(shù)據(jù)，提出一種任意激發(fā)點或接收點平均計算獨立算子的兩步法反褶積方法，即

式中：x ij為第i炮第j道的地震記錄；si為第i炮激發(fā)的地震子波；rij為反射系數(shù)；g j為第j道接收點的濾波因子。

2.2 VSP反褶積算子提取方法

首先利用VSP振幅補償進行振幅恢復(fù)，然后利用波場分離將VSP數(shù)據(jù)中下行波和上行波分離，將下行波數(shù)據(jù)沿初至拉平、疊加，得到一個單道子波數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)即為VSP反褶積算子d。

2.3 反褶積算子替換

傳統(tǒng)的VSP子波替換法主要是利用單一的VSP反褶積算子進行地面地震反褶積算子的匹配［14-16］，而本項研究基于特別設(shè)計并采集的井地聯(lián)合地震數(shù)據(jù)，在地面地震激發(fā)位置和接收位置均有VSP的激發(fā)點相對應(yīng)，因此地面地震中第i炮位置總是存在VSP反褶積算子d i，同時第j道接收點位置也存在VSP反褶積算子d j，以d i和d j替換式（2）中的si和g j，得到

由于d i和d j已由VSP方法精確求出，而x ij已知，故可求出反射系數(shù)rij，完成兩步法反褶積。

3 模型試驗

為了驗證方法的可靠性，建立二維模型并對模型數(shù)據(jù)進行處理，試驗內(nèi)容包括模型建立、觀測系統(tǒng)確定、地震數(shù)據(jù)正反演等。

3.1 模型建立及觀測系統(tǒng)定義

模型中井位于模型中部，如圖1所示，模型共分為4層，自上而下速度依次為1800、2000、2200、2400m／s，模型分為左右兩部分，左側(cè)各層深度分別為30、60、1000、1500m，右側(cè)各層深度分別為50、100、1000、1500m。淺部兩層左右兩側(cè)深度不同，在井附近采用了線性過渡。

圖2為觀測系統(tǒng)圖。激發(fā)點置于地表，范圍為-1000～1000m，激發(fā)點間隔為100m，激發(fā)點數(shù)共計201個。接收點分為兩部分，地面部分與激發(fā)點位置完全重合，井下部分范圍為0～1500m，接收點間隔100m，接收點數(shù)共計352個（其中井中151個）。A點和B點為處理過程中兩個試驗點。

圖1 速度模型

圖2 觀測系統(tǒng)圖

3.2 僅地面檢波點接收的模型正反演

當(dāng)不考慮井中接收時，觀測系統(tǒng)僅為地面激發(fā)點和接收點，模型正演得到傳統(tǒng)的地面地震數(shù)據(jù)，圖3為圖2中A點對應(yīng)的共接收點道集，其中白色虛線表示井的位置。圖4為圖2中B點對應(yīng)的共激發(fā)點道集。比較兩圖可知，在0.9～1.2s之間兩個道集均觀察到了上行多次波，但多次波成分有明顯的差異。

基于所得到的模型數(shù)據(jù)進行地震數(shù)據(jù)處理。圖5為反褶積前的疊加剖面；圖6為反褶積后的疊加剖面。對比兩圖可以看出，反褶積后多次波得到壓制，但仍有少量殘余（圖6）。

圖3 圖2中A點對應(yīng)的共接收點道集

圖4 圖2中B點對應(yīng)的共激發(fā)點道集

圖5 反褶積前疊加剖面

圖6 反褶積后疊加剖面

3.3 利用VSP反褶積算子的模型正反演

當(dāng)僅考慮井中接收時，觀測系統(tǒng)為地面激發(fā)點和井中接收點，相當(dāng)于 Walkaway-VSP觀測方式，模型正演得到VSP地震數(shù)據(jù)。圖7為圖2中A點位置的VSP記錄。圖8為圖2中B點位置的VSP記錄。由圖可見VSP下行波及多次波，亦可見上行波及多次波，且兩張記錄中多次波存在明顯差異。

對VSP數(shù)據(jù)進行振幅衰減補償、波場分離等處理，分別得到A點和B點的下行波波場，如圖9和圖10所示。進而拉平數(shù)據(jù)，疊加得到反褶積算子，如圖11所示，其中第1道為A點反褶積算子，第2道為B點反褶積算子?；诒疚乃芯康膬刹椒ǚ瘩薹e方法，將兩個算子應(yīng)用于最終井地聯(lián)合反褶積中，得到如圖12所示結(jié)果。與圖6相對比，可見多次波壓制徹底，取得了較好的反褶積結(jié)果。

圖8 圖2中B點位置的VSP記錄

圖9 圖2中A點位置的VSP下行波波場

圖10 圖2中B點位置的VSP下行波波場

圖11 圖2中A、B點位置的反褶積算子

圖12 井地聯(lián)合反褶積疊加剖面

4 實例分析

中國西部A區(qū)位于沙漠腹地，地表環(huán)境以起伏沙丘為主，工區(qū)內(nèi)最大高程差接近100m，且大部分區(qū)域沙層厚度超過200m，深部地層中存在一套強反射煤層；從以往資料看，該區(qū)域地震資料存在較強多次波，其多次波來源于低速沙層底界面，同時由于煤層的屏蔽作用，深部特征不清晰。

2013年，通過系統(tǒng)的設(shè)計論證及參數(shù)試驗，采集得到完整的井地聯(lián)合地震數(shù)據(jù)，分別進行了常規(guī)反褶積和井地聯(lián)合反褶積，如圖13和圖14所示。對比兩圖可知，井地聯(lián)合反褶積較好地壓制了全程多次波，煤層以下深部地層波阻特征更加清晰。

圖13 常規(guī)反褶積疊加剖面

圖14 井地聯(lián)合反褶積疊加剖面

5 結(jié)論

（1）井地聯(lián)合方法可以獲得精確的反褶積算子，進而有效地壓制多次波、改善數(shù)據(jù)頻率特征，為后續(xù)的資料處理奠定基礎(chǔ)。

（2）井地聯(lián)合地震處理成果數(shù)據(jù)信噪比和分辨率更高，可以很好地滿足地質(zhì)構(gòu)造和巖性解釋的需求。

（3）井地聯(lián)合地震數(shù)據(jù)采集比單純地面地震采集成本高出約15%～20%，適宜在地表情況復(fù)雜或多次波發(fā)育的地區(qū)進行勘探。

（4）在井地聯(lián)合反褶積前，應(yīng)對地面地震數(shù)據(jù)進行地表一致性子波處理。

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10.13810／j.cnki.issn.1000-7210.2017.01.002

蔡志東，劉聰偉，王勇，鮮強，王沖.井地聯(lián)合地震數(shù)據(jù)反褶積.石油地球物理勘探，2017，52（1）：8-12，26.

1000-7210（2017）01-0008-05

*河北省涿州市東方地球物理公司新興物探開發(fā)處，072751。Email：caizhidong＠cnpc.com.cn

本文于2016年5月19日收到，最終修改稿于同年11月11日收到。

本項研究受“十三·五”國家重大專項課題“隨鉆地震波測量技術(shù)與裝備研制”（2016ZX05020005-001）資助。

（本文編輯：金文昱）

蔡志東 高級工程師，1978年生；2002年和2005年分別獲得中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球探測與信息技術(shù)專業(yè)學(xué)士學(xué)位、碩士學(xué)位；現(xiàn)就職于東方地球物理公司，主要從事井中地震方法研究、VSP數(shù)據(jù)處理解釋及應(yīng)用軟件開發(fā)等。