淺談地震勘探處理方法

1、. 淺談地震勘探處理方法論文提要地震勘探技術(shù)在油氣田勘探開(kāi)發(fā)中起著重要的作用。地震勘探包括三大階段，野在采集，數(shù)據(jù)處理和室解釋。其中地震數(shù)據(jù)處理的目的是對(duì)地震采集數(shù)據(jù)做各種處理提高反射波數(shù)據(jù)的信噪比，分辨率和保真度以便于解釋。地震數(shù)據(jù)處理主要包括地震反褶積，疊加和偏移成像三大技術(shù)。地震數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)于20時(shí)紀(jì)20年代初期，隨后的40年間是對(duì)光點(diǎn)記錄和模擬記錄進(jìn)展處理，處理技術(shù)開(kāi)展較慢，進(jìn)入20世紀(jì)60年代以后，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)把地震勘探處理技術(shù)帶入了數(shù)字時(shí)代，數(shù)字技術(shù)為數(shù)據(jù)處理的開(kāi)展提供了廣闊的前景。下面簡(jiǎn)單介紹地震數(shù)據(jù)處理的流程以及地震數(shù)據(jù)處理的方法。正文一、地震數(shù)據(jù)處理流程一地震數(shù)據(jù)處理的三個(gè)階

2、段1.預(yù)處理，預(yù)處理就是把野在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成適合計(jì)算機(jī)處理的格式，并對(duì)數(shù)據(jù)做相應(yīng)編輯和校正。預(yù)處理包括數(shù)據(jù)解編，格式轉(zhuǎn)換，編輯，幾何擴(kuò)散校正，建立野在觀測(cè)系統(tǒng)，野在靜校正2.常規(guī)處理，是對(duì)預(yù)處理后地震數(shù)據(jù)做必要的根本處理預(yù)算。常規(guī)處理包括反褶積，道均衡，抽取共中心點(diǎn)道集，速度分析，剩余靜校正，切除，疊加，偏移。3.特殊處理，針對(duì)不同目的采用不同的特殊的處理手段，包括t-p變換，小波變換，三維疊前深度偏移，子波處理，屬性分析，反演。二、數(shù)字濾波一數(shù)字濾波的有關(guān)概念從廣義上講，任何一種對(duì)輸入信號(hào)的改造作用都可看成濾波，實(shí)現(xiàn)這種濾波的系統(tǒng)稱為濾波器，濾波器分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器。1.模擬濾波器，

3、也稱電濾波器，它由電阻、電感和點(diǎn)容等元器件組成，它組成的是一個(gè)低通濾波器LCF如圖1。RC圖1由于模擬濾波器運(yùn)算速度快，因此*些具有單一濾波功能的構(gòu)件可由它來(lái)完成，但模擬濾波器一旦固定，不易修改，適應(yīng)面較窄，本錢也較高，所以模擬濾波器進(jìn)一步開(kāi)展成了數(shù)字濾波器。2.數(shù)字濾波器，數(shù)字濾波器主要目的是壓制噪聲，信號(hào)要進(jìn)展數(shù)字濾波，首先要進(jìn)展采樣。抽樣過(guò)程要滿足抽樣定理，不然會(huì)使頻譜混疊，產(chǎn)生假頻，抽樣定理可由以下兩個(gè)公式描述。1頻率域 Ws=2WN=2Wma*式中Ws稱為采樣頻率，WN稱為折疊頻率，也稱為Niquist頻率Wma*稱為最高頻率。2時(shí)間域t=1/2fma*式中t為采樣間隔，fma*為信

4、號(hào)的最高頻率。二一維濾波利用有效波和干擾波的頻率差異，采用一維濾波，主要壓制面波。1.理想低通濾波器有一些地區(qū)存在較強(qiáng)高頻干擾，因此需要通過(guò)低通濾波把高頻干擾除去，這種濾波器的形狀像門一樣，故又稱門式濾波器。如圖2-CC|H()|0圖22.帶通濾波器有效波在有限頻帶圍出現(xiàn)高、低干擾波，儀器車上濾去高頻低頻，頻率掃描，檢查剖面分辨率和信噪比。如圖3|H()|-2-1210圖33.帶陷濾波器-CC|H()|10又叫帶阻濾波器，主要消除*些特殊的干擾，如工區(qū)經(jīng)過(guò)高壓線即50Hz工業(yè)電干擾。如圖4圖44.高通濾波器地震資料中，有些干擾頻率很低，如面波，可用高通濾波器。如圖51|H()|-CC0圖5三二

5、維濾波1.二維濾波要滿足二維抽樣定理即時(shí)間采樣間隔和空間采樣間隔應(yīng)同時(shí)滿足。V1*=fkV2*=fkf2f10k2.二維頻波圖，視速度一樣的信號(hào)成分在頻波圖上位于過(guò)原點(diǎn)的直線上，而且斜率越大，視速度越大。如圖6I圖 63.扇形濾波器，在實(shí)際地震資料中，由于地層的視速度一般都很大，因此常用的二維頻率域是扇形濾波器。如圖7NOK/k=-v/k=v-N圖74.視速度濾波的處理流程如圖8所示。輸入地震數(shù)據(jù)二維傅氏變換扇形濾波二維傅氏反變換圖8三、速度分析、動(dòng)靜校正和疊加一速度分析速度分析是為疊加提供最正確疊加速度。通常有兩種地震波速度的測(cè)量方法，一是聲波測(cè)井的直接測(cè)量法；二是地震勘探數(shù)據(jù)的間接測(cè)量法。

6、根據(jù)這兩方面的信息，可以得到多種不同物理意義和用途的地震速度，如層速度，平均速度，均方根速度，瞬時(shí)速度，相速度，群速度，動(dòng)校正NMO速度，疊加速度和偏移速度等。1.層速度層速度為兩個(gè)反射界面之間的平均速度，一定巖石組分巖層的層速度受下面幾種因素影響：孔隙形狀，孔隙壓力，孔隙流體飽合度，圍壓，溫度。2.速度掃描原理對(duì)一個(gè)CMP道集，用一系列常速度重復(fù)做動(dòng)校正，每校正一次得一圖像，當(dāng)速度小時(shí)，校正的結(jié)果為過(guò)校正，速度大時(shí)，欠校正，只有當(dāng)速度適宜時(shí)，校正后道集構(gòu)成一條水平直線，此時(shí)的速度為所求的疊加速度，此方法精度高，工作量大。3.常速度疊加法對(duì)多個(gè)相鄰CMP道集，用一系列速度進(jìn)展校正，疊加，疊后同

7、相軸振幅最強(qiáng)且是連續(xù)性好的所對(duì)應(yīng)的速度即所求疊加速度，此法適合解決復(fù)雜構(gòu)造。4.速度譜對(duì)共反射點(diǎn)時(shí)距曲線，固定to求取ti，取各道記得振幅進(jìn)展相加得A(V)，當(dāng)V=Va時(shí)計(jì)算時(shí)間與實(shí)際記得同相軸的相位時(shí)間一致，由于同相軸的相位時(shí)間不一致，疊加振幅小，一系列疊加速度中，振幅最大的速度即所求疊加速度。圖9a表示一個(gè)層狀地層模型的CMP道集，根據(jù)疊加振幅，從速度譜上選取下面幾個(gè)作為疊加速度函數(shù)如圖9b：2700,2800,3000m/s分別對(duì)應(yīng)淺、中、深三種同相軸，速度譜不僅能提供疊加速度，使我們由此區(qū)分反射波屢次波ab圖95.影響速度估算的因素以下因素會(huì)限制地震資料速度估算的精度和分辨率：排列長(zhǎng)度

8、，疊加次數(shù)，信噪比，切除，時(shí)窗寬度，速度采樣，相干屬性量的選擇，雙曲線正常時(shí)差的偏離度，數(shù)據(jù)的頻譜寬度二動(dòng)校正動(dòng)校正起消除正常時(shí)差的過(guò)程。1.動(dòng)校正量隨炮檢距、深度和速度的關(guān)系。NMO隨炮檢距，隨深度遞減，同時(shí)，速度越大，NMO值越小。2.動(dòng)校正速度的選擇對(duì)校正效果的影響，如圖10，采用低速度，得到過(guò)校正道集，采用高速度，得到欠校正道集。圖103.動(dòng)校正拉伸動(dòng)校正結(jié)果出現(xiàn)了頻率畸變，尤其是對(duì)淺層的大炮檢距，就是NMO拉伸。通常要考慮信噪比和切除兩方面，采取折衷，特別是當(dāng)信噪比很高時(shí)，寧愿多切除一些以保存信號(hào)頻帶寬度。反之，如果信噪比很低，這時(shí)應(yīng)多保存一些拉伸，以便疊加之后得到一切可能得到的同相

9、軸，如圖11。圖114.各種地層模型的NMO速度1單一水平層，反射界面以上的速度2水平層狀地層，由小排列給出的均方根速度函數(shù)3單一傾斜層，界面以上介質(zhì)速度除以傾角的余弦4多層任意傾斜層，由小排列，小傾角定義的均方根速度函數(shù)三靜校正由于激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)條件變化引起的時(shí)差稱靜校正量，消除靜校正量的過(guò)程稱作靜校正。靜校正量隨地表高程變化和淺層低、降速帶的存在而發(fā)生變化，其中激發(fā)點(diǎn)的靜校正量為正，反之，接收點(diǎn)的靜校正量為負(fù)。靜校正包括基準(zhǔn)面校正，就是把所有炮點(diǎn)和接收點(diǎn)都校正到同一水平面上，這個(gè)水平面稱基準(zhǔn)面?；鶞?zhǔn)面校正就是把所有炮點(diǎn)和接收點(diǎn)都校正到同一水平面上的過(guò)程。由近地表不規(guī)則所造成的畸變絕大局部通

10、過(guò)野在靜校正予以消除，下面為剩余靜校正的處理流程圖，如圖12.經(jīng)野外靜校正的CMP道集速度分析利用初始拾取的速度進(jìn)展NMO校正計(jì)算剩余靜校正量應(yīng)用剩余靜校正速度分析利用最終拾取的速度進(jìn)展NMO校正疊加圖12四疊加1.一般水平疊加，參與疊加道的質(zhì)量根本一致2.自適應(yīng)水平疊加，參與疊加道質(zhì)量差異較大。四、反褶積反褶積是地震資料最常用和最重要的處理方法之一。它可用于疊前，也可用于疊后。反褶積的主要作用是壓縮地震子波，提高地震資料的分辨率，從而提高資料解釋的精度，為油田精細(xì)勘探和開(kāi)發(fā)效勞。另外，反褶積還可以消除短周期鳴震和其它屢次干擾，突出有效波，提高地震資料的信噪比。一反褶積的根本概念假設(shè)地震波以脈

11、沖波形式激發(fā)，經(jīng)過(guò)地層時(shí)無(wú)吸收，透射和屢次反射等因素的影響，而且整個(gè)傳播過(guò)程不存在隨機(jī)干擾，這樣可以得到理想的輸出，這時(shí)得到的輸出實(shí)際上就是反射系數(shù)序列，同實(shí)際地震記得相比，它有很高的分辨率。1為什么要做反褶積，實(shí)際地震記得由于受復(fù)雜子波的作用和干擾的影響，分辨能力較低，地質(zhì)界面上各反射波互相疊加，彼此干預(yù)，成為一復(fù)雜的形式。由一函數(shù)與地震記得褶積得到反射系數(shù)，這一過(guò)程被稱為反褶積，有時(shí)也稱為反濾波，即反射系數(shù)與地震子波褶積，地震記得與反子波褶積得到反射系數(shù)。二最正確維納濾波維納濾波即最小平方濾波，是由維納1942年提出的，這種方法以一種最正確準(zhǔn)則來(lái)設(shè)計(jì)濾波器，使濾波器的實(shí)際輸出與期望輸出的差

12、的平方和最小。因?yàn)榫S納濾波器是一種最正確濾波器，維納濾波又經(jīng)常被稱為最正確維納濾波器。1.下面介紹維納濾波的根本原理，如圖13。期望輸出輸入互相關(guān)自相關(guān)維納濾波器褶積實(shí)際輸出圖132.維納濾波與各種反褶積間的關(guān)系假設(shè)期望輸出是零延遲尖脈沖，則有脈沖反褶積；假設(shè)期望輸出是時(shí)間提前了的輸入序列，則有預(yù)測(cè)反褶積，特別是當(dāng)預(yù)測(cè)步長(zhǎng)為1時(shí)，這時(shí)預(yù)測(cè)反褶積成了脈沖反褶積；假設(shè)期望輸出是任一延遲尖脈沖或波形，則有子波整形反褶積。下列圖則是維納濾波與反褶積方法關(guān)系圖，如圖14。最正確維納濾波期望輸出向前移時(shí)的輸入預(yù)測(cè)距為零延遲尖脈沖任意形式預(yù)測(cè)距為1子波整形反褶積預(yù)測(cè)反褶積脈沖反褶積圖14三其他反褶積方法1.

13、最小平方反褶積，輸入是地震子波，輸出是脈沖，用最小平方反褶積。2.預(yù)測(cè)反褶積，用預(yù)測(cè)濾波原理來(lái)實(shí)現(xiàn)反褶積問(wèn)題的方法就是預(yù)測(cè)反褶積。下面介紹預(yù)測(cè)反褶積的根本流程。輸入地震記得，計(jì)算n+a個(gè)延遲的自相關(guān)n為預(yù)測(cè)濾波器長(zhǎng)，a為預(yù)測(cè)步長(zhǎng)。用方程如圖15計(jì)算濾波因子，濾波因子與輸入相褶積，結(jié)果按預(yù)測(cè)步長(zhǎng)延遲，由輸入減去剛剛得到的結(jié)果得到輸出。用預(yù)測(cè)反濾波消除屢次波是典型，還可以消除海上鳴震干擾。圖 153.子波整形反褶積1子波振幅譜一樣，最小相位子波對(duì)期望輸出為零延遲的反褶積，誤差最??；2在子波為混合相位和最大相位時(shí)，期望輸出的相位應(yīng)與子波的相位匹配，只有這樣才能得到適宜的反褶積結(jié)果。五、偏移成像地震偏

14、移技術(shù)是現(xiàn)代地震勘探數(shù)據(jù)處理的三大根本技術(shù)之一，它是在過(guò)去的古典技術(shù)上開(kāi)展起來(lái)的，其它兩大技術(shù)都是從其它相關(guān)學(xué)科引進(jìn)到地震中來(lái)的。所以，偏移技術(shù)具有地震勘探本身的特征。但是，地震偏移方法本身由于使用計(jì)算機(jī)而引起了許多革命性的變化。這就使得它從研究簡(jiǎn)單的探測(cè)目標(biāo)的幾何圖形進(jìn)而開(kāi)展成研究反射界面空間的波場(chǎng)特征，振幅變化和反射率等。一地震偏移效果疊前見(jiàn)圖16、疊后見(jiàn)圖17。圖16 圖17二偏移方法分類1.疊加：適用于水平層狀介質(zhì)。2.法向射線深度轉(zhuǎn)換：嚴(yán)格用于沒(méi)有構(gòu)造傾角且速度只隨深度變化的情況。3.時(shí)間偏移：適用于疊加剖面上有繞射波或構(gòu)造傾角以及速度有垂直變化的情況；速度的橫向變化不大時(shí)也能用。4

15、.深度偏移：用于疊加剖面上有構(gòu)造傾角和強(qiáng)橫向變速的情況。5.疊前局部偏移：疊后偏移適用于疊加剖面與零炮檢距剖面等價(jià)的情況，但不適合具有不同疊加速度的地層傾角不一致或強(qiáng)橫向變速的地區(qū)，疊前局部偏移能夠?yàn)榀B后偏移提供更好的疊加剖面，但疊前偏移只解決具有不同疊加速度的地層傾角不一致的問(wèn)題。6.疊前全時(shí)間偏移：輸出偏移剖面，不產(chǎn)生未經(jīng)偏移的中間疊加剖面，但無(wú)論如何這是解決傾角不一致地層問(wèn)題的最準(zhǔn)確方法。疊前局部偏移是這種處理方法的一種簡(jiǎn)化。7.疊前深度偏移：用于嚴(yán)重橫向變速的情況，這時(shí)無(wú)法做適宜的疊加處理。8.三維疊后時(shí)間偏移：用于疊加剖面上出現(xiàn)來(lái)自射線平面以外的傾斜同相軸即垂直測(cè)線方向的情況，這是疊后最常用的一種三維偏移方法。9.三維疊后深度偏移：用來(lái)解釋與三維地下復(fù)雜構(gòu)造有關(guān)的強(qiáng)橫向變速問(wèn)題。10.三維疊前時(shí)間偏移：