高陡復(fù)雜構(gòu)造逆時(shí)偏移成像技術(shù)的應(yīng)用

高陡復(fù)雜構(gòu)造逆時(shí)偏移成像技術(shù)的應(yīng)用

復(fù)雜陡峭的結(jié)構(gòu)是世界上石油氣田最重要的勘探領(lǐng)域，也是中國(guó)實(shí)現(xiàn)陸路油氣發(fā)現(xiàn)的主要領(lǐng)域之一。近年來(lái),經(jīng)過(guò)復(fù)雜山地地震勘探攻關(guān),高陡構(gòu)造地震勘探技術(shù)取得了較大進(jìn)步。但是由于復(fù)雜的山前地形高差變化大及地下地質(zhì)構(gòu)造變化劇烈,增加了地震勘探的難度,因此存在山前帶成像困難、復(fù)雜構(gòu)造難以落實(shí)的問(wèn)題。逆時(shí)偏移成像技術(shù)是實(shí)現(xiàn)山前高陡復(fù)雜構(gòu)造成像精度最高的成像技術(shù)之一,該方法采用雙程波波動(dòng)方程延拓波場(chǎng)逆時(shí)偏移成像過(guò)程中,由于成像條件引入了不正確的互相關(guān),速度分界面上會(huì)產(chǎn)生一些干擾,疊前逆時(shí)偏移成像剖面上會(huì)出現(xiàn)一些成像噪聲本文首先分析了逆時(shí)偏移噪聲的產(chǎn)生原理,然后從波數(shù)域分析得到了噪聲的特性和波數(shù)域與空間域的對(duì)應(yīng)關(guān)系,針對(duì)噪聲的特性提出了高階微分去噪算法,該方法易于實(shí)現(xiàn)且濾波前后能保持有效信息不受到損害,此算法運(yùn)用于臺(tái)階模型和高陡復(fù)雜巖丘模型效果良好。1逆時(shí)偏移噪聲的形成機(jī)制逆時(shí)偏移波場(chǎng)傳播過(guò)程中,由于全波方程允許波在全方位傳播,因此在波場(chǎng)正反向外推過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生反射波,運(yùn)用成像條件時(shí)將這些反射波進(jìn)行成像,得到成像結(jié)果即為噪聲。逆時(shí)偏移成像中,成像條件有3種,激勵(lì)時(shí)間成像條件、互相關(guān)成像條件和波阻抗成像條件以簡(jiǎn)單的200(道)×200(采樣點(diǎn))層狀模型為例進(jìn)行逆時(shí)偏移噪聲形成機(jī)制的分析。圖1(a)和圖1(b)分別代表在(x=100,z=0)處放炮,在t=0.4s時(shí)正演波場(chǎng)和逆時(shí)外推波場(chǎng)瞬時(shí)波場(chǎng)切片。正演波場(chǎng)具有下行的入射波(圖1(a)中的A)和上行的反射波(圖1(a)中的B),逆時(shí)外推波場(chǎng)具有下行的逆向反射波(圖1(b)中的A和B)和上行的逆向入射波(圖1(b)中的E)。圖1(a)中的A和圖1(b)中的A進(jìn)行成像可以得到正確的成像結(jié)果。圖1(a)中的B和圖1(b)中的B進(jìn)行成像即為成像噪聲。即波場(chǎng)正反向外推時(shí)遇到分界面上會(huì)產(chǎn)生反射波,若將反射波進(jìn)行了成像,得到的成像結(jié)果即為噪聲。圖1(c)顯示的是圖1(a)和圖1(b)成像的結(jié)果,A點(diǎn)和C點(diǎn)為界面成像結(jié)果,B點(diǎn)及其弧形區(qū)域的像為成像噪聲。同時(shí)通過(guò)分析可知當(dāng)炮點(diǎn)波場(chǎng)和逆時(shí)外推波場(chǎng)方向夾角接近180°時(shí),相當(dāng)于入射角接近90°時(shí)(如圖1中的B點(diǎn))的互相關(guān)結(jié)果為噪聲。2波數(shù)場(chǎng)分析2.1成像點(diǎn)位置的描述圖2表示兩個(gè)200(道)×200(采樣點(diǎn))的深度域模型,圖2(a)表示水平層狀介質(zhì)的成像點(diǎn)位置沿炮點(diǎn)和接收點(diǎn)的慢度之間的關(guān)系示意圖,圖2(b)表示傾斜層狀介質(zhì)的成像點(diǎn)位置沿炮點(diǎn)和接收點(diǎn)的慢度之間的關(guān)系示意圖。通過(guò)對(duì)圖2的分析,可以看出,無(wú)論是水平層的A點(diǎn)還是傾斜層的B點(diǎn),都滿(mǎn)足式中S總的波數(shù)可以表示為式中K通過(guò)式(1)、式(2)可以看出,當(dāng)θ2.2理論波數(shù)域分析以點(diǎn)繞射為例,分析逆時(shí)偏移剖面的波數(shù)域分布。如圖3(a)所示,點(diǎn)繞射模型大小為200(道)×200(采樣點(diǎn)),繞射點(diǎn)位于第100道、第100個(gè)采樣點(diǎn)處。采用單炮激發(fā),激發(fā)點(diǎn)在(100(道),0(采樣點(diǎn)))處,根據(jù)互相關(guān)成像逆時(shí)偏移成像得到了如圖3(b)的單炮逆時(shí)偏移剖面,圖3(a)是進(jìn)行的理論波數(shù)域分析,通過(guò)分析可知藍(lán)色區(qū)域?yàn)槌上窈蟛〝?shù)域的分布區(qū)域。將圖3(b)轉(zhuǎn)換到波數(shù)域,得到圖3(c)的實(shí)際結(jié)果,粉紅色區(qū)域?yàn)閷?shí)際的波數(shù)域分布,對(duì)比圖3(a)和圖3(c)可知理論的波數(shù)域和實(shí)際的波數(shù)域分布能夠很好的對(duì)應(yīng)。從而驗(yàn)證了上述分析的正確性。3階微分算子壓制噪聲針對(duì)低波數(shù)的噪聲常用高通濾波的方法進(jìn)行壓制,但是高通濾波很難選擇濾除多少,而且濾波效果不平滑。所以本文采用比較平滑的濾波算法,即微分算法,常規(guī)的二階微分算子可以描述成對(duì)二階微分算子進(jìn)行波數(shù)域分析式中k圖4代表二階微分算子和四階微分算子對(duì)噪聲的壓制效果對(duì)比,從圖中的曲線(xiàn)可以看到相對(duì)于二階微分算子,四階微分算子可以對(duì)小于90°的成像噪聲進(jìn)行更好的壓制(框型區(qū)域)。4方法應(yīng)用4.1陡傾角區(qū)域噪聲壓制圖5(a)為凹陷速度模型,大小100(道)×90(采樣點(diǎn)),圖5(b)為40炮疊加偏移剖面,可見(jiàn)在陡傾角區(qū)域存在很強(qiáng)的成像噪聲,圖5(c)是采用高階微分算子濾波方法進(jìn)行濾波的結(jié)果,在陡傾角區(qū)域成像噪聲得到很好的壓制(黃色框型區(qū)域)。4.2微控制板上的噪聲圖6(a)是復(fù)雜速度模型,大小為300(道)×250(采樣點(diǎn)),圖6(b)為20炮疊加偏移剖面,未經(jīng)過(guò)濾波的偏移剖面淺層和深層的噪聲都非常強(qiáng),遮掩了構(gòu)造形態(tài),經(jīng)過(guò)了四階微分算子濾波處理,從圖6(c)看出成像噪聲基本得到了消除,黃色框型區(qū)域構(gòu)造形態(tài)清晰,高陡臺(tái)階特征明顯。圖7(a)是圖6(b)的波數(shù)域,可以看出高波數(shù)成分被低波數(shù)成分遮掩了。圖7(b)為四階微分算子濾波的結(jié)果,低波數(shù)噪聲得到較完全的消除,高波數(shù)的信息得到了很好的顯示和保留。從高陡臺(tái)階模型測(cè)試可以看出,本方法對(duì)高陡臺(tái)階模型也是適用的。4.3逆時(shí)偏移剖面圖8為某地區(qū)實(shí)際高陡復(fù)雜巖丘模型逆時(shí)偏移成像資料,圖8(a)為逆時(shí)偏移剖面,圖8(b)為本文壓制低頻噪聲后的逆時(shí)偏移結(jié)果。從圖中可見(jiàn),逆時(shí)偏移剖面成像噪聲得到了很好的壓制,巖下構(gòu)造特征清晰,高陡復(fù)雜區(qū)高陡構(gòu)造形態(tài)更加清晰,適合于后期的地震解釋及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。5成立反逆時(shí)偏移橋梁疊前逆時(shí)偏移成像過(guò)程中具有低波數(shù)噪聲,微分算子相當(dāng)于角度域?yàn)V波器,具有壓制低頻、保留高頻且不損害有效信號(hào)的作用,適合于逆時(shí)偏移低波數(shù)去噪。研究表明,高