山前带正演模拟资料时间域处理研究

梁硕博

（中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，江苏南京211103）

1 概述

山前带油气资源丰富，勘探潜力大，但是由于地表和地下非常复杂，处理中存在很多问题：①激发、接收难以达到最优化，干扰类型多、噪音重，造成资料信噪比偏低；②静校正问题难以解决，构造扭曲，速度场建立困难，偏移归位不准确；③解释复杂性和多解性，造成对地下真实构造认识困难。SEAM山前带模型与我国四川盆地米仓大巴山地区的地质特点相似，采用了先进的建模和正演模拟方法。有必要通过SEAM山前带模型处理研究，为复杂山前带地震关键技术攻关做好支撑。

SEAM二期复杂山前构造模型大小是14470m×12520m，大约是181km2，布设炮点间隔25m,炮线间隔250m，整个模型含炮线55线，每条炮线含461炮，检波点间隔为12.5m，检波线间隔125m，整个模型含101条检波线，每条检波线含1161个检波点。正演中采用每炮激发所有检波点全部接收，每炮含117261道，每炮数据大小615M，共25355炮，每炮数据包含了三分量，原始模型数据大小是45T。处理时选取Z分量数据，数据大小15T。同时由于正演模型采集数据过于高密度，因此采用抽稀（炮检点间隔分别抽稀为50m、25m，炮线检波线间隔不变）的数据，此时数据大小变为3.75T；最后根据观测系统抽取部分偏移距数据，所以本文处理的数据大小为1.9T，此时每炮数据含近3万道。图1为SEAM二期复杂构造模型图，图1a是模型的三维图，图1b是模型的地表高程图。

模型地表起伏大，高差1600m，模型左高右低，地表速度高低不均（图1b）。初至波和有效反射波扭曲明显，单炮双曲规律不明显，存在严重的静校正问题。通过对炮集资料进行单炮交互显示分析，发现同一炮集内道间能量存在差异，炮集资料之间也存在能量差异。单炮之间存在的能量差异与高程相关，地势高处能量相对较弱，地势低的位置，能量相对较强。通过对炮集资料进行单炮信噪比分析，单炮的信噪比都比较低。从单炮上分析，主要的噪音类型包括严重的散射面波以及线性噪音。SEAM模型资料具有与实际资料类似的数据特征，根据实际资料处理的流程和参数对模型资料进行处理研究。

图1 SEAM二期复杂山前构造模型

2 SEAM模型时间域处理研究

2.1 初至拾取

从单炮上看（图2a），初至拾取困难：一是因为近偏移距处噪音干扰大，不容易识别初至；二是因为中近偏移距初至分层，可追踪性差，且容易串层。

结合模型的速度进行分析（图2b），近地表速度存在从3000m/s多到1000m/s左右的速度突变，也验证了单炮中初至右侧斜率变陡的正确性。

图2 单炮及对应位置处的近地表速度模型

2.2 近地表静校正

测试高程静校正与TOMODEL层析静校正两种校正方法，对比高程静校正量与层析静校正量，两者形态相似。高程静校正量的值整体略大于层析静校正量的值，由于一般情况下替换速度会大于低降速带的速度，这在山前带资料处理中也是常见的现象。对比高程静校正与层析静校正的单炮和叠加剖面，应用层析静校正后叠加剖面的同相轴更加连续，剖面效果更好。

2.3 剩余静校正

剩余静校正消除高频校正量的影响，通常有地表一致性剩余静校正和非地表一致性剩余静校正，同时采用了两种剩余静校正方法，从叠加剖面上看到，消除高频校正量之后，叠加剖面的同相轴更加连续，尤其是做过非地表一致性剩余静校正后，剖面的质量得到明显的改善。

2.4 解决信噪比问题

采用分步、分区、分类、多域保幅联合迭代噪声压制技术,逐级提高资料信噪比，进行精细化噪音压制，压制过程从面波到线性噪音再到异常振幅逐步进行压制。去噪前后的单炮对比看，去噪后面波、线性散射噪音、异常振幅都得到较好的压制，单炮信噪比提高。

2.5 解决能量一致性问题

由于近地表差异和激发、接收差异，单炮能量差异较大，对数据进行地表一致性振幅补偿，消除因地表采集造成的能量差异。

2.6 解决频带拓展及一致性问题

采用地表一致性反褶积，解决子波不一致问题，并合理拓展频带。首先要先满足反褶积假设条件，将子波进行最小相位化。然后对单炮记录的反褶积参数进行测试，包括反褶积步长12、24、28、32、36、40。通过叠加对比，发现反褶积步长40对应的效果相对较好，但与未做反褶积的剖面相比，变化并不明显，而且从反褶积前后的频谱对比看，没有特别明显的拓频现象。通过分析（图3），虽然SEAM模型较好了正演模拟了山前带资料激发接收，但是与实际资料还是存在差异，频带从浅到深没有衰减，地表一致性反褶积效果不理想。因此，SEAM模型处理中，未采用地表一致性反褶积处理。

图3 实际资料与SEAM模型单炮频谱分析

2.7 建立精确的速度模型

通过多轮剩余静校正，速度谱变的更加清晰，能量团更加聚焦，便于速度的精确拾取，得到更加精确的速度模型。

对模型进行分析，如图1b所示,沿X方向构造变化大，沿Y方向，构造相对平缓。结合模型剖面也验证了速度沿X方向是构造倾向方向，构造横向变化大，沿Y方向是构造走向，横向变化相对平缓。分别沿这两个方向抽取数据进行速度分析，研究不同的方向对速度谱的影响。

图4代表抽取部分速度进行常规速度分析的速度谱、以及分别沿Y方向和沿X方向的速度谱。从不同的速度谱及道集对比中，可以看到，由于沿Y方向构造更加缓慢，沿Y方向抽取数据进行速度分析对应的同一面元中的反射信息变化稳定，速度谱更加聚焦，道集的信噪比更好；而沿X方向构造变化剧烈，速度分析时对应的反射点信息比较分散，速度谱比较分散，道集相对较杂乱，不利于速度分析。

图4 沿不同方向速度分析的情况

所以，求取速度谱的时候要参考构造变化，沿构造走向进行速度分析，使对应的反射点信息稳定，速度谱更加聚焦。

2.8 解决精确成像问题

对前面预处理的数据进行叠后时间偏移和叠前时间偏移。偏移剖面的结果也验证了理论认识，构造复杂的情况下，叠后偏移已经不满足输入数据为零炮检距的假设，叠后偏移剖面中同相轴存在扭动的假象，而叠前时间偏移能够将构造较好的归位，对构造进行相对精确的成像（图5）。

图5 叠加偏移剖面

2.9 时间域处理流程及参数

根据对山前带模型资料的时间域处理，总结出针对山前带模型的时间域处理流程：①静校正：首先通过对资料进行一次静校正来解决由地表高差引起的静校正问题，以及消除由近地表岩性变化引起的静校正问题；②噪音压制：通过分域、分类、分时窗等多级逐步压制噪音，提高资料的信噪比和同相轴的连续性；③一致性振幅补偿：通过对数据进行地表一致性振幅补偿，消除因地表采集造成的能量差异；④剩余静校正：采用分频、分时窗的地表一致性剩余静校正，进一步提高剖面质量；⑤精确的速度分析：考虑速度分析的方向，并进行多轮迭代，得到精确的速度模型；⑥偏移成像：对资料进行叠前时间偏移进行成像，得到相对精确的偏移成像结果。

3 结论与认识

通过对SEAM模型进行时间域处理研究，采用以往的山前带处理流程对SEAM模型进行时间域处理，由于正演模拟炮记录与实际资料存在差异，频带衰减不明显，使得常规的地表一致性反褶积效果不理想，除此步骤之外，其它处理步骤都与实际资料处理中采用的流程和参数一致，得到较好的叠前时间偏移效果，与叠后时间偏移存在的同相轴扭曲的假象相比，构造更准确。

通过对山前带模型SEAM模型处理研究，有以下两点认识：

（1）反褶积：处理数模正演记录时，若频带从浅到深无衰减，常规的地表一致性反褶积方法不一定适用；

（2）时间域速度分析：做速度分析时，如果资料横向构造变化大，尽量沿构造走向进行速度分析，得到的速度谱更聚焦。