高分辨率地震资料处理技术迎来突破进展

地震勘探中，地震波经激发在地下传播接收，经历了地表、近地表的低、降速带的衰减，传播过程中的波前扩散和地层介质的吸收，地质界面的反射，地下存在的多次波等各种干扰波的干涉，地面接收时来自地表和空间的各种干扰波的干涉等。即：勘探得到的地震单炮是经过数项“改造”后的地震波。在资料处理时把这些“改造”消除的同时而其他处理不“改造”地震波的振幅特征，这就是地震资料的保幅处理。由此可知，地震资料的保幅处理含有三个方面的内容：① 在恢复（或者补偿）地震波传播过程中被衰减、吸收和反射的那部分信息时，地震波的振幅特性保持不变；② 对地震波进行消除或衰减噪声干扰时，保持地震波的振幅相对关系不变；③ 在对资料进行其他处理时，不损害地震波的振幅相对关系。

地震剖面不能真正反映地下地质结构的细节，而需要进行后续的各种地震属性的提取。在这个过程中，振幅的真实性起着十分关键的作用。实际上，资料处理时保不保幅对构造解释而言关系不大，但对储层解释关系很重大。但保幅不是保证振幅不变，而是保证空间相对振幅关系不做人为改变，这样，在岩性研究和储层预测解释时就不需要考虑处理“陷阱”了。地震资料噪声的存在和传播过程中分辨率的降低破坏了地震资料的保幅，因此，不进行去噪和提高分辨率处理的资料是谈不上保幅的。保幅处理可以获得分辨率较高、振幅特性良好的地震资料。将高分辨率地震资料中目的层段的地震反射结构与地质背景相结合，可以有效预测沉积微相。对波阻抗和层速度的研究可进一步评价储集性能。正、反极性瞬时相位剖面以及层拉平技术有助于对沉积微相反射结构的识别。这对页岩气等非常规能源的储集层识别和描述十分关键。

保幅处理是一个比较理想的处理流程。所谓保幅处理指的是经某个或某些处理过程之后，地震资料的振幅保持不变或成正比。对模型而言，模型中反射界面理论反射率与处理后同一界面的反射率相等或成正比。处理过程中，后面的处理能够有效地补偿前面缺失的有效振幅或地质层位，也应认为这种处理是保幅的，例如反褶积、时差校正、相位校正、速度修正、静校正与剩余静校正等。

实际资料处理中的提高信噪比与分辨率以及叠加偏移成像都应为保幅处理。但是绝对的保幅处理在地震资料处理中难以实现，因此，现行的实际资料处理都是相对保幅处理的概念。

1.影响真振幅偏移的主要因素

1）传播效应

偏移就是要去掉传播效应，要进行真振幅偏移，就是要对几何扩散和反射系数随入射角的变化和透射损失等进行补偿。研究波场衰减为仪器设计和参数设置提供了参考、对高保真和高分辨率地震信息的精确接收十分有价值。反射波的波场损失主要包括三方面：发散损失、透过损失和非弹性衰减损失。波场传播衰减的研究对于指导爆炸和保真接收均有实际意义。

2）采集效应

对于复杂地区的三维地震数据采集有许多限制，常采用一些不规则的观测系统。对于盐丘或者是采集观测系统比较复杂的情况，还存在一些问题。不规则采集观测系统的采样是波场穿过地下构造复杂地区的扭曲相互作用而产生的。Chemingui和Biondi说明了不规则采样在偏移成像剖面上会留下印痕，消除印痕有两种不同的方法：一种是局部方法，它是权函数基于等效数据理论；另一种是全局方法，是加权真振幅偏移核的反演。为了计算合适的保幅叠前深度偏移的权函数，Philippe等提出了地面道位置的几何研究。由此把上述两种方法综合成3D保幅叠前深度偏移方法。在这种方法中，保幅偏移的权函数包含了振幅补偿和采集观测系统补偿两大部分。对于采集观测系统补偿应该考虑道密度和采集效应。把一特定的密度权函数因子直接包含在偏移核中，这样就考虑了不规则采集的影响，由此能提高最终的保幅成像结果。

3）地震波的散射

利用统计不均匀二维介质研究对振幅的影响是依据广义的O'Doherty Anstey理论，这种方法是把散射损失引入到基尔霍夫（Kirchhoff）积分的权函数中，从而消除散射损失。权函数依赖于覆盖层的统计参数、信号的主频和其传播路径的长度。最复杂的是散射衰减系数的计算，它直接依赖于传播路径的长度。

4）真振幅权函数

真振幅偏移公式与叠前深度偏移公式相似，但真振幅核项与积分加权项不同。反射点M的成像积分式为：

真振幅的计算核为：

Schleicher于1993年给出了三维真振幅有限偏移孔径偏移，它是基于绕射叠加原理提出的。由于三维基尔霍夫型真振幅叠前深度偏移通常采用动力学射线追踪计算真振幅权函数，所以计算量特别大。利用运动学射线追踪可以很简单地计算射线变换子矩阵和分支射线的焦散数目，并给出了新的真振幅共炮权函数的计算公式。该权函数公式如下：

依据以上理论，对一个盐丘模型分别进行了基尔霍夫叠前深度偏移和真振幅基尔霍夫叠前深度偏移，如图3—22所示。

图3—22　（a）常规基尔霍夫型叠前深度偏移剖面；（b）基尔霍夫型真振幅叠前深度偏移剖面

5）薄互层效应

在调谐频率以下，薄层的透射响应是低通的。一系列薄层，不管是否是周期性沉积，都存在一个相应的低通透射效应。薄层的反射响应是高通的，而透射响应是低通的。因此要想做到真振幅偏移必须考虑薄互层效应。薄层的波动方程法中，真振幅偏移是通过考虑薄层效应的改进型匹配滤波来消除AVA和相位畸变从而实现没有频散图像的真振幅偏移。由积分法与波动方程法之间的关系，可以在基尔霍夫型真振幅偏移中，通过考虑薄层效应，从而消除波的频散和振幅相位畸变，达到真振幅偏移的目的。

2.保幅处理技术

资料处理过程中的处理步骤很多，保幅处理贯穿于整个处理过程。根据前面所述的地震资料的保幅处理含有的三方面的内容，提出如下几点在处理过程中应注意的保幅问题。(www.xing528.com)

1）振幅补偿与恢复

对于振幅补偿与恢复处理，常用指数增益和球面扩散补偿。分析认为指数增益法，采用改变指数系数值，根据系列值的计算，以视觉效果确定增益值，这一补偿方法依据视觉效果计算简单、约束参量少，缺乏保幅依据，所以不能作为保幅处理使用。球面扩散补偿计算时考虑了时间与速度的关系等，体现了地层岩性不同速度的差异，因其保幅程度较高，在振幅补偿与恢复处理时应采用该方法。进行地表一致性振幅补偿时，要重点考虑振幅平台的选择。当需要多区块拼接时，应采用在整个资料内计算振幅平台，这样有利于区块间的振幅一致性。

2）面波的衰减

低频面波干扰的处理是噪声处理中的重要内容。目前采用的方法有很多种，例如高通滤波法将低频成分滤掉，区域滤波法相当于区域内的高通滤波，这两种方法能够有效地滤除低频面波，但存在将有效的低频成分也被滤除的缺陷，对于保幅处理是不提倡使用的。频率波数域噪声衰减法（FXCNS）对消除面波很有效，但对面波以外的条件接近面波特征的成分也被消除了，这些成分往往也是地震有效成分，所以使用时应慎重。对于面波使用区域约束的频率波数域噪声衰减法和能量统计分解减去法既能较好地消除面波影响又能做到相对保幅，是提倡推广的方法。现提出了二维小波变换方法来去除面波。该方法能更好地保存记录中的有用信号，特别是无面波部分有效信号得到最大限度的保持，为后续能量补偿和振幅保真处理提供了保障，值得大家研究使用。

3）异常振幅的衰减

对于较强振幅的噪声采用区域异常噪声衰减（ZAP）十分有效。该方法是基于地震数据的振幅统计计算，有绝对振幅、平均振幅、均方根振幅和绝对极大振幅4种振幅统计计算方法。处理时可以选择充零处理、高切处理、压缩平滑处理等。应根据资料存在的噪声特点合理地选用处理方式，当存在高强振幅的噪声时可采用充零处理，进行振幅相对小的噪声时可采用压缩平滑处理等，这样有利于相对振幅保持。

4）随机噪声衰减

三维随机噪声衰减（3DRNA）和τ—p处理对资料存在的随机噪声衰减和增强波组连续性有较好的处理效果，但对资料的振幅存在一定的改造作用，保幅处理时应尽量避免使用。对于信噪比较低的资料，可考虑使用三维随机噪声衰减方法，但应尽量降低参与比率。τ—p处理能够降低噪声增强同相波组的连续性，但对波形改造较大，更谈不上相对振幅保持了。小波阈值去除随机噪声方法值得探索。它是首先选择小波基和小波分解的层次，把信号 f （i）变换到SWT 域；在SWT 域对高频小波系数做阈值收缩处理；最后是根据第n层的低频系数和第1层到第n层的经过修改的高频系数，进行平稳小波反变换重建信号。

5）滤波与增益

在资料处理中间过程中，尽量不使用8 ～120 Hz内的高低截频处理，因为滤波可使波形特征发生变化，该变化虽小但也能影响资料振幅的相对保持。在过去的偏移成像前自动增益均衡使用较多，由于增益处理不是相对保幅的，所以在现行的叠前时间或深度域成像时是不应使用的。叠后资料的滤波及增益均衡处理是必需的。均衡处理对层间的振幅修饰作用很大，但又不能不进行均衡处理。所以使用何种均衡方法以及均衡的参量，需要同地质解释专家进行结合与探讨，尽可能做到符合地质层系的特征。

6）褶积与保幅

有人认为，资料经过褶积处理后，资料的波组和相位等会发生变化，那么反褶积是否可以保幅呢？前面提到了资料处理过程中，后面的处理能够有效地补偿前面缺失的有效振幅或地质层位，所以应认为这样的处理也是保幅的。因为处理过程中的反褶积不是单纯提高分辨率，而是对原始子波的恢复，是补偿记录中被吸收、扩散、衰减的那些频率成分。只要提取的子波是准确的，那褶积处理就认为是保幅的。褶积方法有多种，如子波反褶积、地表一致性子波反褶积、预测反褶积、脉冲反褶积、同态反褶积等。实际资料处理不论采用哪种方法，都要保证使用的子波是合理的。实际资料中存在噪声，影响反褶积算子的求取，子波分辨的幅度是不保真的。反褶积过程中真实的地震子波和反射系数都是未知的。所以反褶积对子波的求取是非常重要的。有人研究出了盲反褶积方法，从一定程度上解决了子波求取相对准确的问题。基于井约束的子波反褶积方法，采用测井资料计算求取子波来约束修正地震处理子波，这一方法从振幅保持和有效提高资料分辨率来讲，是值得采用和深入研究的。

7）保幅叠前偏移

叠前时间或深度偏移成像从理论上讲比叠后时间或深度偏移成像保幅性好。波动方程的偏移计算方法的保幅特性优于其他的计算方法，该方法是重点考虑使用的。另外值得注意的是，通常在进行叠前时间或深度偏移时，要考虑本方法是否使用了保持振幅的球面扩散处理，如果采用了并且在数据内已经进行了该项处理，必须将前面使用的球面扩散减掉，或者在偏移处理时调整有关参数，不要重复使用球面扩散处理。

3.高分辨率资料的处理原则

为了处理好一条高分辨率的地震剖面，我们尽量遵循以下9条处理原则。

（1）照顾高频：在整个处理过程中要照顾高频，分频处理更好。

（2）统一波形：激发、接收的子波波形要统一，否则胖瘦不一样的波形谈不上时间的对齐。这主要采用两步法反褶积（作AVO时可用地表一致性反褶积），还有反Q滤波等。千万不要用单道反褶积。

（3）对齐时间：做好静校正及动校正，要上下一个样点都不错。需要注意的是，只有波形一致，时间对齐了，才能使用去噪手段。

（4）提高信噪比：在不损害信号（尤其是高频信号）的基础上，尽量使用各种去噪手段，来提高各频段中的信噪比。倾角平缓时，尽量使用相邻道信息来抬信压噪。

（5）展宽频带：要用分频扫描来调查各频段在各处理阶段的信噪比的实际情况，并将信噪比大于1（能看到同相轴影子）的频带，通过反褶积或谱白化尽量拉平抬升起来。

（6）零炮检距：可用多项式拟合t0，最好用“剔除拟合法”求纵波入射剖面，或用AVO流程求P波剖面。

（7）从井出发：对反射系数有色成分作补偿纠正，检查极性，试求子波，正确确定低频分量，做好波阻抗标定工作。

（8）零相位化：做好子波剩余相位校正。

（9）阻抗反演：波阻抗反演是高分辨率资料处理的最终表达形式。