0 引言

为了提高中深层成像质量，需从地震采集着手，增强深层照明强度，提高地震穿透力。有效的低频信息是提高中深层信噪比的重要手段之一^[1]。近年来，海洋宽频地震采集和处理技术已经成为海洋地球物理勘探研究热点，并且取得丰硕的成果。海洋宽频地震采集处理技术区别于常规等深度拖缆(平缆)，它主要通过改变检波器或震源的种类、数量以及沉放深度达到压制鬼波的目的^[2]。海洋拖缆采集普遍存在虚反射现象，如何精准压制鬼波，补偿有效频率成分，提高信噪比，是改善地震成像的重要环节。早在20世纪60年代，Lindsey^[3]、Schneider等^[4]发表了关于传统的水平电缆去鬼波方法的文章，具体做法是结合线性滤波法压制鬼波效应，达到拓宽频谱频带的目的。Dushan^[5]提出了应用反褶积算子压制鬼波，但由于鬼波算子在频谱中表现为正弦函数，不可避免地造成了有效波能量缺失。基于二次波和鬼波存在时延这一特征，Aytun^[6]和Fang^[7]提出了频率波数域的鬼波压制算法，但是由于鬼波时延难以获取，所以压制效果并不理想。随后，Weglein等^[8]和Ikelle^[9]提出基于逆散射级数法对多次波和鬼波进行压制。中国许多专家也丰富了此理论基础，金德刚等^[10]对应用逆散射级数理论压制鬼波效应的方法进行了更深层次的研究，并对其中一些具体的处理细节进行了完善，证明了应用该理论压制鬼波是可行的。与此同时，通过改变传统采集方式的宽频采集也逐渐兴起。Haggerty^[11]于1956年提出使用上、下缆采集技术进行海上地震勘探，并对该方法做了详细的介绍和解释说明。斜缆采集兴起于20世纪90年代，Bearnth等^[12]和Sablon等^[13]先、后对这一方法做了细致的研究。Soubaras^[14]根据鬼波频率随检波器深度变化特性，发表了利用联合反褶积去除鬼波的理论，成功拓展了地震资料频宽。

本文以珠江口盆地惠州凹陷惠州25过渡带实际靶区为例，重点阐述了平缆采集宽频处理和斜缆二次采集成效对比，创新性提出了平缆和斜缆数据匹配融合思路，并成功应用于惠州25构造带中深层成像。其主要思想是利用平缆数据中深层地震信号衰减慢的特征来弥补斜缆数据深部的高频缺失，最终达到宽频成像效果。本匹配融合技术具有三方面的优势：①分阶段求取多维度匹配因子，平缆和斜缆两种地震数据在相位、频率、时差和能量四方面得到较好的匹配，成果数据保真度得到了保证；②在叠前融合，得到的共中心点(Common Middle Point，CMP)道集兼具了平缆和斜缆两种地震数据的炮检距，保留了地震资料的振幅随炮检距的变化(Amplitude Versus Offset，AVO)特征，可以用此数据进行AVO分析及叠前反演，提高油气预测的准确性；③兼具斜缆地震数据的低频信息和平缆地震数据的高频信息，中深层成像得到改善，构造内幕细节更加丰富。

1 研究背景

围绕惠南半地堑惠州25过渡带X构造先、后钻探多口井，证实了古近系文昌组存在规模油气藏。但受限于平缆采集常规处理地震数据低频信息严重缺失，深部成像信噪比低，断面波不清晰。陆相地层横向非均质性强，地震资料难以满足构造内幕精细刻画。为进一步改善成像质量，获得高分辨率高保真地震数据，2012年首次在该靶区使用斜缆宽频地震采集处理技术。通过新、老成果频谱资料对比，斜缆采集拓宽了中浅层频带，低频信息的增加减小了子波旁瓣，而高频信息则锐化了子波波峰，极大地提高地震资料分辨率。水平切片指示断层刻画能力也显著增强^[15]。但是，分时窗地震频谱信息表明，中深层段斜缆高频信息相比平缆资料衰减更快(图 1)，导致古近系内幕分辨率低、能量弱(图 2)。另外，由于该技术尚处于起步阶段，残余多次波仍然影响严重，给地质解释带来很大困难。鉴于此，针对性开展了斜缆资料新一轮攻关成像处理。

为了最大化利用已有地震信息，增加深层照明强度，提高覆盖次数，补充内幕高频信息，开创性地提出了斜平缆匹配融合方案。由于两次采集方位角一致，不存在方位各向异性，为速度建模提供有利可靠先决条件。

2 斜、平缆匹配融合关键技术

为更好地开展数据融合，必须消除斜、平缆资料间的信噪比、频率、波组特征等巨大差异，宽频保幅处理是前提，有效匹配拼接技术是核心。基于资料间的差异性，本文提出了多维度匹配因子，并建立了一套有效质控流程。

2.1 宽频保幅处理技术 2.1.1 宽频去噪技术

本文的平缆和斜缆三维地震数据，由于采集时间窗口和采集方式的改变，原始地震数据干扰波类型相似，但其特征存在差异。在去噪过程中，针对不同三维地震数据的特征和分布规律开展针对性去噪，有效保护好原始地震数据的低频信号是关键。本文提出一种保护弱信号的宽频叠前去噪综合技术，通过分析不同工区的采集参数及噪声特点，采用“六分法”(分区、分类、分频、分时、分域、分步)^[16]的处理方式，对干扰波实现有效压制。针对不同噪声类型，所采用的去噪技术包括：三维多域分频去噪、奇异值分解降秩去噪、自适应高频噪声衰减、高保真Radon变换去线性噪声^[17-18]、T-X域保真去线性、三维相干噪声压制^[19-21]、基于时差的有源干扰去除等(表 1)。

海洋平缆和斜缆采集三维地震数据中，涌浪噪声都较为发育。由于枪缆沉放的差异，涌浪的特征差异较大。对于本文斜缆采集三维数据，涌浪干扰较强，采用常规的涌浪噪声压制处理很难在不损失有效信号的前提下有效去除噪声。因此，采用了四步串联方式对涌浪噪声进行分解并逐步去除(图 3)。每步采用了不同的去噪参数(表 2)。低频信息对于深层及岩性储层成像极其重要。单炮上5 Hz以下的频率成分虽然信噪比较低，但依然存在有效信号。因此，在压制涌浪干扰过程中，不仅要关注全频带噪声的压制效果，更要加强对低频端(尤其是低通5 Hz)信噪分离的质控。

浅水区浅层线性噪声主要是折射波以及折射多次波，以往这部分噪声在偏移前直接切除，忽视了这一区域内远炮检距存在的有效信号。浅层折射线性噪声的去除对CRP道集形态有明显的影响，去除后浅层线性噪声得到净化，远炮检距保留了更多的有效信号。另外，地震记录上存在一些不规则外源干扰，也表现为线性特征。本次主要利用有效信号和噪声间的相干差异性，基于高保真Radon变换，在三维空间对线性噪声进行有效去除(图 4)。

部分侧反射及有源干扰表现为类似双曲线特征，当弧形噪声频率、能量和有效信号差异较小时，采用三维相干噪声压制技术很难去除干净。固定源F-K域防假频侧反射及大船干扰压制技术通过交互手段，首先对噪声源准确定位，然后通过模拟曲率法将弧形干扰转变成线性噪声再进行衰减。该技术可将噪声去除干净且能够避免去噪产生的假频，去噪过程中一次波没有受到伤害，具有较好的保幅性(图 5)。综合去噪后，目的层有效信号得到恢复，15 Hz以下整体信噪比得到明显提高(图 6)。

2.1.2 斜、平缆鬼波压制技术

海上拖缆采集时，震源和电缆均置于海平面下某一深度，造成检波器记录到的地震波包含了鬼波信息。鬼波能产生陷频，造成地震资料低频和高频信息的缺失，严重影响了地震资料的成像质量，增加了后期地震资料解释和储层反演的难度。在以往以构造成像为主的研究中，鬼波的影响没有受到重视。近几年，随着深层勘探力度的加大，拖缆采集也在不断尝试更有利于深层信号的获取，比如增大震源容量、增大缆深。随着电缆深度的增加，包含鬼波的远场子波已经不再是单峰的近似零相位子波，而是变成了多峰子波，因此鬼波的影响变得更加突出。在大多数能够应用于实际生产的鬼波压制算法中，鬼波的压制效果在很大程度上取决于对鬼波算子参数(鬼波延迟时间、海水表面反射系数)估计的精准度。基于稀疏Tau⁃p反演的自适应鬼波压制技术能够针对起伏海平面问题带来的缆深浮动及海水面反射系数变化进行参数优化，获得更好的鬼波压制效果，减少参数不准确造成的伴随噪声问题^[22-23]。

本次主要采用基于稀疏Tau⁃p反演的自适应鬼波压制技术^[24]。针对源鬼波，根据源、检的互易性，采用基于稀疏Tau⁃p反演的自适应鬼波压制技术进行去除；除了常规对单炮、单次剖面、叠加剖面、频谱及自相关进行定性质控外，本文利用一种确定性的振幅变化量质控方法，基于远场子波计算出含鬼波与不含鬼波的子波振幅变化量(去除缆鬼波后，子波能量衰减至原来的70%)，对实际数据去鬼波前、后的单炮及叠加剖面开展振幅变化量化标定(图 7)，确保鬼波压制前、后振幅变化与子波振幅变化具有较为一致的相关性。

2.2 多维度匹配融合技术

由于平缆和斜缆地震数据的野外采集作业方式不同，导致地震数据在相位、频率、时差和能量上差异较大^[25-28]。常规融合处理结果在中深层同相轴连续性较差，很难解决实际问题。本文提出了通过分阶段多维度匹配因子求取，建立地震数据匹配质控流程(图 8)。首先，选择靶区井旁小块三维统一进行全流程宽频处理，产生叠后时间偏移数据、叠前时间偏移数据和CRP道集，利用道集及剖面的相似度分析、井震标定、AVO分析和分频扫描等手段进行对比质控；然后，分别对两种不同采集方式得到的三维数据，在初始叠加、去噪、去鬼波、去多次波等几个关键处理阶段，分别开展数据规则化处理及偏移处理。选择相同炮检距范围内的数据完成叠加，结合RMS振幅提取、相位分析、频率分析等方法，分析两种采集方式地震数据间的差异，利用互相关技术求取匹配因子，经过反复迭代，直到平缆、斜缆和融合地震数据相位、频率、时差和能量趋于一致；最后，利用所求取的匹配因子开展全工区数据宽频处理与多维度匹配融合。

通过对比斜缆与平缆资料原始叠加，两套资料差异较大。斜缆资料环境噪声严重、低频丰富，没有缆鬼波的陷波点；平缆资料环境噪声弱、低频不足，平缆叠加有明显的缆鬼波陷波点(图 9)。通过宽频处理全流程迭代质控，最终保证两套资料纵、横向波组特征接近，信噪比趋于一致(图 10)。

3 实际应用效果分析

融合后数据在地震分辨率、信噪比及成像方面有了较大改善。从惠州25靶区叠加剖面(图 11)上可以看到，平缆宽频处理结果在2 s之下较斜缆处理结果同相轴增多，内幕细节更丰富，视分辨率提高。但断面成像，特别是基底之下先存断裂体系成像模糊。斜缆结果对深大断裂刻画比较清晰，但低频能量占比太高，掩盖了内幕细节，分辨率受限，且深部能量也较弱。融合处理之后兼顾二者优势，既保留深层丰富内幕细节，又突显关键断层成像。从频谱特征对比(图 12)来看：平缆资料受限采集方式影响，低频能量相对欠缺，但高频抗衰减能力强。斜缆数据低频能量较丰富，但高频缺失。融合处理保证相对宽频结果，既保留斜缆低频又拓展平缆高频，真正实现了宽频处理，在提高数据信噪比前提下提高了分辨率。

由于斜缆数据低频能量太强，在应用斜缆数据进行古近系内幕解释时，进行了低切滤波。从过构造惠州25⁃X的剖面(图 13)来看，对2013年斜缆采集资料进行滤波后，虽然内幕信息更多，但产状变化较为杂乱(蓝框)，隐约可见两组产状交汇，残余多次波影响严重，资料信噪比较低。经本研究匹配融合处理后，基底之上反射特征清晰，相位特征近似平行于Tg界面，反映了早期地层沉积充填坡角较缓，体现了后期沉降过程。经过本研究匹配融合处理，地震相指示内幕反射结构更清晰，有力指导了该区构造控沉积作用研究。

此外，断裂成像改善效果也较明显。从剖面成像对比结果(图 14)来看，2013年资料滤波后深层(2.5 s之下)断面波不聚焦，断裂两侧地震相差异小，小断层以及潜山内幕断裂识别较困难。本次匹配融合处理后，断面成像特征更清晰，潜山内幕断面波能量明显增强。从2500 ms地震水平切片(图 15)上也可以看出：匹配融合处理资料高频随机噪声压制较好，信噪比提高；波组变化边缘信息增强，断面位置特别是潜山内幕断裂指示作用更明显。

通过各方面综合对比认为，斜、平缆地震数据匹配融合处理极大改善了该区地震资料成像品质，为古近系及潜山内幕储层研究提供高保真数据基础，提高了解释精度。

4 结论

针对惠州25构造带古近系信噪比低、内幕反射结构不清晰问题，首次在中国海域实施斜、平缆数据匹配融合处理试验。经过实际资料对比，效果改善明显。主要认识有：

(1) 通过平缆和斜缆数据匹配融合处理，最大化挖掘研究区内现有地震数据的潜力，增加了面元覆盖次数，提高资料信噪比，在浅、中、深层获得了更好的成像、更宽的频带、更丰富的内幕反射细节；

(2) 使用保护弱信号的宽频叠前干扰波压制技术，有效压制了各类复杂干扰波，保护了高频和低频弱反射信号，地震反射信号是宽频处理的数据基础；

(3) 针对平缆和斜缆资料分别采用了有效的鬼波压制技术，平缆鬼波及斜缆鬼波均得到较好的压制，对低频信号的补偿及斜、平缆资料一致性的改善起到了关键作用；

(4) 分阶段开展多维度匹配因子求取，对平缆和斜缆数据的匹配和融合过程进行了有效质控，保证数据在相位、频率、时差和能量四方面得到了很好的匹配，使成果数据可靠性得到保证。