2014, Vol. 29
2. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室, 西安 710018;
3. 中国石油勘探开发研究院西北分院, 兰州 730020
2. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil & Gas Fields, xi'an 710018, China;
3. Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Northwest (NWGI), PetroChina, Lanzhou 730020, China
鄂尔多斯盆地南部HJ地区由于雨水的长期侵蚀切割，形成了树枝状水系与塬、梁、沟、峁、坡并存的独特黄土塬地貌景观.老地层出露区的大部分地震资料品质较好，信噪比高.巨厚黄土层干燥疏松，对地震波吸收衰减严重，地震资料品质较差，信噪比低.在黄土塬区沿沟弯线高分辨率采集技术和黄土山地直测线技术成功的基础上，发展起来的黄土塬多线采集技术，解决了上述问题(吕公河等，2001；任文军等，2002；孙景旺等，2003).
在HJ地区，为了预测长3、长6、长8砂体厚度及分布范围，精细刻画前侏罗纪古地貌形态，落实地震TJ9、TT7反射层构造形态，针对黄土塬地貌采用弯线加宽线的观测方式(图 1)采集资料.这种采集方式改善了激发、接收效果，提高了剖面的质量.但采用弯宽线采集，弯曲测线处的剖面位置与反射点的实际位置存在空间上的位移，如何确定地下共反射点线是观测系统定义需要考虑的问题.且表层地震地质条件差，静校正问题突出，各种干扰波能量强，高频有效信号吸收严重，资料信噪比低是该区地震资料的明显特征.为此，有必要开展针对黄塬区低信噪比地震资料的处理研究.
 | 图 1 HJ地区弯宽线观测系统
Fig. 1 Geometry of crooked wide line in HJ area
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HJ地区沟壑纵横，海拔高程为1200～1700 m，地表为第四纪黄土层覆盖，地形起伏剧烈，沟塬相对高差可达300 m，沿沟测线弯曲度大，方向变化剧烈.图 1所示的弯宽线采集方式为两条炮线、两条接收线，每条线336道接收的方式，道间距20 m，覆盖次数为140.从图 1可见，对于这种弯线、宽线相结合的采集方式，采用弯曲测线几何库定义观测系统，将散布的共反射点应用反射面元来代替，即共反射中心点按面元进行叠加.所选的共反射点面元应能覆盖所有的反射点，并且要避免相邻CMP面元内覆盖次数出现突变的现象.共反射面元中心点的位置即为最终输出剖面的位置，因此定义的共反射点线必须沿测线分布以反映地下实际位置，以达到面元优化叠加的目的(王文忠等，2007).
2 HJ地区低信噪比资料处理处理难点HJ地区地震资料处理难度大，主要表现在以下几个方面：
(1)低降速带厚度和速度变化剧烈，速度极不稳定，表层结构异常复杂，存在着严重的静校正问题.
(2)原始资料信噪比低，干扰波严重，主要有面波、折射波、折射多次波及次生干扰波.
室内提高信噪比处理，可分为三个“战场”.第一是叠前处理，对于复杂地区地震数据，这是主战场，也是关键战场.第二战场是叠加，其潜力最大，任何压噪的方法，其效果都超不过叠加.叠后提高信噪比处理，是第三个战场，这个战场潜力不会太大(熊翥，2002).因此根据HJ地区地震资料的特点和地质目标要求，将处理重点放在叠前及叠加两个战场，通过试验和实践，形成了黄土塬低信噪比资料的关键处理技术：正确地消除复杂地表因素影响的具有黄土塬特色的综合静校正技术；合理的去噪技术及保持振幅措施；共反射面元叠加提高信噪比技术. 3 关键处理技术 3.1 综合静校正技术
HJ地区原始单炮干扰严重，初至淹没在干扰中难以辨识.针对黄土塬区低信噪比资料静校正问题突出、成像效果差的问题，有必要开展综合静校正研究以解决基础静校正问题.研究表明，黄土塬地区地震资料的初至波是可以有效拾取的，通过SEISLAB静校正软件可大大提高自动拾取的精度及速度.
已有许多文献对层析反演静校正在黄土塬区的适用性进行了阐述，论证了该方法的有效性(刘伊克等，2001；林伯香等，2007；赵艳平等，2010；樊满仓，2008).层析反演静校正利用地震直达波、回折波、折射波以及三者组合的初至波和层析反演方法具有的纵、横向变速优势，实现适应速度任意变化的复杂表层模型反演，图 2为层析反演出的近地表模型.层析反演静校正有利于消除中长波长及较大的静校正量.实践证明，在风化层横向变化剧烈、相邻两个接收点之间的静校正值差别很大的地区，应用层析反演静校正后，还存在静校正问题，后续处理利用常规的反射波剩余静校正仍不能取得满意效果.因此，在HJ地区使用层析反演静校正+初至波剩余静校正方法，通过初至时间修改的方式计算初至波剩余静校正求取短波长静校正量，即采用一次初至拾取两次静校正计算，综合应用可有效地改善地震资料的成像效果，目前该方法已经广泛应用于鄂尔多斯盆地黄土塬区地震资料处理中.静校正参数试验中，采用不同偏移距范围的初至时间参与计算，从单炮记录、叠加剖面进行质量控制，通过对比分析，从图 3可见，采用偏移距范围500~3500 m计算的层析反演静校正+初至波剩余静校正可得到较好的静校正效果.
 | 图 2 初至波层析反演出的近地表模型
Fig. 2 Near-Surface model of first break tomographic inversion
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 | 图 3 HJ地区静校正效果分析 (a)静校正前单炮；(b)层析反演静校正后的单炮；(c)层析反演静校正+初至波剩余静校正后的单炮. Fig. 3 Analysis of static correction in HJ area (a)Shot before statics；(b)Shot after tomographic statics；(c)Shot after tomographic and First-break residual statics.
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在基础静校正解决后，通过提高速度分析的精度并优化剩余静校正参数，选取优势频带、缩小计算时窗、增加迭代次数以提高成像精度，利用地表一致性自动剩余静校正与非地表一致性自动剩余静校正两种方法相结合来解决剩余静校正问题.图 4为HJ地区测线重处理后剩余静校正效果，可见老剖面上标志层错断不连续的现象在应用剩余静校正后成像效果明显改善.
 | 图 4 剩余静校正效果分析 (a)重处理前叠加剖面；(b)使用剩余静校正重处理后的叠加剖面. Fig. 4 Analysis of residual static correction (a)Stack section before reprocessing；(b)Reprocessed stack section after using residual static correction. |
受复杂地表影响，HJ地区广泛发育面波、折射波、多次波及次生干扰，首先对多种去噪技术从方法原理上进行了归类分析，针对资料的实际情况，选择合适的参数进行合理搭配，保证在去噪的同时，不损失有效波信息，保持波形不失真(刘建芳等，2007).通过分析试验，根据时频分析规律采用F-X域最小平方去线性噪音和时频空间域异常能量衰减方法对线性噪声及近炮点强能量进行压制(李美等，2012)，这种分频噪声压制方法可以提高信号的保真度.对于巨厚黄土产生的多次波，利用高精度拉东变换多次波衰减技术可得到较好的去除效果(熊翥，2003；李文莲等，2005；张军华等，2006；刘建红等，2008；冯晅等，2011；李美等，2012).本文将着重阐述HJ地区严重影响资料信噪比的面波、随机噪声压制技术.
3.2.1 KL变换自适应压制面波技术
面波是一类频率较低、速度较低、能量较强的次生波，且主要沿着介质的分界面传播，其能量随着与界面距离的增加迅速衰减，随着传播深度加大频散严重.本次处理采用特色软件KL变换自适应压制面波技术，该方法针对面波在频率、相位、速度、振幅以及空间假频上具有局部变化快的特点，自动调节追踪面波在不同地质条件下的变化特征，准确模拟切除压制面波.处理中分两个步骤实现：第一步是在局部的时间、空间窗口内和指定频率范围内，采用KL变频奇异值分解的方法建立面波模型.第二步采用最小二乘自适应方法调整已建立的面波模型，从而最有效的压制面波，最大限度的保留反射波的振幅信息.从图 5中可见，该方法可以较好地将面波和有效信息分开，有效信号的保真度较高.
 | 图 5 KL变换自适应压制面波效果分析 (a)面波压制前的单炮；(b)面波压制后的单炮；(c)去除的面波. Fig. 5 Analysis of supressing surface wave using adaptive KL transform (a)Shot without supressing surface wave；(b)Shot after supressing surface wave；(c)Surface wave attenuated.
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动校正是地震资料处理中一项非常重要的环节，必须以高精度的速度分析为基础，提高动校正的精度是保证叠加成像的关键因素.因此，在做分析之前，对CMP道集需作必要的处理，主要包括：振幅均衡、加权或相干、滤波及去噪等处理.在此基础上精选速度分析参数，用交互方式精细分析速度，速度分析质量用功率谱、超道集(动校和非动校交互监视)和叠加小剖面三者控制，准确的速度分析一般满足强的功率谱能量，但是HJ地区地震资料信噪比低，随机噪音严重影响速度分析的精度，主要表现在功率谱能量发散、超道集及叠加小剖面信噪比低，难以看到有效信息.
在时空域去噪，一是利用有效信号在空间方向具有相干性，空间越大越好；二是要求数据本身有一定的信噪比作为基础.在复杂地区，这两条都很难得到满足.叠前随机干扰衰减方法可在一个较大的时窗范围内，从整体上分离有效信号和随机噪声，对某一频率f0，如果信噪比高，则输出能量(即预测值)与输入能量接近，反之，输出能量远小于输入能量，因此用信噪比值对预测值进行加权，便可使地震数据中信噪比高的频率相对加强，信噪比低的频率成分相对减弱，这是我们期望的结果.处理采用GeoEast处理软件的叠前随机干扰衰减模块，把二维叠前地震数据视为一个三维数据体，其中一维为炮号或CMP号，二维为道号或炮检距，三维为记录时间，对其进行随机噪声衰减.该方法利用F-XY域预测理论求取每一个频率成分的预测算子，把预测算子应用于二维叠前地震数据，达到衰减二维叠前随机噪声的目的.处理中采用剩余静校正与叠前随机干扰衰减的迭代处理，该方法在本次处理中起到关键作用，从图 6中可见，经随机噪声压制后，资料的信噪比得到大幅度提高，从速度分析的能量谱及叠加小剖面来看，能量团聚焦，保证了速度分析的质量.
 | 图 6 叠前随机噪声衰减应用前后的速度谱对比 (a)叠前随机噪声衰减前的速度谱；(b)叠前随机噪声衰减后的速度谱. Fig. 6 Comparison of velocity spectrum before and after applying prestack r and om noise attenuation (a)Velocity spectrum without applying method of prestack r and om noise attenuation； (b)Velocity spectrum applying method of prestack r and om noise attenuation. |
近年来长庆探区地震勘探已逐步转向致密油气领域，尤其针对鄂尔多斯盆地巨厚黄土塬区，常规的处理手段难以得到较好的成像结果.提高叠加对改善信噪比的效果，关键是如何实现同相叠加.针对HJ地区低信噪比资料，在改进叠加方式等方面引入新的软件即共反射面元(CRS)叠加以解决信噪比低、反射波组特征不清楚的问题.该方法基于几何地震学，考虑了反射层的局部特征和第一菲涅尔带内的全部反射，其高信噪比、高空间分辨率和高保真度优于其它叠加技术(李栋等，2009)、借助于相近共反射点道集之间的相似性，在相应的相干区内依据相邻CMP数据所生成的超CMP道集，凭借其高覆盖次数自身所具有的压制噪音功能，可大幅度地提高地震资料信噪比和分辨率(王华忠等，2004；杨锴等，2004；杨锴等， 2005a，b；杨锴等，2006；魏伟，2006；谭未一等，2007).从图 7中可见，HJ地区低信噪比资料采用了CRS共反射面元叠加后，剖面信噪比和反射同相轴的连续性有了显著提升，该方法适合于鄂尔多斯盆地内部水平层状反射的低信噪比资料.
 | 图 7 共反射点叠加(a)与共反射面元叠加(b)对比. Fig. 7 Comparison between common reflection point stack and common reflection surface stack (a)Common reflection point stack(b)Common reflection surface stack. |
HJ地区低信噪比资料通过采用针对性的处理措施，逐步解决低信噪比问题，从而达到最优叠加效果.叠加地震剖面获得了较为齐全的主要目的层反射，具有一定的信噪比和分辨率.从图 8中可见，叠加剖面波形特征自然，强弱变化分明，地质现象清晰可靠，能够满足油气勘探的需要，2012年通过处理方法攻关，地震数据进一步细化了TJ9、TT7反射层构造图，使储层刻画更为细致，成果更为可靠.2012年，在X井区侏罗系油层钻遇率77.6%，取得了良好的勘探效果.
 | 图 8 HJ地区叠加剖面(局部)
Fig. 8 Stack section in HJ area(part) |
针对鄂尔多斯盆地HJ地区沟壑纵横的复杂地表条件，地震资料处理从观测系统定义入手，将综合静校正技术贯穿于整个处理流程，以叠前保幅去噪及共反射面元叠加等保持地震波相对振幅关系的处理技术为重点，循序渐进提高剖面信噪比的处理思路取得了满意的处理成果，实现了古地貌刻画、小幅度构造识别、含油砂体地震预测的目标，含油砂体符合率由以往的65%左右提高到现在的77.6%，为中生界石油勘探开发提供了有力的技术支撑.
致 谢 本文的研究过程中，得到了北京绿山世纪有限公司的冯德法老师和北京华润和泰石油技术有限公司的陈顶峰老师的大力支持和帮助，在此致以衷心的感谢.
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