荔湾3-1气田是我国第一个深水大气田.其位于南海珠江口盆地白云凹陷，水深约1500 m.该区域海底较崎岖，地质情况复杂.荔湾3-1气田的成功发现与开发是与地球物理技术的进步密不可分的.荔湾3-1气田深水地震资料处理存在多种难题，在多次波方面主要为海底相关的多次波(肖二莲等，2010；赵昌垒等，2013)、绕射多次波(谢宋雷等，2013)；在采集脚印方面(麻三怀等，2008；骆宗强等，2012)，则包括水温、盐度、潮汐在内的综合影响；针对子波处理，如何提取和使用远场子波也是一个难题(杨志国和王哲，2012)；在偏移成像方面(常旭等，2008；王建花等，2012)，由于海底地形剧烈变化，造成横向速度剧变，时间偏移往往偏移画弧，同时时间偏移位置也与实际地下位置不同.在研究工区，2006年采用拖缆方式采集了三维地震资料，开展了叠前时间偏移和叠前深度偏移处理.为了获得宽频地震资料，2012年还开展了倾斜缆地震资料采集和处理.针对荔湾3-1气田在地震资料处理中遇到的问题，本文将详细阐述几项重要的地震处理技术.

深水地震资料中，由于鸣震不发育，多次被也多为长周期多次被，因此反褶积往往应用较少.由于气枪爆炸后气泡震荡造成的后续气泡效应，造成地震资料子波产生“尾巴”，随着信号向深层传播，大地吸收滤波作用使气泡效应变大，在地震剖面上延续相位较重，这不仅影响了地震资料的分辨率，同时也给解释带来了假象.

解决气泡效应的传统做法主要是采用统计性反褶积方法(刘喜武和刘洪，2003).但由于深水存在很多不确定因素，实际处理中深水资料进行统计子波反褶积往往破坏地震资料的波组特征，不利于保真处理.近年来利用远场子波做确定性子波反褶积来压制气泡效应已经很成熟了，它简便易用，对延续相位的压制效果明显.原始远场子波，能够比较真实地描述气枪激发的响应.应用该远场子波，可以设计压制掉延续相位的理论输出，然后与原始的远场子波褶积，就可以得到反滤波器和它的实际输出.在设计理论输出时，可以采用两种办法.第一种是直接截断法，即把远场子波后面的气泡效应截断作为理论输出；第二种是预测反褶积法，即对远场子波做预测反褶积，压制掉远场子波的后续气泡.

图 1

Fig. 1

图 1 深水近道地震资料提取子波示意图 (a)海底拉平后的近道剖面;(b)近道叠加后得到的子波. Fig. 1 Make up wavelet from near traces in deep water seismic data (a)Flattened seabed near trace section;(b)Wavelet derived from near trace stack section.

图 2

Fig. 2

图 2 原始数据与压制气泡后数据叠加剖面对比 (a)原始数据叠加剖面;(b)压制气泡叠加剖面. Fig. 2 Comparison of raw stack and de-bubble stack sections (a)Raw stack section;(b)De-bubble stack section.

荔湾深水地震资料采集持续两年，受温度、潮汐、盐度等影响较大，在此过程中产生的海上静校正问题，统称为采集脚印问题，也非常严重.采集脚印是多种因素集合到一起的共同作用，其在联络测线叠加剖面上的反应是出现垂直断层现象，在海底附近最明显，越往深层就逐渐模糊(图 3c).在道集上，以水速变化影响最为明显，主要表现为波形的抖动(图 3e).水中地震速度的变化主要由温度和含盐度在时间和空间上的变化引起，荔湾地区含盐度变化比较稳定(3.2%左右)，水中地震速度变化主要受温度影响.南海表层温度随季节变化，温差为8~10 ℃，深海海底温度随水深变化，温差在2℃左右 (王卫强等，2000).而地震波速度在深水表层为1530 m/s左右，在深层则可达到1491 m/s.

解决水速变化引起的校正问题，可以采用冷水静校正技术(Schultz等，1984).其主要步骤包括计算相邻面元近道时移值、径向积分求初始静校值、空间滤波消除初始静校值的低频分量和应用于实际数据体四部分.如图 3为应用冷水静校正前后海底深度图、叠加剖面、道集的对比图.产生采集脚印的因素有多种，水速问题只是一种，实际处理中往往综合考虑各种影响进行综合静校正，以消除采集脚印的影响.

图 3

Fig. 3

图 3 应用冷水静校正前后对比图 (a)冷水静校正前海底深度图;(b)冷水静校正后海底深度图;(c)冷水静校正前叠加剖面;(d)冷水静校正后叠加剖面;(e)冷水静校正前道集;(f)冷水静校后前道集. Fig. 3Comparison of before and after cold water statics apply (a)Depth map of seabed before cold water statics apply;(b)Depth map of seabed after cold water statics apply; (c)Stack section before cold water statics apply;(d)Stack section after cold water statics apply; (e)Gather before cold water statics apply;(f)Gather after cold water statics apply.

深水多次波主要是与自由表面有关的多次波以及绕射多次波.多次波的压制方法主要有两大类：1)基于波动方程的多次波预测减去法(王维红等，2007)，如SRME；2)基于多次波与一次波属性差异的滤波方法(王汝珍，2003)，如拉冬变换.SRME法采用迭代法消除与自由界面有关的多次波(牛滨华等，2002；李鹏等，2006)，传统做法是2D SRME.2D SRME具有高效易实现的优点，但是二维模型不能反映多次波三维波场传播，衰减效果有局限.尤其是针对崎岖海底三维变化的地形，二维多次波模型不够准确.针对这种情况必须采用3D SRME技术(Moore等，2008；李宏图等，2009).传统的3D SRME(褶积法)需要在时间域进行多次波模型建立及相减.试验研究发现，3D SRME在τ-p域进行匹配相减，相比于时域去除多次波效果更加优越.τ-p域3D SRME有两个优点：有效波与多次波在局部p域分离的效果更好，可以更有效衰减时域中多次波与有效波相交位置因相减而残存的高频多次波，保护深层信号；另外，τ-p正反变换可以有效压制模型生成时产生的假频.如图 4所示，与时间域3D SRME相比，τ-p域 3D SRME更有效的衰减高频噪音，假频噪音较少.

图 4

Fig. 4

图 4 不同域3D SRME应用效果对比 (a)原始叠加剖面;(b)时间域3D SRME后的叠加剖面;(c)τ-p域3D SRME后的叠加剖面. Fig. 4 Comparison of 3D SRME in different domains (a)Raw stack section;(b)3D SRME in time domain;(c)3D SRME in tuap domain.

在提高新噪比的过程中，尤其是压制随机噪音时，经常使用的方法有很多，例如F-X预测去噪、多项式拟合法去噪、径向预测滤波去噪、相干加强去噪、中值滤波等.这些方法尽管技术原理不同，但都存在难以克服的局限性.常规的压制随机噪音方法往往破坏地震资料的波组特征，降低分辨率，模糊掉断层、断点，尤其是倾斜和弯曲地层；横向相干加强去噪等方法，改变了地震资料原始面貌，保幅性差.传统去噪法往往使得提高地震资料信噪比与分辨率、保持波组特征成为矛盾.

近年来发展了一种三维地质构造导向滤波技术(赵明章等，2011)，很好的解决了提高地震资料信噪比与分辨率、保真性的矛盾.三维导向滤波技术的实质是一种平行于地震同相轴的平滑操作，这种平滑操作不超出地震的反射终止位置(断层).三维导向滤波技术的具体做法是：沿着地层走向滤波，相干加强；遇到断层时，地质导向滤波通过计算地层与断面走向、倾角、相干性等属性进行三维滤波.这种滤波技术可以有效衰减随即噪音、非相干类噪音，具有非常好的保幅性，能做到边缘检测，不损害陡倾角地层、断面的成像.如图 5所示，三维地质导向滤波处理后，随机干扰噪音得到很好的压制，同时同性轴的连续性、断点、断面依然保持清晰.

图 5

Fig. 5

图 5 三维地质导向滤波前后叠加剖面对比 (a)滤波前叠加剖面;(b)滤波后叠加剖面. Fig. 5 Comparison of sections before and after 3D geosteering filter apply (a)Before 3D geosteering filter;(b)After 3D geosteering filter.

对于深水复杂海底地震成像问题，利用理论模型，对比时间偏移、叠后深度偏移和叠前深度偏移三种技术(陈礼和葛勇，2005)，表明叠前深度偏移不仅可以解决下伏地层成像问题，而且可以恢复地层的真实位置.实际上，叠前时间偏移在速度不变的平地层时，地下反射点成像与真实的地下反射点基本吻合.但当地层速度横向变化较快，如倾斜地层，时间偏移的反射成像点往往会发生“漂移”，即反射成像点会往高速区移动.如果是倾斜海底，如图 6所示，时间偏移的反射点会往浅水方向移动.理论上证明叠前深度偏移在速度准确的情况下，可以解决时间偏移因横向速度剧变造成位置“漂移”现象，地下位置得到真实反映.荔湾3-1气田范围内，尽管海底不是很崎岖，但由于是浅水到深水过渡带，水平方向上海底上下两层速度变化较快，影响到了时间偏移的反射成像点真实位置.以LW3-2-1井为例，如图 7所示，设计井位时，目的层在时间偏移剖面上位于断层上盘，而在深度偏移剖面上位于断层下盘.实际钻井结果证明，目的层在断层的下盘是正确的.原因在于时间偏移时目的层位置向高速区域发生了“漂移”，即向浅水区域移动了.

图 6

Fig. 6

图 6 时间偏移位置漂移与深度偏移准确归位原理图 Fig. 6 Principle of location drift in PSTM and accuracy in PSDM

在深水地震勘探中，随着电缆长度增加，远道上翘现象明显.加之地下介质的各向异性，速度会随着入射角不同而改变.各向同性深度偏移结果往往与测井深度误差较大，而且共反射成像道集远道不能拉平.因此，对于深水地震资料处理，各向异性叠前深度偏移显得尤为重要，荔湾3-1地区各向异性叠前深度偏移已大量开展.

图 7

Fig. 7

图 7 叠前时间偏移与叠前深度偏移成果剖面对比 (a)叠前时间偏移剖面;(b)叠前深度偏移剖面，十字交叉处为目的层靶点. Fig. 7 Comparison of PSTM and PSDM sections (a)PSTM section;(b)PSDM section，crisscross is target.

海上常规地震资料采集多采用单一等浮拖缆技术.常规等浮电缆采集遇到的瓶颈是频带高低两端的能量都较弱.电缆沉放浅，中深层目标低频能量较弱，不利于深层构造目标的落实；电缆沉放深，由于高频的损失，针对中层储层而言分辨率不足，不利于储层落实，影响油田开发方案的设计.虚反射(鬼波)是海上采集中不可避免的干扰波，虚反射的波形、频率、视速度等都与一次波相似，从而严重干扰一次反射波，降低地震剖面的分辨率，有时甚至会产生假的同相轴，给地质解释造成困难.因此消除虚反射的影响是海上地震资料处理的一个重要问题.

宽频地震采集技术是近年来一个比较活跃的课题，主要包括上下源、上下缆、双检、OBC以及倾斜缆等采集方式，其主要解决的问题就是鬼波的影响.倾斜缆相对上下缆、OBC等采集方式成本较低，野外施工相对容易控制，同时它的频带是连续的不同陷波带叠加，频带非常丰富，因此逐渐被多数人接受.荔湾工区也进行了倾斜缆采集和处理试验，取得了较好的效果(Zhang等，2013).如图 8所示，与等浮缆采集相比，倾斜缆采集和处理的地震资料，从低频到高频都非常丰富.倾斜缆数据消除“鬼波”影响，分辨率更高、断面成像更好；低频信息丰富，使得深部地层结构更清晰，有利于凹陷的评价.

图 8

Fig. 8

图 8 常规采集与倾斜缆采集成果对比 (a)常规采集剖面;(b)倾斜缆采集剖面;(c)频谱图，红色为倾斜缆资料频谱，蓝色为常规资料频谱. Fig. 8 Comparison of normal and variable depth streamer seismic acquisition (a)Normal seismic section;(b)Variable depth streamer seismic section;(c)Spectral， red is variable depth streamer seismic frequency，blue is normal seismic frequency.

倾斜缆地震数据的使用需要一个认识过程.宽频地震数据，有“跷跷板”效应，低频丰富了，高频成分可能就被掩盖.采用深沉放，低频能量较强，地层内部阻抗差异小的地震反射成层性差，尤其是陆相沉积层的内幕反射结构，不利于沉积微相的解释和储层描述.在后续成果数据的应用分析中，需进一步研究如何用好宽频地震数据.

对于常规采集的地震资料，在处理中仍有潜力可挖.2012年以来，常规地震资料的宽频处理逐渐成为研究热点.实际上地震频带主要受震源鬼波、电缆鬼波、源检鬼波影响，造成了低频和高频端的陷波.只要消除了鬼波，理论上可以对常规地震数据做宽频处理，简单思路如下：提取地震子波，设计一个理论上没有鬼波的输出子波，两者做匹配，求出滤波算子，把滤波算子应用于地震数据.然而，实际地震资料的地震波和鬼波的传播路径是非常复杂的，理论做法与实际效果还有一段距离，需要进一步深入研究.

7 结束语

荔湾3-1气田地震资料经过多年的处理，形成了一套完善的处理技术系列，包括子波处理、采集脚印压制、τ-p域3D SRME技术及深度偏移技术等等，对于荔湾3-1气田的勘探开发起到了推动作用.这些技术对于其他深水区域的地震资料处理也有很好的借鉴意义.随着倾斜电缆新采集技术的应用，宽频地震资料处理将越来越多，这也是将来重点研究和开发的新领域之一.