基于预测反褶积理论的多次波压制技术研究_冯晟.pdf

第 14 卷 第 4 期2023 年 2 月黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCEVol.14Feb.2023基于预测反褶积理论的多次波压制技术研究冯晟，郑勋，王沛，宋峙潮(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300467)摘要:多次波压制采用多道叠加的方法，即通过物理多道数据叠加的方式来识别和压制多次波，但会导致多次波产生偏移距，且随着叠加次数的增加偏移现象越来越明显。针对这一现象，提出了基于预测反褶积理论的地震数据保真处理技术，在单道多次波数据处理过程中产生了较好的效果。但地震资料需要了解整体剖面，还需检验其在地震剖面上的压制效果。常规浅水区块地震剖面同向轴较粗，在 1 s 区间内多次波发育，反褶积利用周期性多次波压制了海底鸣震，明显提高了浅层构造的分辨率，为井场勘察奠定了良好的基础，可保证海洋钻探工程的安全性。关键词:井场勘察;反褶积;多次波;地震剖面中图分类号:P631.44文献标志码:A文章编号:1674 8646(2023)04 0136 03Research on Multiple Wave Suppression Technique Basedon Predictive Deconvolution TheoryFeng Sheng，Zheng Xun，Wang Pei，Song Zhichao(Engineering Technology Branch of CNOOC Energy Development Co.LTD.，Tianjin 300467，China)Abstract:Multichannel superposition method is adopted for multiwave suppression.Multiple waves are identified andsuppressed by means of superposition of physical multichannel data，but it will lead to multiple wave offset.And theoffset phenomenon becomes more and more obvious with the increase of superposition times.According to thephenomenon，the study proposes the seismic data fidelity processing technology based on predictive deconvolutiontheory，with which relatively good effect is gained in the process of single channel multiple wave data processing.But weneed to know the whole section of seismic data，and also need to test its compression effect on the seismic section.Thecoaxial axis of the seismic profile in the conventional shallow water block is thicker.In the 1 s interval，multiple wavesdevelop，and submarine chirps is suppressed with the periodic multiple waves of deconvolution.In this way，theresolution ratio of suprastructure improves significantly，good foundation for exploration is laid，and the security ofoffshore drilling project is ensured.Key words:Well site exploration;Deconvolution;Multiple wave;Seismic section收稿日期:2023 01 13油气勘探开发前需根据地质资料选取富含油气圈闭的大致区域，但这类区域极易存在浅层气，在钻井工程中具有巨大风险，极易诱发井喷等安全事故，对周边海域环境安全造成重大威胁。井场地震剖面能够清晰显示海床下的地质构造，对浅层气等地质危害的预测较为准确。为保证海洋钻探工程的安全性，需要在开发前就目标区块的海底构造、岩性特征、障碍物分布、重力及磁力情况进行勘察分析1 4。勘察过程中需采用多种仪器，包括 ROV 水下机器人和空气枪震源，用来监测海床与水深，采集海底构造情况等。上述仪器属于钻井工程专用仪器，采集的资料是勘探作业中钻前准备的重要内容。但井场资料相较于常规地震存在一定的差别。一是应用目的不同。井场资料是为了工程施工查看浅地表信息(包括海底浅部构造及障碍物等)，成像深度 500 m。二是采集频率不同。为了提高浅部地层地质危害识别的准确率，井场资料的采集频率高达1 000 Hz。三是分析范围不同。井场资料采集的施工区域较小，采集范围径长约2 km 5 9。地震中的多次波严重影响了人们对地层的认识，分析井场地震与常规地震的区别，发现井场地震多次波具有短偏移距的特点，由此提出了基于预测反褶积理论的地震数据保真处理技术，取得了较好的多次波压制效果，提高了施工方对浅部地层产状的认识。1多次波压制技术调研地震资料处理初期采用单道接收，进行地震资料解释时发现，多次波对研究产生了干扰，这是由地质构造产生的，只能压制不可能完全消除。最初采用的方法是多道叠加，即通过物理多道数据叠加方式来识别和压制多次波，但会导致多次波产生偏移距，且随着叠加次数的增加，偏移现象越来越明显，地震解释效果逐渐变差。图 1 为多次波影响情况示意图10 11。631图 1井场地层剖面受多次波影响Fig.1Well site profile influenced by multiple waves多次波压制方法大多基于一次波和多次波在空间特征上的差异进行识别，或基于多次波在空间上具有明显的周期性和可预测性建模消除。第一种方法对地质构造的变化具有较高的假设条件要求，且在多次波识别过程中存在处理精度低、压制效果差的问题，难以满足现有的地震资料的要求12 13。第二种方法在子类上又可细分为预测反褶积和波场延拓两种，预测反褶积方法对于浅水地区产生的具有明显周期性的多次波具有较好的处理效果，波场延拓则对于地质构造复杂、地层岩性变化大的区域产生的多次波具有较好的处理效果。上述两种多次波压制方法都需基于一个参数合理的多次波预测模型，如果模型与实际区域产生的多次波振幅及走向吻合度较差，则较难产生较好的多次波压制效果14 15。2基于预测反褶积的多次波压制技术井场地震数据对于真实性要求很高，利用地震波视速度压制多次波可能导致地震资料失真，风险性较高。预测反褶积是地震资料处理的传统方法之一，在已知多次波会重复出现的前提下，通过设计滤波器可将多次波与有效波分离，这是预测反褶积理论的开端。预测反褶积理论在处理多次波时的首要目的是压制而非提取，当地震波从目的层反射向接收端时，如果穿过水层会发生重复反射，这一震荡反射波被检波器接收，形成一个具有周期性的地震信号，周期间隔记为，时间轴方向上的能量衰减系数记为 r，根据周期间隔和衰减因素 r 可以计算识别相位相反的多次波型，进而进行针对性的压制，得到一次有效波。地震数据的反褶积计算公式如下所示，fpred(t)=(t)+r(t )(1)式中，只有 r 与 保持不变的情况下才会出现压制效果，如果接收信号源发生变化，上述参数也会随之发生变化，导致多次波压制效果大打折扣。但在实际应用中发现，上述公式具有较大的局限性，主要原因有以下几点:一是由于海底地质情况复杂，具有高低不平的特性，导致反射波周期性较差。二是地震波在水中的反射系数与反射角会由于水深及位置的不同而发生变化，导致接收端信号源周期性表征较差。三是振幅衰减速度并不是均匀的，随着时间的延长，振幅衰减速度越来越快，因此反褶积地震波压制方法中通常将接收信号源选定在一定区间内。对式(1)进行变换得到:p0(t)=p(t)+f(t)*p(t )(2)通过对接收区间加以适当限定，有效摸清了地震波波动规律，实现了多次波的压制。3反褶积原理在多次波压制中的应用反褶积处理地震波数据时，可通过高分辨反褶积压制地震多次波。分析可知，采用预测步长上 6 ms 的反褶积参数，即可确定多次波压制的情况。图 2 为通过反褶积压制多次波后的地震波接收效果，与常规杂波相比，同向轴波型及相关表现更加清晰。图 2反褶积后浅水井场单道地震数据Fig.2Single channel seismic data from the shallow water well site after deconvolution731反褶积方法在单道多次波数据处理过程中产生了较好的效果，但地震资料需要的是对整体剖面的了解，所以还需检验在地震剖面上的压制效果。常规浅水区块地震剖面同向轴较粗，在 1 s 区间内多次波发育，严重影响了人们对海床地质情况的认知。反褶积的原理是利用多次波的周期性特征压制短周期的海底鸣震，正好适合于压制浅水区域的多次波。将反褶积应用于浅水区域井场地震后得到了图 3 的效果图。从压制效果上看，浅层构造的分辨率明显提高，同向轴更加清晰，在 1 s 附近的区域受层间多次波的影响，构造存在重影的现象被有效压制了，地层构造更加清晰，有效提高了浅、中层资料的清晰度。图 3利用反褶积压制多次波后地震剖面Fig.3Multiwave seismic profile prepared by deconvolution backloading4结束语井场地震剖面能够清晰地显示海床下的地质构造，对浅层气等地质危害的预测较为准确。为保证海洋钻探工程的安全性，需要在开发前就目标区块的海底构造、岩性特征、障碍物分布、重力及磁力情况进行勘察分析。目前，通常用地震技术取代井场勘察，但二者从应用目的、采集频率及分析范围等多个方面都存在不同，井场勘察需要进行专项分析。多次波是地质构造产生的，只能压制不可能完全消除。最初采用的方法是多道叠加，即通过物理多道数据叠加方式来识别和压制多次波，但会导致多次波产生偏移距，且随着叠加次数的增加偏移现象越来越明显。针对这一现象，提出了基于预测反褶积理论的地震数据保真处理技术，取得了较好的多次波压制效果，提高了施工方对浅部地层产状的认识。反褶积方法在单道多次波数据处理过程中产生了较好的效果，但地震资料需要了解整体剖面，还需检验在地震剖面上的压制效果。常规浅水区块地震剖面同向轴较粗，在 1 s 区间内多次波发育，严重影响了人们对海床地质情况的认知。反褶积利用周期性多次波压制了海底鸣震，明显提高了浅层构造的分辨率，为井场勘察奠定了良好的基础。参考文献:1 张全，雷芩，林柏栎，等.基于贪婪快速迭代收缩阈值的 Radon变换及其在多次波压制中的应用J 石油地球物理勘探，2022，57(06):1332 1341，1257 1258.2 侯维丽，刘洪林，刘云鑫，等.多次波压制方法及优化组合压制技术研究 J 内陆地震，2015，29(02):122 128.3 井洪亮，张少华，宋家文，等.基于模型优化的浅水多次波压制方法及应用C/2022 年中国石油物探学术年会论文集(下册)，2022:18 21.4 王炜，徐强，徐爽.极浅水环境下的水层多次波分阶压制J 工程地球物理学报，2022，19(05):683 688.5 孙海龙.基于波场延拓的多次波压制技术及其改进D 长春:吉林大学，2015.6 余锋.基于 Radon 变换的多次波压制方法分析与研究J 内江科技，2022，43(07):