高陡复杂构造逆时偏移成像技术的应用

高陡复杂构造逆时偏移成像技术的应用

复杂陡峭的结构是世界上石油气田最重要的勘探领域，也是中国实现陆路油气发现的主要领域之一。近年来,经过复杂山地地震勘探攻关,高陡构造地震勘探技术取得了较大进步。但是由于复杂的山前地形高差变化大及地下地质构造变化剧烈,增加了地震勘探的难度,因此存在山前带成像困难、复杂构造难以落实的问题。逆时偏移成像技术是实现山前高陡复杂构造成像精度最高的成像技术之一,该方法采用双程波波动方程延拓波场逆时偏移成像过程中,由于成像条件引入了不正确的互相关,速度分界面上会产生一些干扰,叠前逆时偏移成像剖面上会出现一些成像噪声本文首先分析了逆时偏移噪声的产生原理,然后从波数域分析得到了噪声的特性和波数域与空间域的对应关系,针对噪声的特性提出了高阶微分去噪算法,该方法易于实现且滤波前后能保持有效信息不受到损害,此算法运用于台阶模型和高陡复杂岩丘模型效果良好。1逆时偏移噪声的形成机制逆时偏移波场传播过程中,由于全波方程允许波在全方位传播,因此在波场正反向外推过程中都会产生反射波,运用成像条件时将这些反射波进行成像,得到成像结果即为噪声。逆时偏移成像中,成像条件有3种,激励时间成像条件、互相关成像条件和波阻抗成像条件以简单的200(道)×200(采样点)层状模型为例进行逆时偏移噪声形成机制的分析。图1(a)和图1(b)分别代表在(x=100,z=0)处放炮,在t=0.4s时正演波场和逆时外推波场瞬时波场切片。正演波场具有下行的入射波(图1(a)中的A)和上行的反射波(图1(a)中的B),逆时外推波场具有下行的逆向反射波(图1(b)中的A和B)和上行的逆向入射波(图1(b)中的E)。图1(a)中的A和图1(b)中的A进行成像可以得到正确的成像结果。图1(a)中的B和图1(b)中的B进行成像即为成像噪声。即波场正反向外推时遇到分界面上会产生反射波,若将反射波进行了成像,得到的成像结果即为噪声。图1(c)显示的是图1(a)和图1(b)成像的结果,A点和C点为界面成像结果,B点及其弧形区域的像为成像噪声。同时通过分析可知当炮点波场和逆时外推波场方向夹角接近180°时,相当于入射角接近90°时(如图1中的B点)的互相关结果为噪声。2波数场分析2.1成像点位置的描述图2表示两个200(道)×200(采样点)的深度域模型,图2(a)表示水平层状介质的成像点位置沿炮点和接收点的慢度之间的关系示意图,图2(b)表示倾斜层状介质的成像点位置沿炮点和接收点的慢度之间的关系示意图。通过对图2的分析,可以看出,无论是水平层的A点还是倾斜层的B点,都满足式中S总的波数可以表示为式中K通过式(1)、式(2)可以看出,当θ2.2理论波数域分析以点绕射为例,分析逆时偏移剖面的波数域分布。如图3(a)所示,点绕射模型大小为200(道)×200(采样点),绕射点位于第100道、第100个采样点处。采用单炮激发,激发点在(100(道),0(采样点))处,根据互相关成像逆时偏移成像得到了如图3(b)的单炮逆时偏移剖面,图3(a)是进行的理论波数域分析,通过分析可知蓝色区域为成像后波数域的分布区域。将图3(b)转换到波数域,得到图3(c)的实际结果,粉红色区域为实际的波数域分布,对比图3(a)和图3(c)可知理论的波数域和实际的波数域分布能够很好的对应。从而验证了上述分析的正确性。3阶微分算子压制噪声针对低波数的噪声常用高通滤波的方法进行压制,但是高通滤波很难选择滤除多少,而且滤波效果不平滑。所以本文采用比较平滑的滤波算法,即微分算法,常规的二阶微分算子可以描述成对二阶微分算子进行波数域分析式中k图4代表二阶微分算子和四阶微分算子对噪声的压制效果对比,从图中的曲线可以看到相对于二阶微分算子,四阶微分算子可以对小于90°的成像噪声进行更好的压制(框型区域)。4方法应用4.1陡倾角区域噪声压制图5(a)为凹陷速度模型,大小100(道)×90(采样点),图5(b)为40炮叠加偏移剖面,可见在陡倾角区域存在很强的成像噪声,图5(c)是采用高阶微分算子滤波方法进行滤波的结果,在陡倾角区域成像噪声得到很好的压制(黄色框型区域)。4.2微控制板上的噪声图6(a)是复杂速度模型,大小为300(道)×250(采样点),图6(b)为20炮叠加偏移剖面,未经过滤波的偏移剖面浅层和深层的噪声都非常强,遮掩了构造形态,经过了四阶微分算子滤波处理,从图6(c)看出成像噪声基本得到了消除,黄色框型区域构造形态清晰,高陡台阶特征明显。图7(a)是图6(b)的波数域,可以看出高波数成分被低波数成分遮掩了。图7(b)为四阶微分算子滤波的结果,低波数噪声得到较完全的消除,高波数的信息得到了很好的显示和保留。从高陡台阶模型测试可以看出,本方法对高陡台阶模型也是适用的。4.3逆时偏移剖面图8为某地区实际高陡复杂岩丘模型逆时偏移成像资料,图8(a)为逆时偏移剖面,图8(b)为本文压制低频噪声后的逆时偏移结果。从图中可见,逆时偏移剖面成像噪声得到了很好的压制,岩下构造特征清晰,高陡复杂区高陡构造形态更加清晰,适合于后期的地震解释及储层预测。5成立反逆时偏移桥梁叠前逆时偏移成像过程中具有低波数噪声,微分算子相当于角度域滤波器,具有压制低频、保留高频且不损害有效信号的作用,适合于逆时偏移低波数去噪。研究表明,高