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Home>News>Amplitude Preserved Seismic Processing from the Perception of a Senior Processing Engineer(TopGeo Energy Original)

那天在“知乎”上搜索关于地震资料处理的关键词,发现只有一个问题,是关于“保幅处理”的,而且回答有点摸不着边。在感叹“地震资料处理”多么小众的同时,笔者也感觉需要谈一谈对“保幅”的看法。

先从笔者经历的两个例子说起。Case1是一个国际化项目,甲方是国际知名油公司,研究目标是非常规致密砂岩,保幅处理和叠前反演是重点关注内容。资料处理基本流程没有太多不同,甲方从马来西亚派来一名资深的地震资料处理专家做现场监督和技术负责,全程互动流畅而愉快,对保幅处理的理解一致,比如说原始叠加切片有一个空洞(采集变观),最终结果也要有空洞,就是要保持资料本来的样子。Case2是一个国内的项目,研究目标是做叠前储层反演,要求做保幅处理。乙方是知名的国际化服务公司,项目人员也挺专业,处理流程和方法也合理,可是反演研究人员认为处理结果井震不匹配,后续工作不好开展。

两个例子看出处理人员和解释反演研究人员对于资料保幅处理的理解是有所不同的。以两个典型的地震数据现象为例来说明这个问题。

图1 典型束状采集偏移道集

图1是常见的束状采集陆地资料偏移道集,其道集的能量近偏移距特别弱,然后慢慢随偏移距增强,在最远偏移距又突然衰减,这种现象被称为“棒锤形”道集。这是AVO现象吗?当然不是,产生这个现象的根本原因是束状采集不同偏移距的道数不均匀(图1上偏移距分布曲线)造成的,这种道集当然也不适合做AVO反演研究(虽然早期确实被使用过)。这时候地质反演研究人员会倾向理解为道集能量不符合实际情况,资料处理不到位或者不保幅;而处理人员会倾向于采集数据本身的现象,而改变这种现象的方法稍有不当就会引入人为的“不保幅”。

图2 地表相关的振幅补偿前后剖面

第二个如图2,由于采集地表因素的影响,处理剖面(中间)出现的两个明显的弱能量的条带。地质解释人员看待这个剖面会认为振幅差异是数据假象,资料处理不到位;而对处理人员来说这种来源于原始数据的振幅差异,保幅处理往往会保留原始数据特征,而要消除这种差异需要特殊的处理方法。图2下部分剖面是在处理解释人员共同研究采用补偿地表因素方法后的处理效果。

可见处理人员眼中的“保幅”是保持原始数据的特征,资料处理过程中避免使用破坏数据振幅特征和AVO特征的处理手段。而解释反演人员眼中的“保幅”是保持地震反射的合理特征,资料处理过程中要消除原始数据中的异常现象。这样看来,解释反演人员的要求更像是地震资料处理的高级阶段,而“保幅处理”只是达到了一个基本要求。

“恢复地震反射特征”确实是资料成像的终极目标,然而实际操作中并不容易!以“棒锤形”道集问题为例,我们思考一下解决方案。首先,要补偿观测系统带来的振幅问题,直观的想法是按照偏移距的分布进行振幅补偿,这里就会涉及很多问题:偏移距补偿曲线怎么求取?偏移前补偿还是偏移后补偿?直接补偿还是归一化补偿?考虑振幅绝对值一致还是均方根振幅一致?这些操作中的实际问题的解答最好是反演人员与处理人员做一个细致的试验和研究。第二,处理专家会推荐做叠前的偏移距规则化,因为规则化之后偏移距是均匀的。但是实操中偏移距规则化并不能完美解决问题,这是因为三维规则化有三个缺点:1)小偏移距的部分往往空洞太大,规则化后振幅还是相对较弱;2)在主力偏移距部分,数据压缩了,信噪比会降低;3)共偏移距面内规则化后偏移陡倾角成像会受影响。第三,采用OVT宽方位处理思路,把偏移距分布的信息保留到偏移之后,通过部分叠加的加权来解决振幅分布差异问题。这是一个相对合理的方法,唯一的遗憾是陆地资料中的频繁变观造成的OVT矢量体并不规则。第四,采用OVT宽方位处理思路进行保幅5D插值规则化处理,小问题是现阶段商业化的五维插值模块保幅性较差。第五,终极方案是宽方位处理思路直接进行保幅5D插值规则化形成方位扇区(offset/azimuth)道集,偏移结果直接可以用于叠前反演和宽方位裂缝预测。

为了改善反演道集质量,“OVT宽方位”、“保幅5D插值”等高端的处理方法都用上了,很意外吧?而高端技术发展的目的就是向“恢复地震反射特征”这个目标更近一步。在地震数据应用研究中,叠前反演往往被寄予厚望,但实际应用中却受到诸多挑战,回想一下叠前数据准备应该是反演研究人员关注的重中之重。

谈到保幅处理不得不面对的就是“单道均衡”问题,它用数学的方法把每个地震道的能量调整到统一的能量水平,在生产中被很多有多年处理经验的处理员当作“万金油”,它确实很强大,可以压制野值、减少保幅去噪的压力、调整能量,让最终偏移剖面能量均衡,而且简单易行。曾经多次听到有的解释人员diss纯波剖面能量差异太大,有“一片白”的情况,直到发现很多的处理成果特别是连片处理资料都是在单道均衡后的偏移或者叠加,而这类剖面的最大特点就是整体剖面能量特别均匀。

但是保幅处理纯波剖面应该是更加真实和有用的。

图3 在不同处理思路下剖面对比

业内很多有经验的地质家都有在纯波剖面上进行构造认识和解释的例子。如图3所示,右侧保幅处理剖面上地质现象更加丰富,对于地层的时代分期、岩性变化(蓝色箭头)都有很好的显示,特别有利于对地质背景的理解,红色箭头潜山面的成像就很清楚。

图4 不同处理思路下的剖面对比

单道均衡将原本微弱的信号能量增强后,剖面同相轴视觉上连续起来,但是波组关系不清晰,极端的情况下,甚至会出现假构造(图4方框内所示)。

图5 不同处理思路下潜山内幕剖面

图5是另一个典型例子,潜山内幕一般反射地层波阻抗差异小,反射轴能量较弱,如果使用非保幅的均衡手段会将噪音和多次波当作信号处理,产生假构造,这在很多处理时间比较早的资料中经常看到。

所以对于剖面处理质量的判断除了常用的信噪比和分辨率外,剖面的反射特征和波组关系是否清晰也是一个重要的考量标准。而在资料保幅处理的要求下,还是尽量避免使用单道均衡的做法。在此意义上,处理解释人员的理解就应该是一致的了。笔者对于地震资料处理的理解,应该是从实际资料出发,发现数据问题,处理解释人员共同研究,应用更加合理的处理方法,取得相对真实的地震反射特征。

处理解释一体化研究是地震勘探的必然趋势,这对于处理和解释反演研究人员都提出更高的要求,现在谈谈前面两个case后来的结果。Case1中处理监督没有提出太多要求,那么最终道集有没有“棒锤形”振幅问题呢?当然有。

但是当时我们获得充分信任,接下来处理过程充满了创新精神:

在还没有五维插值技术的年代我们通过三维插值技术的组合将偏移前数据插值为宽方位的offset-azimuth道集(图6所示)。

图6 宽方位插值流程(1、原始覆盖次数,2、offset域借道后覆盖次数,3、方位扇区内插值后覆盖次数,4、方位扇区规则化后覆盖次数)

偏移后的道集保持方位信息,还探索了宽方位AVAZ裂缝反演流程(图7所示)。

图7 AVAZ裂缝反演结果

这些技术合理性怎么样呢?当时甲方油公司派来全球地球物理总监来检查处理流程和技术,在我蹩脚的英语汇报完后来了句:“Why not? I didn’t see any problem. Let’s do it.”。最终数据的地质应用效果如何呢?甲方客户还是比较满意的,后来还追加了两个针对此数据的反演项目。后来数据流转到中石油同事手里,据说这个数据被当作保幅处理的典范,根据它的打井结果吻合率达到99%。真是可以吹一辈子了!

图8 不同处理流程结果

Case2在接手资料后,我们充分了解了反演和地质研究人员的认识以后,在保幅保真的处理原则下,适当调整了处理流程、方法和参数,新结果地震振幅能量和相位与井合成记录匹配度大幅提高(图8),在此数据基础上的储层反演和多次波压制研究工作取得了良好的效果。
到这里您可能会看出“地震资料处理”还是有很多门道吧。
好多“隔行”的同事可能以为资料处理就是在跑流程,甚至本行的很多老处理员在讨论技术的时候会说:“资料处理就那几步,没啥新技术吧”。但是实际情况可能并非如此。由于处理软件众多,绝大多数从业人员都是只了解到自己熟悉的部分软件和技术,相对浩瀚的地震资料处理技术来说只能算是很小部分。地震资料处理并没有标准的流程和技术,所以在较长的时间里前辈处理员在各自领域创造出了无数的好方法和技术,这些知识就够学习一辈子了,加上无数同仁的积极努力,新的解决手段也不断涌现,值得我们去借鉴和学习。当然我们更要去了解这些技术的原理,提高鉴别力,避免将一些不合理的方法应用到实际生产中。也正是技术的开放性,使得每个处理项目都是一次全新的攻关,我们要理解地质问题和数据问题,制定和选择针对性技术方案,创新出新的解决方法,而我们的产品不单是一张剖面,更加是针对特定数据的解决方案。

地震勘探进步同时还需要不断探索更高端的技术,作为一个用心的处理员,要了解这些方法原理和应用条件,不夸大不抵触,适当应用到实际项目中来,促进地震勘探技术的进步。

这里我想到了“Q偏移技术”,它通过建立可靠的Q体,在偏移过程中沿射线传播路径补偿地下介质的吸收衰减作用,更精确的完成地震吸收衰减补偿处理,特别是在存在气云等Q异常体发育的地区取得了良好的应用效果。

图9 常规深度偏移和Q深度偏移对比

对于这项技术,我们首先不应该夸大它的作用,在特殊地区比如图9左侧的结果,在补偿了气云衰减和精细速度建模后Q偏移效果非常好,但是在大部分时候在剖面上看它只是补偿了能量衰减和高频成分(图9右侧)。

那么这项技术对于没有明显吸收衰减异常的数据比如地表比较稳定的陆上数据是不是没有用处呢?并不是。

实际上Q偏移技术对于要求保幅处理进行精细勘探的陆地数据是相当重要的研究方向。

从三个方面理解这个问题:

1)首先Q偏移是目前吸收衰减补偿的最精确方法;

2)Q偏移后子波特征更加自然,是更加保幅的补偿方法;

图10 常规深度偏移和偏移后反Q滤波及Q深度偏移频谱对比

如图10所示为一个东部地区陆上Q偏移的例子,常规深度偏移(蓝色)和偏移后反Q滤波(绿)及Q深度偏移(红)频谱对比,可见Q深度偏移后频谱更加圆滑,主频提高,特征更加自然;3)Q偏移后道集得到更佳的AVO响应。

图11 常规深度偏移和Q深度偏移前后的道集和频谱对比图

远偏移距受到更多的振幅衰减的影响,在陆地数据中通常可见,Q偏移在沿传播路径补偿地层吸收影响,恢复地层真实AVO响应。图11是国内某东部油田的实际数据常规深度偏移和Q深度偏移前后的道集和频谱对比图,如图可见Q偏移道集在同一层位上频谱更趋于一致,更有利于开展叠前反演工作。所以陆上数据处理也应该坚定不移的加强Q深度偏移的研究和应用,让它发扬光彩。千万不能因为复杂耗时就抵触它,更不能用时间域等效的技术或干脆用反Q滤波等提频手段来代替交差,这样就不利于地震资料处理技术的进步了。

解释反演和地质研究人员,在精力许可情况下也可以多了解数据处理方法,和处理人员一道探索更加合理技术手段挖掘地震数据的内在信息。相关的研究方向真的特别多,比如讨论一下到底OVT偏移距矢量体(offsety/offsetx)和方位扇区道集(offset/azimuth)哪一个更加’AVO friendly’呢。

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