近地表吸收补偿在辽河油区地震资料中的应用

郭 平

(中油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010)



近地表吸收补偿在辽河油区地震资料中的应用

郭 平

(中油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010)

针对近地表地震波吸收衰减导致的地震资料频散及子波横向不一致问题，先依据吸收衰减可造成数据频率改变这一特性，采用改进的峰值频率偏移法定量求取空变表层Q值；然后引入稳定补偿方法，有效限制了高频噪音，既可补偿吸收损失、调整相位，又不会放大高频噪音。将该方法应用于辽河油区的实际地震资料处理中，实现了空变Q值补偿，明显拓宽了资料的有效频带，子波横向一致性得到改善。

近地表吸收；频散；峰值频率偏移法；稳定补偿方法；空变补偿；表层Q值；辽河油区

引 言

辽河油区西部凹陷[1]表层主要为浅滩河流沉积，其岩性、速度及厚度在横向上均有明显变化，对地震波改造较大。不仅能吸收地震波能量，造成高频成分损失，降低分辨率，同时也易引起频散，使相位发生畸变，影响对地下构造形态和储层的识别[2-5]。品质因子Q作为地层吸收的一个重要物性参数，前人为此做了很多研究工作，凌云等研究了用分频补偿的方法消除表层空变吸收影响，但仅能消除振幅差异，无法改变相位；裴江云[6-7]等研究了利用瑞雷面波求Q的方法，研究表明地表一致性振幅处理虽然能在一定程度上改善能量和波形一致性，但都是定性的，理论上不符合吸收衰减机制。本文研究的近地表吸收补偿方法，不仅能定量求取表层空变Q值，还能通过自适应增益限制实现稳定的反Q滤波[8-9]，且同时补偿振幅和校正相位[9]。

1 方法原理

要进行表层吸收补偿，需要进行两方面的研究：①求取表层空变Q值，可通过对表层调查数据及实际地震资料中表层传播数据的分析来求取。在表层吸收严重位置，采集数据波形主频和能量明显变小、变弱，此时可找出标准道数据，即表层厚度较小、近乎无吸收的位置，通过分析其他数据与标准道数据频率的差异，采用峰值频率偏移法[10]求取Q值；②要有能适应表层的有效补偿方法，王仰华[8-9]对反Q滤波方法进行了系统的研究，本文在王仰华方法的基础上自适应计算增益限制参数，实现增益限制和补偿频带的空间变化，从而实现表层空变补偿，近地表吸收补偿方法的另一优点为数学模型更符合吸收和频散机制，能合理补偿能量损失和校正相位。

1.1 改进峰值频率偏移法求取Q值

传统提取Q值的方法主要利用地震波的振幅属性。但地震波的振幅通常受噪音、几何扩散和散射等多种因素影响，继而影响Q值精度。峰值频率偏移法则是通过地震波的频率属性提取Q值[9-11]。假设震源子波可由雷克子波表示，根据震源激发子波的频谱，利用衰减关系，经过一系列推导，可得到Q值与峰值频率的关系式：

(1)

式中：fm为参考峰值频率，Hz；fp为子波衰减后的峰值频率,Hz；t为波的传播时间，s。

1.2 稳定Q值补偿方法

王仰华基于一维波动方程理论和Kolsky模型[11-13]得出了稳定反Q滤波方法[11]，该算法能限制对噪音的过分补偿。在波场向下延拓补偿方法的基础上，采用先反向延拓(波场向上延拓)的方法引入稳定因子，再根据补偿的空间变化计算自适应增益限制系数Gm，合理补偿有效频带，消除表层对能量和相位的影响。

(2)

式中：Gm为增益限制系数；Qs为表层Q值；f0为地震频带最大频率，Hz；Δt为传播时间，s。

2 应用效果

2.1 西部凹陷清水地区

该工区表层厚度为1～25 m，海拔为-2～11 m。辽河河道位于工区中部，在厚度及海拔属性图上都清晰可见，从表层结构的垂直剖面上也可看出河道处低降速带厚度异常增大[14-15]，这在一定程度上增加了表层复杂性[16-20]。

近地表层吸收和频散主要与Q值和传播时间这2个量有关：若传播时间相同，则Q值越大吸收越小；若Q值相同，则传播时间越大吸收越大。由于表层结构的空间变化较大，因此，表层Q值和传播时间必然存在一定的空间变化，除了补偿表层吸收和进行相位校正外，表层补偿的一个重要目的是改善表层空变吸收引起的波形不一致。因此，首先要求取该地区的表层空变Q值和传播时间。

利用改进峰值频率频移法求取该地区表层空变Q值，所求结果与表层结构相关性较好(图1)，在表层Q值平面图上辽河河道仍然清晰可见，且与周围相比，河道位置的Q值相对较小，整个工区Q值范围为0.6～6.0，较为合理。近地表层传播时间可在静校正量和表层结构模型的基础上，通过换算和模型约束得到。

为了验证表层吸收和频散差异给数据带来的不一致性影响，抽取河道位置的单炮进行分析。从单炮显示来看(图2)，该位置吸收和频散较其他位置严重，频率偏低，造成数据一致性变差。对该位置与补偿有关的数据进行详细分析，发现该位置Q值较小，约为1.2，表层传播时间约为0.004 s，计算的该位置的自适应增益限制参数较大，说明该位置补偿量要多于其他道，与实际吸收情况一致，该位置的Q值和传播时间合理。

从频谱对比来看，对该地区数据进行表层吸收补偿和相位校正后，拓宽了有效频带(图3)。从单炮对比来看，补偿和相位校正后，河道处高频得到明显补偿(图2)；从叠加剖面对比来看，分辨率得到了较大幅度的提高，同相轴一致性得到改善(图4)。

图3 补偿前(红)后(蓝)的频谱

2.2 西部凹陷雷家高升地区

该区地势虽然平坦但地表结构复杂，存在静校正问题及表层对高频的吸收衰减问题。全区海拔为-2～16 m，低降速带厚度为4～20 m。工区内水渠较多，南部有辽河，河面宽度为100～250 m，河套宽度为3 km；北部有绕阳河，河面宽度为50～100 m，河套宽度为2 km。针对工区的复杂地表条件，建立精细表层模型，计算近地表吸收模型和表层空变Q场，通过补偿处理，改善表层吸收造成的波形不一致，提高资料分辨率，并保持相对振幅关系，实现目标区地质任务[21-22]。

图4 表层吸收补偿和相位校正前(a)后(b)的叠加剖面

求取的表层Q值与表层属性相关性好，Q值分布合理(图5)。从频谱(图6)、单炮数据(图7)都可以看出，经表层补偿后，很好地保持了低频成分，同时高频成分得到了有效合理的补偿，分辨率有所提高，横向一致性增强，同相轴连续性变好，较好地减少了由于表层吸收对子波能量和相位的空间变化所造成的影响。

图5 表层Q值平面图

图6 补偿前(红)后(蓝)频谱

3 结 论

(1) 通过采用改进的峰值频率偏移法来计算表层Q值，与利用振幅属性的方法相比稳定性更好，Q值求取更可靠；在表层吸收补偿中，通过引入了稳定因子，有效限制了高频噪音的补偿，并实现了同时进行高频能量补偿和相位校正，更好地消除了近地表对地震资料的影响。

(2) 通过对辽河油田多块实际资料的应用，进一步证实了改进峰值频率偏移法的有效性和可靠性。获取的表层Q值与表层结构相关性好，符合应用区表层结构的空间变化规律；针对表层的空变吸收补偿，采用的自适应计算增益限制参数方法，大大改善了数据的一致性。从效果来看，补偿有效地拓宽了数据频带，合理恢复了子波相位，提高了地震资料分辨率。

图7 吸收补偿和相位校正前(a)后(b)单炮对比

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编辑 朱雅楠

20141219；改回日期：20150128

国家重点基础研究发展计划(“973”计划)“地层滤波效应研究与提高分辨率”(2007CB209602)

郭平(1967-)，男，高级工程师，1989毕业于中国地质大学(武汉)物探专业，2007年毕业于南京大学岩石学、矿物学专业，获硕士学位，现从事地震资料处理及方法研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.02.007

TE122

A

1006-6535(2015)02-0031-04