海上地震数据处理中采集脚印分析与衰减处理_工程实践

摘要

摘要：在海上地震资料处理中，由于检波点空间分布不均匀造成的采集脚印现象不仅影响地腹构造的高质量地震成像，而且还会严重影响AV0属性分析和地层速度模型，有效的衰减采集脚印对

摘要：在海上地震资料处理中，由于检波点空间分布不均匀造成的采集脚印现象不仅影响地腹构造的高质量地震成像，而且还会严重影响AV0属性分析和地层速度模型，有效的衰减采集脚印对地质构造解释和油气藏储层预测等都十分必要。通过对海上某区的地震数据采集脚印的成因及特点的详细分析，并在此基础上开展试验研究，最终选用SkyFix XP定位系统来进行三维地震资料的潮汐校正；采用面元中心化技术来实现资料的面元规则化，减小相邻道间的差异从而压制采集脚印；此外，剩余静校正技术也是处理过程中压制三维地震资料采集脚印的有效手段之一。通过以上3种关键技术的应用，处理出来的地震资料在信噪比上有了大幅度的提高，采集脚印从时间切片上和剖面上均有了明显的衰减，地震资料达到了最大限度的相对保幅，地震振幅、能量等地震属性与地质认识也更加吻合，为该区下一步油气勘探和已投入生产油气田的开发部署调整提供了更为可靠的基础资料。

关键词：海洋；地震数据采集；采集脚印；潮汐静校正；剩余静校正；面元；中心化

在海上地震采集拖缆施工中，电缆漂移造成的检波点空间采样不规则及拖缆采集的采集方式的特殊性，会导致地下面元之间反射属性分布不均匀，在地震属性显示上出现条带状的采集脚印，采集脚印将影响叠加剖面的信噪比、垂向分辨率，破坏地震剖面中的地下构造要素细节和地层反射波组特征。这一问题解决得好与坏，直接影响到勘探成果的可靠性^[1]。

海上地震资料采集由于季节更替和洋流的变化，因而受到海水温度、含盐度、潮汐高程的变化及采集时的接收仪器、采集参数及工区的地质情况等多种因素的共同影响，造成地震波的传播速度发生改变从而产生了采集脚印，这对构造精细解释与储层物性描述造成了严重的影响。而偏移前数据的品质是影响该资料叠前时间偏移成像的关键因素^[2]。因此偏移前进行采集脚印的衰减在保真保幅处理中是必要的。

1 采集脚印的成因与特点

关于采集脚印的定义，各种文献略有不同。杨红霞对采集脚印的概念作了较全面的描述，认为：由滚动排列方式以及震源和接收器测线间隔决定的不完全采样，会引起地震成像中出现周期性的振幅假象。这些假象通常能在时间和深度切片上看到，称之为采集脚印^[3](图1)。

任何三维观测系统都会产生采集脚印。由于地震数据浅层的覆盖次数少，所以采集脚印现象在浅层的体现比深层要明显的多。采集脚印通常以条带状出现在较浅的时间切片或反射层振幅图上，掩盖真实的振幅异常，影响储层预测、油气藏描述和AV0研究。产生采集脚印的因素主要分为非观测系统因素和观测系统因素两类。

在海上三维采集中，由于海上拖缆特殊的采集方式，观测系统因素除了陆上采集的观测系统因素(激发和接收线距、宽方位和窄方位、覆盖次数、方位角、炮检距和源致线性干扰)外，还有因震源、电缆检波点位置都处于相对运动状态而带来的其独特影响。非观测系统因素则包括了潮汐、水温、含盐度、水流方向、洋流、风力、采集工区的水深、气枪容量、气枪压力的变化、工区的地质条件以及出于经济方面的考虑海上拖缆采集以转圈的采集方式等多方面的影响。在对文昌区数据进行检查与分析时，通过逐缆抽取地震数据近道检查可以看到，通常远缆采集质量较差，而且接收到的能量与近缆是有差异的。局部区域在远缆近道显示上的海底甚至出现双相位(图2)，造成叠加数据体每隔24道(与处理面元有关)海底成像不好出现严重的采集痕迹(图3)。经分析，这种现象受水深及采集时的最小偏移距的共同影响，在水深100m左右的工区中这种远缆出现双相位的现象特别明显，而水深超过120m后远缆出现双相位的情况就没有那么明显了，在水深小于50m时，地震数据体的海底基本上不成像。

除了海底的问题外，近远缆的空间分布的位置及地下介质的吸收系数、反射系数不同，会使得不同电缆接受的反射信号存在着差异。所以认为，近远缆接受信号的差异是海上地震资料采集脚印严重的重要原因之一。在文昌区某些早期采集的地震数据中，不同线之间的采集质量差异较大(图4-b)。从直达波可以看出图4-a上中直达波波动较大，说明采集时所受外界影响大，质量较差；而图4-a下中直达波波动较小，说明采集时所受外界影响小，质量较好。特别在文昌区中地震数据采集时有两个记录系统，两个系统之间的不稳定带来采集脚印的影响非常严重，系统二采集质量较好，系统一远缆采集质量较差。以上原因也是导致该工区的采集脚印非常严重的另一个原因。

2 采集脚印衰减技术及其应用效果

压制或消除采集脚印衰减的途径如下：①通过采集系统的参数使不同偏移距的道数变化最小；②通过叠前处理使要叠加的道集间差异最小；③通过叠后处理压制采集脚印^[4]。

目前，海上地震资料在数据采集的同时通过SkyFix XP定位系统记录高精度的潮汐值，应用潮汐值进行潮汐静校正处理可以衰减部分由于潮汐影响带来的采集脚印问题。但潮汐的影响仅是采集脚印产生的众多因素之一，仅进行潮汐校正处理是不够的，而且潮汐值的记录也是近几年才开始的，在多年前地震勘探施工的老资料中，没有相关参数的测量及记录。现在的室内地震数据处理多数要求保真保幅，笔者认为在不改变振幅的情况下，通过第二种途径来减小要叠加的道集间的差异，逐一分解校正是衰减采集脚印的终极方法。在文昌区的处理过程中通过采用潮汐静校正，面元中心化及剩余静校正等多种手段串联组合应用逐步衰减采集脚印，取得了较为理想的效果。

2.1 潮汐静校正

以往海上地震资料的处理是假定地震采集在大地水准面上进行的。但是实际作业中，由于潮汐的影响，海上地震采集是在一个瞬时相对变化的海平面上进行，所以电缆及震源的沉放深度并不是相对于大地水准面，而是相对于“瞬时”海平面的。而该海平面的相对变化对目的层较浅的高分辨率三维地震影响较大，容易形成严重的采集脚印，影响高质量成像。

潮汐静校正的关键在于获得地震采集时准确实时的潮汐值(即海平面的相对变化值)。与传统的利用水文站潮汐值进行潮汐校正的方法相比，现在的采集地震数据的同时通过SkyFix XP定位系统可以获得的潮汐值与地震资料采集都以单炮为单元，同时进行记录，一一对应，容易实现潮汐校正；而且获得潮汐值的位置与地震采集各炮位置相同，保证了较高的精度，而利用水文站潮汐值则不可能做到这一点。

在室内处理中使用SkyFix XP定位系统测量地震采集过程中地震船实时的大地高程，然后通过高程转换，计算出地震采集过程中实时的潮汐值。利用SkyFix XP高程进行潮汐校正，需要进行高程值平滑处理，消除各种偶然误差带来的对高程的跳变影响。从图5中可以看出各航行线之间高程的明显变化，同时也反映了由于潮汐变化使地震采集不是在一个固定平面上进行的事实。

地震资料处理中，利用SkyFix XP进行潮汐校正后，在一定程度上提高了地震资料的分辨率，地震资料有了明显的改善，减轻了采集脚印，消除了在CDP方向可能出现的“垂直断层”现象。

2.2 面元中心化

在处理海上三维拖缆地震资料时，为了满足多次波消除和Kirchhoff叠前偏移共偏移距面成像的需要，通常需要对地震数据进行规则化处理。动态面元均化是海上三维拖缆地震资料常规规则化处理方法，对于缺失道修补问题，该方法不是通过地震道插值而是直接借用相邻地震道来解决，这样就将误差带入了道集处理和偏移处理中^[5]。

从图6-a上看采用面元中心化后叠加信噪比有明显的提高。图6-b中显示面元中心化与面元扩展对比，采集脚印得到了一定衰减。

2.3 剩余静校正

由于技术上的原因或某些人为因素，野外实测资料往往不很准确，故在一次静校正后仍残存着剩余静校正量。该量不能由野外实测资料求得，只能用地震记录提取，实践中常利用统计的方法自动地计算剩余静校正量，亦称为自动统计静校正。剩余静校正量可分为短波长(高频)分量和长波长(低频)分量两类。

计算剩余静校正量利用的是地震记录上的反射信息。其基本思想是：经过正确动校正后，同一共中心点道集内各道反射波相位应当对得很整齐，若不齐则必定存在剩余静校正量。将这些相位差异提取出来就能得到剩余静校正量。再用得到的剩余校正量进行校正便会使反射波对齐，形成同向叠加^[6]。

利用剩余静校正衰减采集脚印，就是将CDP道集按照给定的模型逐一校正，拉平叠加剖面上层位的错动，从而达到衰减采集脚印的目的。图7是使用了剩余静校正方法对采集脚印进行压制前后的对比图。从图7-a中可以看出相邻道间存在振幅差异，采集脚印明显；图7-b表明原有的相邻道间的差异被消除，采集脚印得到了有效衰减。

3 结论及存在的问题

3.1 结论

采用潮汐静校正、面元中心化及剩余静校正处理是通过叠前处理来减小要叠加的道集间的差异，从而达到衰减采集脚印的目的，属于保真保幅处理。在文昌工区中，通过该套技术的应用，工区内严重的采集脚印都得到了衰减，大大改善了资料的信噪比，提高了剖面的整体成像质量(图7、8)，为精细刻画、描述地质构造形态和预测油气储层分布及有利油气富集区带，提供了可靠的地震资料。