復雜地表單點檢波器成像處理技術探討

屈 元， 刁永波， 李睿寧,2， 張明柱， 宋繼勝

(1.東方地球物理勘探有限公司 西南物探研究院，成都 610213；2.東方地球物理勘探有限公司 西南物探分公司，成都 610213)

0 引言

近年，隨著經濟形勢下行壓力增大，石油行業(yè)上游勘探投資日趨縮緊。物探市場競爭日益激烈且項目要求越來越高，石油物探是集技術密集型與勞動密集型于一體的勘探上游行業(yè)。降本增效精細勘探成為地震勘探新常態(tài)。

地震勘探檢波器組合法是利用干擾波與有效波在傳播方向上的差別提出。檢波器組合作為組合的一種重要形式，在壓制干擾波提高資料信噪比起著重要作用，但是由于檢波器組合往往需要一定組合基距，且要求一定組合個數。這就使得在地表復雜工區(qū)中，由于地表高程、地表巖性不一致造成同一組檢波器每一只接收的地震起跳時間有差異，每只檢波器的耦合性也不同，加之受不同檢波器的靈敏度的誤差等原因，檢波器組合方式體現出局限性[2-3]。靜校正誤差的各個時差值實際上造成了一種濾波作用，并造成各疊加道子波的相位特性的不一致(子波的波形不一致)，使水平疊加中不能實現“同相疊加”。單只高精度檢波器則規(guī)避了上述局限，在復雜地表山地地區(qū)適用性更強，但噪聲發(fā)育更嚴重。

研究區(qū)域位于塔里木盆地KP地區(qū)，為首塊在塔里木盆地山地地表開展的單檢接收的地震采集區(qū)。工區(qū)地表高程范圍變化大，山體區(qū)地形切割大，局部高差最大達840 m(圖1)。

圖1 KP地區(qū)高程截面圖Fig.1 The height of cross section figure of KP area

由于單檢具有噪聲發(fā)育更重且時常與復雜地表共生的施工放樣特點。為此，如何針對復雜地表條件下的單點檢波器接受的室內資料處理是地震資料處理人員面臨的新問題。

1 針對性處理措施

針對性處理措施包含以下3個技術手段：

1.1 小網格層析靜校正技術

靜校正處理在地震資料成像處理中扮演著重要角色，是做好地震資料成像處理的基礎。

勘探實踐表明層析靜校正對地形復雜，地表巖性變化劇烈的工區(qū)適應能力更強，在塔西南高難山體區(qū)常采用層析反演靜校正。

層析反演中網格大小決定反演模型分辨率的高低，一定限度內，模型分辨率越高，能夠解決的資料高頻靜校正問題就越強。為了滿足覆蓋次數及分辨率需要，野外采集高精度單點檢波器與小道距接收方式相伴而生。

在室內靜校正處理中，通過對不同網格層析反演對比，小網格反演在刻畫低降速層上更準，利于資料處理人員精細更加精細地表層層析模型建立。

在層析模型的建立中，通過對不同網格大小層析反演的計算和應用對比(圖2)。由圖2可以看出，較小網格反演層析模型對資料低降速層刻畫更清晰。資料成像效果更佳(圖3)。

在單檢小道距采集的室內成像處理中，應在確保迭代收斂和反演結果合理的前提下，盡量選擇小的網格。

1.2 反向濾波思路的非規(guī)則觀測系統(tǒng)噪聲壓制

山地地震資料由于地表起伏劇烈，單炮資料噪聲線性規(guī)律受到破壞，且起伏地表落差大，丟道現象普遍，造成觀測系統(tǒng)不規(guī)則。在高難山地地震資料去噪處理中，首先應對資料的規(guī)則噪聲進行線性規(guī)律恢復，在噪聲壓制前，對資料進行靜校正處理,如圖4所示。對比圖4可知，單炮靜校正處理后FK譜噪聲特性得到較好恢復，利于后期線性噪聲壓制。

圖2 不同網格層析模型對比Fig.2 The contrast of tomographic model in different grid(a)30m*30m;(b)7.5m*7.5m

圖3 不同網格層析疊加對比Fig.3 The contrast of tomographic stack in different grid(a)30m*30m;(b)7.5m*7.5m

圖4 靜校正應用前后單炮及FK譜對比Fig.4 Static correction of shot and FK spectrum comparison before and after application(a)靜校正應用前單炮;(b)靜校正應用后單炮;(c)靜校正應用前FK譜;(d)靜校正應用后FK譜

圖5 NUCNS去噪與FXCN噪聲壓制效果對比Fig.5 The noise suppression effect compare between NUCNS and FXCN(a)FXCN噪后單炮;(b)NUCNS噪后單炮

在山地單點檢波器采集資料的去噪處理中，采用omega新去噪模塊NUCNS，它是趨于真實坐標信息驅動，對不規(guī)則采集系統(tǒng)在防假頻處理中效果更佳。常規(guī)FXCN去噪高陡山地資料的非規(guī)則采樣單炮進行噪聲壓制易產生空間假頻率。NUCNS模塊在噪聲壓制中能夠較好地控制假頻的產生，特別是在丟道較多的區(qū)域，效果更甚(圖5)。

圖6 反向濾波去噪處理路程框圖Fig.6 The inverse filtering denoising block diagram

除此之外，由于單檢在組合壓噪方面的存在缺失，資料噪聲普遍較“串”接收方式更重。資料處理人員在低信噪區(qū)地震資料去噪處理中，往往采用較為強化的噪聲壓制參數進行噪聲壓制。但是，這種強化的壓噪方法往往會造成對資料有效信號的更大傷害，如何進行有效地信噪分離是一個難點。在處理此類區(qū)域噪聲壓制中，采用“反向濾波”的思路(圖6)，對噪聲資料輸出一側反向通過DIP濾掉低角度信息，再利用不含有低角度的噪聲信息與原始數據進行取差，從而達到對有效信息的保護(圖7)。

圖7 反向濾波去噪處理單炮對比Fig.7 Inverse filtering denoising shot comparison(a)noise1;(b)noise2；(c)差值

1.3 復雜起伏地表CMP小圓滑面成像技術

在復雜起伏地表工區(qū)，基于地震波垂直上下傳播的條件不成立 ，其共深度點時距曲線也不可以近似地認為是雙曲線，為此引入浮動基準面就是為了滿足在地表復雜工區(qū)，靜校正的計算[7-8]，浮動基準面的選取是在一段或相臨幾個CMP道集的炮點和接收點所涉及的范圍內，確定一個時間域的地形平均面。在這個面上，時距曲線可以近似地認為是雙曲線，從而進行速度分析、動校正與CMP疊加。

單點檢波器的應用是為了配合野外高難度探區(qū)的采集施工放樣，可以說單檢的應用與復雜地表是共生的。在山地地震資料處理中，由于地形起伏大且丟道現象頻發(fā)，因此在地形起伏大或炮檢距較大的情況下，試驗合理的平滑參數，選擇合適的浮動平滑時間地形面(CMP疊加參考面)顯得十分必要。常規(guī)圓滑浮動面的計算方法，是對基于同一CMP道集內所有炮檢點信息均參與平均、圓滑。然而，由于山地探區(qū)地表復雜，造成資料丟道多，特別是在構造主體，地形起伏大，野外施工條件惡劣，地震資料近道有效信息少，遠偏移距成像，基于OMEGA系統(tǒng)自動算取的CMP面存在異常，易造成成像虛假。為此采用人工分解方法從新計算CMP浮動面，在計算CMP浮動面中，按一定搜索范圍統(tǒng)計相關炮、檢點高程信息進行平滑，避免了軟件自動按共中心點道集搜取信息在丟道較多區(qū)域造成浮動面與地形時間線時差過大，造成時間域構造假象的問題。通過對比，人工計算CMP浮動面后的地震資料超道集成像質量得到進一步改善(圖8)，疊加剖面時間域成像可靠性更高(圖9)。值得注意的是人工計算CMP面搜索半徑的確定，既要一定范圍的圓滑，又要盡量保持與地形線接近。通過新老資料對比(圖10)，新資料在信噪比和分辨率上都較老資料有較大提升，特別是在構造主體部位新處理資料同相軸連續(xù)性更好，成像可靠性更高。

圖8 基于人工分解CMP面與自動分解CMP面對資料速度拾取道集的影響Fig.8 The influence of velocity pick gathers between automatic decomposition and artificial decomposition of CMP surface(a)自動計算；(b)人工計算

圖9 基于人工分解CMP面與自動分解CMP面成像效果對比Fig.9 The imaging contrast effect between automatic decomposition and artificial decomposition of CMP surface(a)自動分解；(b)人工分解

圖10 KP地區(qū)地震資料新老剖面對比Fig.10 The contrast of new and old section of seismic data in KP area(a)老資料；(b)新資料

2 結論與認識

通過本次研究得到以下認識：

1)針對單點檢波器往往具有小面元高密度放樣特點，采用小面元層析反演靜校正計算能夠較好解決資料低頻成像問題。

2)針對單點檢波器具有噪聲發(fā)育的特點，采用分步、分域的反向濾波非規(guī)則噪聲壓制保幅去噪手段。

3)針對山地單檢與復雜地表共生的特點采用了基于人工分解的CMP小圓滑面成像技術等室內處理針對性措施，能夠較好地恢復地層真實信息，為地震資料處理后期基于起伏地表偏移打下好的基礎。