復(fù)雜山區(qū)三維地震勘探資料處理方法

摘 要：數(shù)據(jù)處理是連接原始數(shù)據(jù)采集與后續(xù)地質(zhì)成果資料解釋的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，起到承前啟后的橋梁作用，其品質(zhì)的高低直接影響了物探成果向地質(zhì)成果的真實再現(xiàn)和精確轉(zhuǎn)化。復(fù)雜山區(qū)的地震原始資料受地表起伏的影響，反射波不再是標(biāo)準(zhǔn)雙曲線，難以實現(xiàn)同向疊加。本文通過合理的靜校正和剩余靜校正方法及其參數(shù)，配合其他處理方法，得到了高品質(zhì)的數(shù)據(jù)體。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜山區(qū)；三維地震；數(shù)據(jù)處理；靜校正

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.134

0 前言

地震數(shù)據(jù)處理是地震勘探工程的一個重要環(huán)節(jié)，合理的處理流程和參數(shù)能夠?qū)⒁延幸巴鈹?shù)據(jù)所包含的有用信息完整地展現(xiàn)給資料解釋人員，提高解釋精度[1-5]。三維地震勘探是建立在地表水平，地下介質(zhì)均勻的理論基礎(chǔ)之上。因此，在平原地區(qū)，普通的處理流程能夠滿足數(shù)據(jù)處理的需求，但對于地表起伏較大的山區(qū)，靜校正成為數(shù)據(jù)處理中的重要環(huán)節(jié)，采取合適的靜校正方法以及其他處理手段，可以降低甚至消除地表起伏對于反射波同向疊加的影響。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)概況

勘探區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)，在溝谷及其兩側(cè)附近，基巖大片裸露于地表；山腰及山頂多為厚黃土所覆蓋。由于第四紀(jì)以來地殼的不斷上升，區(qū)內(nèi)經(jīng)受強(qiáng)烈的剝蝕和地表水的長期沖蝕切割，地形較為復(fù)雜，溝谷縱橫，梁峁曲折。溝谷多呈“V”字型，兩側(cè)地形陡峭。在黃土覆蓋的地帶，沖溝極為發(fā)育，呈樹枝狀分布，黃土漏斗、黃土柱、黃土崖比比皆是，呈現(xiàn)了典型的渭北黃土高原的地貌特征。

勘探區(qū)內(nèi)出露地層由老到新依次為：奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組（O2m2）、峰峰組（O2f），石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）、上統(tǒng)太原組（C3t），二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、下石盒子組（P1sh1），上統(tǒng)上石盒子組（P2sh2）、劉家溝組（P2l）及第四系（Q）。含煤地層為石炭系太原組和二疊系的山西組，主采煤層為3號煤和10號煤。3號煤煤厚3～8m，大部分區(qū)域煤厚6m；11號煤煤厚1～5m，大部分區(qū)域煤厚4m。兩者之間平均間距約45～65m。

1.2 地震地質(zhì)條件

勘探區(qū)內(nèi)基巖和黃土均有分布，基巖出露區(qū)域較多，滑坡、深溝、峭壁隨處可見，攀越困難，且植被較多，黃土區(qū)花椒樹密集，這些均影響地震測線的布置和接收效果。但基巖能夠較好的傳播地震波，能量損失較小，激發(fā)效果較好，而黃土塬的黃土對地震波有較強(qiáng)的吸收散射和低通濾波作用，降低了地震波的能量和頻率，激發(fā)效果不佳。因此淺層地震地質(zhì)條件一般。

勘探區(qū)內(nèi)主要煤層構(gòu)造簡單，賦存穩(wěn)定，厚度適中，煤層頂、底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖等，與煤層的波阻抗差異較大，具有形成反射波的良好條件。因此深層地震地質(zhì)條件較好。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 原始資料分析

通過炮集記錄分析可以看出，本區(qū)主要的干擾波為隨機(jī)噪聲、聲波、面波和強(qiáng)線性干擾（圖1），視速度范圍在750-4300m/s左右，高能干擾主要是直達(dá)波和面波。大部分炮集記錄信噪比較高，但由于激發(fā)條件不同，單炮之間的頻率有所差異?？碧絽^(qū)內(nèi)，反射波信號較強(qiáng)，有效波頻率范圍在15-70Hz之間，主頻在58Hz左右。

2.2 層析靜校正

由于勘探區(qū)地表起伏較大，以及地下介質(zhì)的不均勻和激發(fā)井深的不同，導(dǎo)致觀測到的時距曲線并不是標(biāo)準(zhǔn)的雙曲線，而是一條畸變的曲線，這就不能正確地反映地下的構(gòu)造形態(tài)。因此，必須把激發(fā)和接收時的地表條件變化所引起的時差找出來，再對其進(jìn)行校正，使畸變了的時距曲線恢復(fù)成雙曲線，以便動校后能實現(xiàn)同相疊加?？碧絽^(qū)地表低、降速帶地層的橫向變化較大，合理使用靜校正方法，可解決存在的靜校正問題。采用層析靜校方法（基準(zhǔn)面高程830m，替換速度4000m/s）對原始地震記錄進(jìn)行了野外一次靜校正。靜校正后的單炮有效波同相軸連續(xù)，單炮信噪比、分辨率高（圖2）。

2.3 反褶積

為了消除大地的濾波作用，拓寬頻帶，壓縮地震子波，提高地震資料的縱向分辨率，對地震資料進(jìn)行反褶積，其方法很多，如脈沖單道反褶積、脈沖多道反褶積、預(yù)測反褶積、自適應(yīng)反褶積、地表一致性反褶積等。經(jīng)大量的測試對比后，選擇了地表一致性預(yù)測反褶積。這種反褶積方法是基于地震子波可以被分解為共炮點、共接收點、共偏移距、共反射點等多種成份的思想，它不僅能壓縮地震子波，而且能進(jìn)一步消除地表條件的變化對地震波的振幅特性和相位特性的影響，同時對多次波也有壓制作用。由于反褶積在提高分辨率的同時將會降低資料信噪比，所以處理時在保證資料信噪比的情況下再提高分辨率。經(jīng)對比分析，最終選定的處理參數(shù)為：預(yù)測步長14ms，算子長度150ms。反褶積后，可以看出主頻和頻率范圍相應(yīng)向高頻方向移動，波組特征更加明顯突出（圖3）。

2.4 速度分析

速度分析工作是地震資料處理中的一個重要環(huán)節(jié)，只有在速度準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，處理和解釋的質(zhì)量才有可靠的保證。本次試處理速度分析工作，先按200米×200米的間隔來拾取速度，進(jìn)行初疊加，然后根據(jù)疊加剖面的效果和構(gòu)造形態(tài)增設(shè)速度分析點。疊加速度與剩余靜校正的求取是相輔相成的，精確的速度有利于正確地求解剩余靜校正量。因此在完成一次剩余靜校正后，進(jìn)一步做速度分析，反復(fù)迭代直至得到最準(zhǔn)確的速度信息和疊加剖面。

2.5 剩余靜校正

靜校正是實現(xiàn)CMP疊加的一項重要的基礎(chǔ)工作，它直接影響疊加效果，決定疊加剖面的信噪比和縱向分辨率，同時又影響疊加速度分析的質(zhì)量，而且能夠消除由于靜校正量所產(chǎn)生的地質(zhì)構(gòu)造假象。靜校正主要分為野外一次靜校正和剩余靜校正兩個方面?？碧絽^(qū)地表起伏較大，地震數(shù)據(jù)經(jīng)過野外一次靜校正后，仍有剩余靜校正量存在，因此做好剩余靜校正也是處理中的一個重要環(huán)節(jié)，需要與速度分析一起做反復(fù)迭代。本次處理采用自動剩余靜校正方法。經(jīng)過剩余靜校正后，同相軸的連續(xù)性有一定改善（圖4）。

2.6 偏移

偏移有很多方法，有限差分偏移、Kirchhoff積分偏移和Stolt FK偏移等。處理中最終選擇有F-XY域疊后時間偏移方法。偏移的效果主要決定于偏移速度，處理中選用疊加速度經(jīng)過轉(zhuǎn)換建立偏移速度模型，并進(jìn)行了反復(fù)測試和調(diào)整。用人工剔除奇異值，采用機(jī)器自身平滑，對速度的百分比進(jìn)行偏移試驗。經(jīng)對比，100%偏移效果較好（圖5）。

3 處理效果評價

按照規(guī)范對三維地震時間剖面按照40×80m的網(wǎng)度進(jìn)行質(zhì)量評級，評價標(biāo)準(zhǔn)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類：

Ⅰ類剖面：目的層齊全，同相軸連續(xù)性好，信噪比高，壓制多次波效果明顯，構(gòu)造現(xiàn)象清楚，真實地反映了測線上的地質(zhì)情況。

Ⅱ類剖面：凡達(dá)不到Ⅰ類，又不是Ⅲ類剖面者。

Ⅲ類剖面：剖面信噪比低，主要目的層未顯示出來，構(gòu)造現(xiàn)象不清楚。

參照以上標(biāo)準(zhǔn)，對本次三維地震數(shù)據(jù)處理所獲得的地震時間剖面進(jìn)行評級。評級結(jié)果如下：共抽取時間剖面總長185.48km，其中Ⅰ類剖面長度138.37km，占74.60%；Ⅱ類剖面長度41.45km，占22.35%；Ⅲ類剖面長度5.66km，占3.05%。Ⅰ+Ⅱ類剖面長度179.82km，占96.95%，處理效果較好。

4 結(jié)論

起伏山區(qū)的原始地震資料反射波不再是標(biāo)準(zhǔn)的雙曲線，但經(jīng)過合理的靜校正、反褶積、速度分析、剩余靜校正以及偏移等處理方法，能夠獲得品質(zhì)較高的數(shù)據(jù)體和時間剖面。

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作者簡介：王千遙（1986-），男，安徽淮北人，助理研究員，研究方向：地震勘探采集、處理、解釋等。