深反射探測采集處理技術(shù)方法研究

趙建強(qiáng) 程莎 楊予鄂 毛銳強(qiáng)

摘要：深反射探測主要是為了研究地球深部物理結(jié)構(gòu)，獲得從深部上地幔至全地殼的有效反射信息。剖面采集效果要求主要目的層以深層moho面為主，兼顧淺中層。深反射探測的難點(diǎn)主要有勘探目的層moho面埋深大，采集獲得有效反射信息弱;主要目的層moho面上覆地層構(gòu)造復(fù)雜，導(dǎo)致反射波波場雜亂;測線跨度大，橫跨不同地質(zhì)單元，激發(fā)、接收條件差。針對深反射探測實(shí)施的不利因素，總結(jié)近幾年采集、處理經(jīng)驗(yàn)，探索出適用于深反射探測的激發(fā)因素、觀測系統(tǒng)、采集設(shè)備、層析靜校正技術(shù)、廣角反射處理技術(shù)、低頻弱信號(hào)處理技術(shù)、起伏地表疊前偏移技術(shù)。在深反射探測采集、后期處理中得到了良好的驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：深反射探測;moho面;有效信息弱;采集處理技術(shù)

一、深反射探測技術(shù)研究的目的

深反射探測是當(dāng)今世界上探測地球深部結(jié)構(gòu)，追蹤大陸演化的深部過程與地球動(dòng)力學(xué)的最精細(xì)的先進(jìn)技術(shù)[1-2] ，對地殼與上地幔頂部精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震波成像，分辨能力最高，成像最精細(xì)。研究深度可深達(dá)30km—80km甚至更深。深反射剖面要求切開沿測線主要造山帶和盆地的地殼和巖石圈地幔，揭示巖石圈精細(xì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造變形細(xì)節(jié)，為資源勘查、減輕地質(zhì)災(zāi)害和追蹤地殼演化提供新的科學(xué)依據(jù)。

二、深反射探測難點(diǎn)

與石油勘探相比，深反射探測一般具有勘探目的層深的特點(diǎn)。由于勘探目的層埋藏深，普遍存在上覆地層構(gòu)造復(fù)雜引起的“波場雜亂”的問題;同時(shí)存在深部目的層信號(hào)弱的問題，由于地層對地震信號(hào)的吸收衰減作用和擴(kuò)散效應(yīng)，深部地層反射能量極弱[3]。地震波能量隨傳播深度的增加是呈指數(shù)級(jí)的衰減。

深反射探測部署測線跨度大，橫跨不同地質(zhì)單元，不同地質(zhì)單元接觸部位往往發(fā)育有較大規(guī)模的造山帶或斷裂帶，波場復(fù)雜多變。在斷裂帶上激發(fā)效果較差，反射波能量衰減快，有效反射信息較少。近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地表一致性差，激發(fā)、接收巖性多變的問題，地表往往會(huì)出現(xiàn)花崗巖、灰?guī)r等不利于激發(fā)、接收巖性。地表高程變化劇烈，高地勢單炮面波重，深部反射能量弱，散射嚴(yán)重，造成下傳能量不足。

三、深反射探測的主要技術(shù)手段

3.1深反射探測的采集技術(shù)

深反射探測項(xiàng)目實(shí)施過程中尤為重要的就是通過精細(xì)踏勘選定測線，其基本原則是測線既要穿過地質(zhì)任務(wù)要求的主要地質(zhì)單元、主要構(gòu)造帶，又要考慮施工的可操作性。尤其是在高大山區(qū)應(yīng)充分考慮施工的自然條件、施工安全性、實(shí)施成本等因素。適當(dāng)采用折、彎線相結(jié)合的選線方法方能真正獲得良好的采集效果。采用折、彎線相結(jié)合的選線方法有利于避開地表施工條件復(fù)雜，后勤補(bǔ)給困難地區(qū)，滿足機(jī)械設(shè)備施工需要并能保證單炮質(zhì)量，有利于將炮檢點(diǎn)布設(shè)在激發(fā)和接收條件較好地段。由于深反射探測主要目的層moho面埋深通常在40-80km，目的層埋藏越深，反射波共中心點(diǎn)越集聚[3]，因此地表炮檢點(diǎn)的適度非線性布設(shè)對于超深層目的層的反射波共中心點(diǎn)疊加成像影響相對較小。

深反射探測觀測系統(tǒng)應(yīng)采用大排列、較小道距、適中覆蓋次數(shù)。大偏移距疊加，充分利用遠(yuǎn)道信息有助于提升地震剖面成像質(zhì)量。考慮到施工成本的因素采用適中的覆蓋次數(shù)可以提高地震剖面的信噪比（圖4），使目的層反射波同相軸成像更加清晰。地震信號(hào)接收中采用多串大組合基距低頻檢波器，壓制地表線性干擾、加強(qiáng)檢波器對低頻段信號(hào)的響應(yīng)（主要目的層moho面主頻通常在5-20Hz之間）。采集要兼顧淺層反射與深層反射、采用大、中、小炮相結(jié)合的方法施工，大、中炮激發(fā)主要獲得中、深層反射信息，小炮激發(fā)主要獲得淺、中層反射信息。

3.2深反射探測的處理技術(shù)

深反射探測測線跨度大，干擾因素多;在地震資料處理手段上采用疊前多域去噪技術(shù)，根據(jù)噪音在不同道集域的特點(diǎn)，采用疊前多域的保幅保真去噪技術(shù)，提高資料信噪比;本著淺層去噪適度，深層壓制為主的原則，使用低頻噪音壓制技術(shù)盡可能不傷害有效信號(hào)，尤其是深部的弱反射信號(hào)。在實(shí)踐中提升了地震剖面的信噪比，使深部弱信號(hào)成像清晰。

測線橫跨不同地質(zhì)單元，橫穿深大斷裂帶、盆山結(jié)合帶等，表層巖性復(fù)雜多變，資料品質(zhì)差異大，地震剖面成像效果不佳。針對深反射探測中存在的以上難題，采集時(shí)在構(gòu)造關(guān)鍵部位兩側(cè)加密中炮，并增加中炮的接收排列長度，以便后續(xù)處理時(shí)能充分利用遠(yuǎn)道信息。在地震資料處理手段上采用廣角反射處理技術(shù)，充分利用遠(yuǎn)道信息，進(jìn)行廣角反射處理，提高成像效果;低頻弱信號(hào)處理技術(shù)主要是識(shí)別深部低頻有效信號(hào)，對大炮記錄進(jìn)行真振幅恢復(fù)，采用窄頻帶、小增量掃描確定深部信號(hào)的合適頻帶范圍。利用大炮一次疊加剖面指導(dǎo)全地殼深反射處理，優(yōu)化道集疊加，加大深部能量突出道集的疊加權(quán)重，科學(xué)合理的突出深層弱信號(hào);起伏地表疊前偏技術(shù)主要手段是首先大增量百分比速度直接掃描疊前偏移剖面，確定一個(gè)較為合適的速度場，再進(jìn)行小增量的百分比速度掃描偏移道集，結(jié)合各項(xiàng)異性速度分析，以道集拉平為原則，力求使偏移剖面構(gòu)造形態(tài)清晰，上述技術(shù)手段（以秦嶺深反射探測為例）在實(shí)踐中得到了良好的地震剖面。

結(jié)論

1.深反射地震探測測線部署時(shí)不能盲目、不切實(shí)際的追求直線部署，垂直大的構(gòu)造帶，在綜合考慮地質(zhì)任務(wù)、施工條件、項(xiàng)目實(shí)施的可操作性等因素下適當(dāng)采用折、彎線相結(jié)合的選線方法方能真正獲得良好的采集效果。

2.深反射探測的觀測系統(tǒng)選擇上應(yīng)采用大排列，較小的道距，適中的覆蓋次數(shù);地震激發(fā)應(yīng)采用深井、多井組合、大藥量激發(fā);地震信號(hào)采集時(shí)應(yīng)采用低頻檢波器大組合基距接收;適當(dāng)在構(gòu)造關(guān)鍵部位兩側(cè)加密中炮，并加長接收排列，有助于使構(gòu)造關(guān)鍵部位及其深部成像清晰。

3.深反射地震資料處理采用多步弱去噪，保護(hù)深部反射信息，充分識(shí)別深層弱信號(hào)，合理突出moho面反射信號(hào)，提高深層成像質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[4] Harold Ryan.雷克，奧姆斯比，克勞德，巴特沃斯四種子波的選擇[J].國外油氣勘探，1995，7（5）：586-588;