南方復(fù)雜山前帶觀測系統(tǒng)壓噪研究

彭代平， 鄧 飛， 常 鑒， 肖云飛

(1.中國石油化工股份有限公司 石油物探技術(shù)研究院，南京 211103；2.成都理工大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 ,成都 610059)

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南方復(fù)雜山前帶觀測系統(tǒng)壓噪研究

彭代平1， 鄧 飛2， 常 鑒1， 肖云飛1

(1.中國石油化工股份有限公司 石油物探技術(shù)研究院，南京 211103；2.成都理工大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 ,成都 610059)

中國南方復(fù)雜山前帶都具有復(fù)雜地表和復(fù)雜構(gòu)造的雙復(fù)雜特征，地震資料品質(zhì)普遍差，單炮資料信噪比低。由于復(fù)雜的地表條件，野外很難實現(xiàn)檢波器大基距組合來壓制長波長相干噪聲，室內(nèi)也無法有效地去除來自側(cè)面的次生干擾。通過觀測系統(tǒng)疊加響應(yīng)研究和實例分析認為，在南方山前帶利用觀測系統(tǒng)進行壓噪是一種比較有利的方式，縮小接收線距和炮線距能有效地減少噪聲泄露，從而達到壓噪的目的。

復(fù)雜山前帶； 信噪比； 檢波器組合； 觀測系統(tǒng)； 壓噪

0 引言

隨著油氣勘探的深入發(fā)展,油田勘探開發(fā)的目標(biāo)區(qū)逐漸由平坦的盆地中心地帶轉(zhuǎn)向沙漠、山地、碳酸鹽巖出露區(qū)和城區(qū)等具有復(fù)雜地表條件的地區(qū)，受地表條件和裝備的限制，無法通過檢波器組合實現(xiàn)對長波長干擾的壓制，另外，室內(nèi)處理對于具有與反射波特征類似的次生干擾，往往束手無策。

南方山前帶地震資料信噪比極低，是造成目前沒有突破性進展的主要原因。南方山前帶資料信噪比低主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①起伏的地表以及地層強烈的非均質(zhì)性，引起各種原生干擾和次生干擾；②面波、散射波交織在一起，疊合成復(fù)雜的相干噪聲；③逆掩推覆、高陡構(gòu)造發(fā)育，能量下傳困難，反射信號弱。

南方山前帶地震資料信噪比低不僅給疊前偏移速度場的準(zhǔn)確建立帶來很大困難，而且給疊前偏移的正確成像造成很大障礙[1]。因此噪聲壓制是南方山前帶油氣勘探的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

噪聲壓制分為野外壓制和室內(nèi)壓制。室內(nèi)主要是根據(jù)有效波和干擾波在傳播速度和頻率方面的差異來對噪聲進行壓制，可以很好地去除來自排列方向的干擾波。而南方山前帶的次生干擾非常發(fā)育，而且傳播方向各異，來自側(cè)面的次生干擾在記錄上多表現(xiàn)為雙曲線，室內(nèi)很難將其去除[2]。

野外主要是根據(jù)有效波和干擾波在空間視波長的差異對噪聲進行壓制，有檢波器組合壓制和觀測系統(tǒng)壓制兩種方法。南方山前帶的主要干擾波(面波、側(cè)面波、折射波)視波長都很長(能達到150 m ～200 m)，而山高林密，很難通過檢波的組合對這些相干噪聲進行壓制。

在觀測系統(tǒng)的選擇上，可以通過高密度采集加大空間域、時間域的數(shù)據(jù)采集密度，很好地記錄資料的噪音特性，便于對其進行壓制處理[3]；也可以通過高疊次采集提高反射能量，壓制隨機干擾,從而提高資料信噪比，這已經(jīng)在南方山前帶探區(qū)得到了很好地印證(圖1)。

高密度采樣和高覆蓋采集意味著勘探成本的增加。這里從觀測系統(tǒng)的疊加響應(yīng)入手，研究觀測系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)對噪音壓制的影響，研究如何在不增加勘探成本的情況下，提高觀測系統(tǒng)的壓噪能力，從而改善南方山前帶資料的信噪比。

圖1 南方山前帶探區(qū)不同覆蓋次數(shù)疊加剖面

1 觀測系統(tǒng)疊加響應(yīng)

假設(shè)二維測線以n個檢波器等間隔線性組合接收，組內(nèi)距為e，組合基距E=ne，檢波器道距等于組合基距E，檢波器組合響應(yīng)：

(1)

其中：φ為頻率響應(yīng)；k為波數(shù)。

跟檢波器組合一樣，共CMP疊加也是一種空間濾波的方法，其疊加響應(yīng)與檢波器組合相似[4]。在不考慮動校拉伸影響的情況下，共CMP疊加響應(yīng)可以看作是內(nèi)距為道距，基距為最大炮檢距的線性組合響應(yīng)：

(2)

公式(2)中：n′為CMP道集的總道數(shù)；E為道距；k為波數(shù)。共CMP疊加響應(yīng)如圖2所示，xmax為最大炮檢距。

由圖2可知，共CMP道集疊加響應(yīng)的壓制帶[4-6]區(qū)間為

當(dāng)k=1/E時，響應(yīng)處于峰值，對噪聲無壓制作用，最容易造成噪聲泄漏。

假設(shè)三維正交觀測系統(tǒng)接收線距為RLI，炮線距為SLI，共CMP道集在Inline方向偏移距增量為2SLI，在Crossline方向偏移距的增量為2RLI(圖3)。

三維地震共CMP道集的疊加響應(yīng)可以等效成Inline方向內(nèi)距為2SLI，基距為2Ymax(Ymax為最大非縱距)，Crossline方向內(nèi)距為2RLI，基距為2Xmax(Xmax為最大縱向距)的檢波器面積組合響應(yīng)。

圖2 二維地震共CMP道集疊加響應(yīng)

圖3 三維地震共CMP道集Inline和 Crossline方向偏移距增量

圖4 三維地震共CMP道集疊加響應(yīng)圖

圖4為三維地震共CMP道集的疊加響應(yīng)，中間的紅點代表信號，其他的紅點代表最有可能造成噪聲泄漏的點。當(dāng)kx=1/2SLI或者1/2SLI的整數(shù)倍時，響應(yīng)處于通放極值點，對噪聲無壓制作用，是最有可能造成噪聲泄漏的地方；同理ky=1/2RLI或者1/2RLI的整數(shù)倍也是最有可能造成噪聲泄漏的地方。噪聲泄漏的幾率與響應(yīng)峰值的密度成正比，當(dāng)炮線距SLI和接收線距RLI越大時，響應(yīng)峰值的密度越大，即噪聲泄漏的幾率與線距的大小成正比。換言之，縮小三維觀測系統(tǒng)的炮線距與接收線距，有利于噪聲的壓制。

2 實例分析

鎮(zhèn)巴工區(qū)屬于典型的南方山前帶地區(qū)，工區(qū)表層條件復(fù)雜，主要表現(xiàn)為：①多種地貌并存，山巒疊嶂，溝粱縱橫，灌木叢生；②不同地質(zhì)年代、不同巖性地層出露地表，且風(fēng)化程度差異很大，橫向非均質(zhì)性嚴重；③出露巖石產(chǎn)狀變化大，傾角陡；④縱向上表層結(jié)構(gòu)具有厚度多變和速度多變的特點。

根據(jù)工區(qū)“L”型波場調(diào)查記錄，本區(qū)的主要干擾波包括折射波、聲波、面波、側(cè)面波和散射波。其中面波與側(cè)面波能量較強，面波視速度在880 m/s ～1 550 m/s，側(cè)面波速度為850 m/s～2 200 m/s，頻帶為7 Hz ～ 20 Hz，視波長在44 m ～230 m之間；另外散射波非常發(fā)育，而且傳播方向各異，記錄中多表現(xiàn)為蚯蚓狀的短軸(圖5)。

受工區(qū)地形地貌條件的限制，2010年鎮(zhèn)巴三維地震施工采用一串12個檢波器(砂巖區(qū))和兩串24個檢波器(灰?guī)r區(qū))組合接收，以壓制隨機干擾為主。采用20線10炮300道磚墻式觀測系統(tǒng)，道距和炮點距為40 m，接收線距與炮線距均為200 m。

為了分析觀測系統(tǒng)對噪聲壓噪的影響，對原始觀測系統(tǒng)進行退化分析，比較相同覆蓋次數(shù)條件下，線距對資料信噪比的影響。

1)20線接收、400 m炮線距與10線接收200 m炮線距的對比，如圖6所示。

2)10線接收、400 m接收線距與的10線接收、200 m接收線距對比，如圖7所示。

根據(jù)上述觀測系統(tǒng)退化方案對原始數(shù)據(jù)進行抽取，采用相同的處理流程進行偏移成像。圖8為不同炮線距的偏移剖面，圖9為不同接收線距的偏移剖面。

從圖8和圖9可以看出，在覆蓋次數(shù)相同的情況下，隨著線距的縮小，剖面的信噪比得到了較大地改善。

3 結(jié)束語

通過增加覆蓋次數(shù)提高反射能量，壓制隨機干擾，確實能有效提高資料信噪比，但是也意味著勘探成本的增加。通過觀測系統(tǒng)疊加響應(yīng)的研究以及實際資料的分析處理，認為在相同覆蓋次數(shù)條件下，縮小接收線距和炮線距有利于噪聲的壓制。

圖5 鎮(zhèn)巴工區(qū)地震波場調(diào)查記錄

圖6 相同覆蓋次數(shù)、不同炮線距的觀測系統(tǒng)方案

圖7 相同覆蓋次數(shù)、不同接收線距的觀測系統(tǒng)方案

圖8 不同炮線距的偏移剖面

圖9 不同接收線距的偏移剖面

[1] 云美厚,于富文,胡立新.南方山前帶地震勘探問題與認識.天然氣工業(yè)，2007 ,27 (增刊A) :300-302. YUN M H,YU F W,HU L X. The southern piedmont seismic exploration and understanding of problems.Natural Gas Industry, 2007 ,27(Supplement A).:300-302. (In Chinese)

[2] 夏洪瑞,朱海波,鄒少峰.山前帶地震資料噪聲消除中存在的問題與對策.石油物探,2012,51(6)：562-569. XIA H R,ZHU H B,ZOU SH F. Problems and countermeasures in the piedmont zone to eliminate the noises in seismic data. Geophysical Prospecting for Petroleum, 2012,51(6)：562-569.(In Chinese)

[3] 李慶忠,魏繼東.論檢波器橫向拉開組合的重要性.石油地球物理勘探,2008,43(4)：375-382. LI Q ZH,WEI J D.Talk about importance of cross-line array of geophone on spread. Geophysical Prospecting,2008,43(4)：375-382. (In Chinese)

[4] 賈家磊,袁春艷,周 剛.高密度采集噪音特征分析與壓制技術(shù)研究.工程地球物理學(xué)報,2012,9(2)：139-144. JIA J L,YUAN CH Y,ZHOU G. Analysis and suppression of noise characteristics of high density acquisition. Journal of Engineering Geophysics, 2012,9(2)：139-144. (In Chinese)

[5] JULIEN MEUNIER. Seismic acquisition from yesterday to tomorrow [M].Tulsa, OK : Society of Exploration Geophysicists, 2011.

[6] 張智,李飛,黃志芳，等.地震勘探中檢波器組合特性研究[J].地球物理學(xué)進展,2009,24(6)：2117-2121. ZHANG ZH,LI F,HUANG ZH F,et al. Study on the characteristics of the combination of detector in seismic exploration.Progress in Geophysics, 2009,24(6)：2117-2121.(In Chinese)

[7] 王建民,廉國芬,高振山，等.一種計算檢波器線性組合響應(yīng)曲線的實用方法[J].石油物探,1998,37(1)：84-88. WANG J M,LIAN G F,GAO ZH SH. Practical method for calculating linear combination response curve of detector. Geophysical Prospecting for Petroleum, 1998,37(1)：84-88. (In Chinese)

[8] 傅朝葵,董相杰.檢波器線性組合方向特性曲線的研究[J].石油地球物理勘探,1993,增刊(1)：180-184. FU ZH K,DONG X J. Study on the curve of the linear combination of the detector.Geophysical Prospecting,1993, Supplement(1)：180-184. (In Chinese)

Study on geometry noise suppression at the complex piedmont zone in south China

PENG Dai-ping1, DENG Fei2, CHANG Jian1, XIAO Yun-fei1

(1.Sinopec Geophysical Research Institute, Nanjing 211103, China;2.Chengdu University of Technology， Chengdu 610059，China)

The piedmont zone in south China is featured by "dual-complex characteristics" including complex surface conditions and complex structures. Therefore, the seismic data from this area always has poor quality and low S/N. Because of the complex surface conditions, it is hard to realize large array length in field to suppress the long-wavelength coherent noise, and cannot effectively remove the secondary interference side. By stack response research on geometry and application analysis, it is shown that geometry is an effective way for denoising. By this means, noise leakage can be effectively reduced by decreasing receiving distance and shooting distance to realize noise suppression.

complex piedmont; signal-to-noise ratio; geophone array; geometry; noise suppression

2014-11-07改回日期：2015-02-11

彭代平(1982-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事地震采集技術(shù)的研究工作，E-mail:pengdaiping1982@163.com。

1001-1749(2015)05-0639-05

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.05.16