復雜山區三維地震勘探資料處理方法

摘 要：數據處理是連接原始數據采集與后續地質成果資料解釋的關鍵環節，起到承前啟后的橋梁作用，其品質的高低直接影響了物探成果向地質成果的真實再現和精確轉化。復雜山區的地震原始資料受地表起伏的影響，反射波不再是標準雙曲線，難以實現同向疊加。本文通過合理的靜校正和剩余靜校正方法及其參數，配合其他處理方法，得到了高品質的數據體。

關鍵詞：復雜山區；三維地震；數據處理；靜校正

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

0 前言

地震數據處理是地震勘探工程的一個重要環節，合理的處理流程和參數能夠將已有野外數據所包含的有用信息完整地展現給資料解釋人員，提高解釋精度[1-5]。三維地震勘探是建立在地表水平，地下介質均勻的理論基礎之上。因此，在平原地區，普通的處理流程能夠滿足數據處理的需求，但對于地表起伏較大的山區，靜校正成為數據處理中的重要環節，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 研究區概況

1.1 地質概況

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

勘探區內出露地層由老到新依次為：奧陶系中統上馬家溝組（O2m2）、峰峰組（O2f），石炭系中統本溪組（C2b）、上統太原組（C3t），二疊系下統山西組（P1s）、下石盒子組（P1sh1），上統上石盒子組（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，大部分區域煤厚6m；11號煤煤厚1～5m，大部分區域煤厚4m。兩者之間平均間距約45～65m。

1.2 地震地質條件

勘探區內基巖和黃土均有分布，基巖出露區域較多，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，激發效果較好，而黃土塬的黃土對地震波有較強的吸收散射和低通濾波作用，降低了地震波的能量和頻率，激發效果不佳。因此淺層地震地質條件一般。

勘探區內主要煤層構造簡單，賦存穩定，厚度適中，煤層頂、底板為泥巖、砂質泥巖、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。因此深層地震地質條件較好。

2 數據處理

2.1 原始資料分析

通過炮集記錄分析可以看出，本區主要的干擾波為隨機噪聲、聲波、面波和強線性干擾（圖1），視速度范圍在750-4300m/s左右，高能干擾主要是直達波和面波。大部分炮集記錄信噪比較高，但由于激發條件不同，單炮之間的頻率有所差異。勘探區內，反射波信號較強，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

由于勘探區地表起伏較大，以及地下介質的不均勻和激發井深的不同，導致觀測到的時距曲線并不是標準的雙曲線，而是一條畸變的曲線，這就不能正確地反映地下的構造形態。因此，必須把激發和接收時的地表條件變化所引起的時差找出來，再對其進行校正，使畸變了的時距曲線恢復成雙曲線，以便動校后能實現同相疊加。勘探區地表低、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（基準面高程830m，替換速度4000m/s）對原始地震記錄進行了野外一次靜校正。靜校正后的單炮有效波同相軸連續，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、預測反褶積、自適應反褶積、地表一致性反褶積等。經大量的測試對比后，選擇了地表一致性預測反褶積。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。經對比分析，最終選定的處理參數為：預測步長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節，只有在速度準確的基礎上，處理和解釋的質量才有可靠的保證。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，進行初疊加，然后根據疊加剖面的效果和構造形態增設速度分析點。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，進一步做速度分析，反復迭代直至得到最準確的速度信息和疊加剖面。

2.5 剩余靜校正

靜校正是實現CMP疊加的一項重要的基礎工作，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量，而且能夠消除由于靜校正量所產生的地質構造假象。靜校正主要分為野外一次靜校正和剩余靜校正兩個方面。勘探區地表起伏較大，地震數據經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節，需要與速度分析一起做反復迭代。本次處理采用自動剩余靜校正方法。經過剩余靜校正后，同相軸的連續性有一定改善（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過轉換建立偏移速度模型，并進行了反復測試和調整。用人工剔除奇異值，采用機器自身平滑，對速度的百分比進行偏移試驗。經對比，100%偏移效果較好（圖5）。

3 處理效果評價

按照規范對三維地震時間剖面按照40×80m的網度進行質量評級，評價標準分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類：

Ⅰ類剖面：目的層齊全，同相軸連續性好，信噪比高，壓制多次波效果明顯，構造現象清楚，真實地反映了測線上的地質情況。

Ⅱ類剖面：凡達不到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，構造現象不清楚。

參照以上標準，對本次三維地震數據處理所獲得的地震時間剖面進行評級。評級結果如下：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 結論

起伏山區的原始地震資料反射波不再是標準的雙曲線，但經過合理的靜校正、反褶積、速度分析、剩余靜校正以及偏移等處理方法，能夠獲得品質較高的數據體和時間剖面。

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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。