疊前時間偏移在陽煤集團(tuán)新元礦構(gòu)造探測中的應(yīng)用

查文鋒

（陽煤集團(tuán)地質(zhì)測量部，山西 陽泉 045000）

1 引言

隨著三維地震資料處理和解釋技術(shù)不斷進(jìn)步，高精度靜校正、疊前時間偏移、屬性體解釋等新技術(shù)的涌現(xiàn)與應(yīng)用，大大提高了三維地震勘探的精度和準(zhǔn)確性。多個礦區(qū)的實踐工作證明，通過對原始三維地震資料開展精細(xì)二次處理解釋，可以使小構(gòu)造檢測效果明顯提高，從而提高勘探精度。為了查明山西新元煤炭有限責(zé)任公司礦井西翼首采區(qū)內(nèi)煤層開采的地質(zhì)構(gòu)造，該礦于2004年，在該區(qū)開展了三維地震勘探工作。但是，近些年隨著3#煤層的不斷開采揭露，探采對比數(shù)據(jù)表明，其三維地震勘探成果的準(zhǔn)確性不能令人滿意。為此，陽煤集團(tuán)地質(zhì)測量部設(shè)立了“三維地震二次處理解釋技術(shù)研究”科研課題。目的是針對陽泉礦區(qū)特有的地震地質(zhì)條件和三維地震勘探驗證情況較差的問題，采用三維地震二次精細(xì)處理和解釋技術(shù)，提高礦區(qū)構(gòu)造的解釋精度。

當(dāng)采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，速度的橫向變化不是很大時，疊后時間偏移可以反映地下的真實構(gòu)造情況。但當(dāng)?shù)叵碌刭|(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的情況下，疊后偏移就不能取得好的效果。疊前時間偏移通過把地震記錄偏移到真實的反射點，之后再進(jìn)行共反射點疊加，該方法可以使地震解釋資料真正聚集成像，更真實地反映地下地質(zhì)構(gòu)造特征，實現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)異常等的真正偏移歸位。本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造類型較復(fù)雜，尤其陷落柱較發(fā)育，因此有進(jìn)行疊前時間偏移的必要。

2 疊前時間偏移基本原理

疊前時間偏移處理技術(shù)主要利用的是疊前道集，運用均方根速度場把各個地震數(shù)據(jù)道偏移到真正的反射點位置，然后形成共反射點道集，之后進(jìn)行疊加，這樣就會大大提高偏移成像的精度。本次疊前時間偏移處理技術(shù)選用的計算方法為Kirchhoff積分法，主要因為該算法運行速度快，并且能夠適應(yīng)野外不規(guī)則的觀測系統(tǒng)。

Kirchhoff積分法建立在點繞射的非零炮檢距方程基礎(chǔ)上，沿非零炮檢距的繞射旅行時間軌跡對振幅求和，外推計算使用的Kirchhoff積分表達(dá)式為：

式中：

R-從地下反射點（x、y、z）到地面點（x0、y0、z0=0）的距離。

這樣求得從地面某炮點激發(fā)，地下（x、y、z）點接收的反射波。式中第一項與1/R2成正比為近場項，第二項為遠(yuǎn)場項。

用Vrms去除炮點至地下反射點的距離，可以計算從炮點到地下（x、y、z）點的下行地震波入射射線的走時。再通過求出的走時td到u（x、y、z、t）的延拓記錄的對應(yīng)時刻計算出波場值即可得到該點的成像值。

然后對所有深度點上的延拓波場提取出成像值，這樣就完成了一個炮道集的Kirchhoff積分法偏移，按上述步驟對所有的炮集記錄都做相同處理后按地面點相重合記錄相疊加的原則進(jìn)行疊加，最后就完成了疊前時間偏移。

3 實例分析

3.1 勘探區(qū)地震地質(zhì)條件

從已有的地質(zhì)資料可知，本勘探區(qū)屬于黃土丘陵地貌，大部分地段為第四系黃土覆蓋，局部沖溝發(fā)育，沖溝處梁垣陡立，最大高差達(dá)230m，區(qū)內(nèi)僅部分田間道可通車，施工設(shè)備大部分需用人工搬運，表層地震地質(zhì)條件復(fù)雜。本區(qū)淺層地層結(jié)構(gòu)就巖性而言，主要有兩種類型：

（1）黃土覆蓋區(qū)：分布于測區(qū)大部，巖性以含砂粘土和粘土為主，厚度為3.22～110.68m，不含水，質(zhì)地松散，內(nèi)含礫石層及鈣質(zhì)結(jié)核，地震波在其中的傳播速度極低。

（2）卵石分布區(qū)：主要位于測區(qū)北部白馬河河床，卵石直徑可達(dá)300～400mm，覆蓋厚度大部分超過2～3m。

復(fù)雜的地形條件和淺層地層結(jié)構(gòu)對激發(fā)、接收十分不利，淺表層地震地質(zhì)條件較差。

3.2 原始資料品質(zhì)分析

根據(jù)原處理剖面和工區(qū)地震地質(zhì)條件，選取第10束進(jìn)行試驗，對這一段進(jìn)行原始資料分析、處理步驟的參數(shù)論證、效果分析，為后續(xù)疊前時間偏移處理思路和處理流程的制定提供依據(jù)。

（1）信噪比分析

圖1 工區(qū)的典型單炮記錄（上為基巖區(qū)，下為黃土區(qū)）

圖1為本區(qū)典型的單炮記錄，上為基巖區(qū)激發(fā)單炮記錄，下為黃土較厚區(qū)激發(fā)單炮記錄，可以看出，由于激發(fā)、接收條件的不同，原始單炮記錄差別較大。工區(qū)主要干擾波是面波、聲波、線性干擾、隨機干擾等。

（2）能量分析

由于地層的吸收、衰減作用及表層激發(fā)、接收條件的影響，原始記錄深層能量弱，炮間、道間的能量也存在差異。

（3）頻率分析

通過對黃土區(qū)單炮記錄的頻率掃描，得出原始資料有效波的頻帶為80Hz。

（4）精確的速度分析

為了保證速度解釋的準(zhǔn)確性，本次處理技術(shù)充分利用了處理系統(tǒng)速度分析的交互能力，與此同時結(jié)合動較切除、速度掃描，然后多次迭代進(jìn)行精確速度分析，確保了精度和準(zhǔn)確性，同時大大提高了地震資料的成像質(zhì)量。

疊前時間偏移的關(guān)鍵參數(shù)主要有速度、偏移角度、偏移孔徑、切除參數(shù)等，本次處理采用了CGG系統(tǒng)疊前克希霍夫繞射積分法疊前時間偏移方法。處理過程中對偏移角度、偏移孔徑、反假頻參數(shù)進(jìn)行了認(rèn)真的測試。取得了很好的效果。

4 處理效果分析及結(jié)論

各項技術(shù)研究依據(jù)ISO9002質(zhì)量管理體系要求，嚴(yán)格對該項目的生產(chǎn)過程進(jìn)行質(zhì)量控制，確保處理質(zhì)量。

本次技術(shù)處理本著“高分辨率、高保真度、高信噪比”的原則，緊緊圍繞目標(biāo)任務(wù)開展數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究，取得了較好的處理效果。

從二次處理所獲得的數(shù)據(jù)體時間剖面分析看，整體處理成果的質(zhì)量良好，比第一次處理效果有一個較大的提升。表現(xiàn)在反射波組清楚，各主要煤層反射波的信噪比明顯提高、分辨率較高，各主要煤層反射波同相軸連續(xù)性好，能量強，處理成果為開展地質(zhì)解釋工作打下了良好的基礎(chǔ)，達(dá)到了二次處理的目標(biāo)要求。

按規(guī)范要求，對勘探區(qū)內(nèi)40m×80m網(wǎng)格上的時間剖面進(jìn)行了評級，評價過程中分別對T3、T9波、T15波發(fā)育情況進(jìn)行評價，共評價剖面68條，參與評級的剖面長度為111.50km，剖面評價結(jié)果見表1，剖面質(zhì)量達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范要求和設(shè)計要求。

表1 剖面評級情況統(tǒng)計表

圖2、圖3展示了兩期處理的剖面對比情況。從相同位置的剖面對比可以看出：剖面上反射波的分辨率明顯提升，連續(xù)性也有較大提高；下組煤反射波信噪比提高更明顯；以往變觀或成像不理想的部位成像效果改善顯著；整體面貌的真實性得到了改善，明顯減少了假地質(zhì)現(xiàn)象。

研究表明，疊前時間偏移通過先把地震記錄偏移到真實的反射點，然后再進(jìn)行共反射點疊加的方法，提高了橫向分辨率，使陷落柱、斷層等構(gòu)造顯示更清晰。因此，疊前時間偏移是本次研究的一個“亮點”，在山西壽陽類似礦區(qū)進(jìn)行地震資料處理中可以進(jìn)行推廣應(yīng)用。

圖2 INLINE10線偏移剖面

圖3 CROSSLINE32線偏移剖面