山區煤層氣三維地震成像關鍵技術研究

黃素荷 張 凱 袁興賦

（安徽省勘查技術院，安徽 合肥 230031）

鄭莊D區塊位于沁水煤層氣田西部的主體部位，地震地質條件十分復雜，地形起伏大，表層巖性橫向變化，部分地段煤層埋深淺，致使有效覆蓋次數低，小斷層及陷落柱發育。種種因素造成全區資料存在嚴重靜校正問題，局部地段信噪比低以及偏移成像難度大，加上煤層氣開發對地震成像精度要求高，需要進行煤儲層的裂縫預測和含氣性檢測等[1]，給該區三維地震資料處理帶來嚴峻的挑戰。因此，需要采用不同的地震數據處理措施，形成有效的針對性的配套技術，才能達到提高地震成像品質的目的。

1 高精度靜校正聯合

D區塊地形高差大，以中低山為主，總體呈兩山夾一河的地勢，海拔高程在600～1150m之間，平均海拔標高在900m左右。表層巖性變化大，主要激發巖性有砂巖、泥巖、礫石、膠泥、黃土等五類。地形起伏及地表巖性變化等因素造成原始資料靜校正問題非常嚴重，靜校正問題是需要優先解決的問題。本次解決靜校正問題的配套技術：初至波拾取修改→初至波折射靜校正→地表一次性剩余靜校正→非地表一次性靜校正。首先應用折射靜校正解決長波長及中波長靜校正問題，其次應用地表一次性剩余靜校正解決短波長靜校正問題，最后應用非地表一次性靜校正進一步解決局部殘余短波長靜校正問題。

1.1 初至波折射靜校正

D區塊大多地段為基巖出露，雖然地形起伏大及表層巖性變化，但基本能夠拾取同一折射層的初至波。初至波拾取的質量直接影響靜校正的計算結果，由于本區塊覆蓋次數不高，設計為30次，拾取初至波按照程序計算、手工逐道修改的辦法，并約束初至波的拾取：

（1）在全區進行初至波極性調查，判斷采用何種極性進行初至波拾取。

（2）在初至波清楚的單炮上拾取初至參考線，影射到其他單炮，指導初至拾取。

（3）調出地形線，判斷拐曲位置的初至是否與地形起伏對應。

（4）加濾波、動平衡等處理使得初至波變得比較清楚，利于正確拾取。

（5）同時調出多個單炮，互相比較，保證所拾取的初至波是同一個相位。

（6）對實在不好辨認的初至舍棄，保證參與計算初至波時間的準確率。

（7）拾取多個初至文件進行靜校正，比較靜校正效果，并及時修改初至波。

利用拾取的初至波時間信息反演近地表模型，然后求解靜校正量。靜校正量需要分解成低頻分量和高頻分量，先進行高頻分量的校正，疊前時間偏移后的CRP道集在疊加后再進行低頻分量的校正。

D區塊應用初至波折射靜校正后，圖1（a）顯示單炮記錄畸變的同相軸連續性得到改善，地形和低速層引起的同相軸錯動現象基本消除。圖1（ b）顯示疊加剖面信噪比明顯提高，煤層反射波組特征突出，影響構造的中長波長靜校正問題得到了較好的解決。

圖1 折射靜校正前后單炮記錄及疊加剖面對比

1.2 地表一致性剩余靜校正

D區塊采用地表一致性最大能量剩余靜校正來消除殘余短波長靜態時差的影響。該方法的主要參數是相關時窗和最大校正量，相關時窗應選反射波能量強、波形穩定、連續性好的層段；最大校正量選取小于相關時窗內主周期的一半，剩余靜校正后的疊加剖面不應有串相位現象。將剩余靜校正與速度分析迭代進行，直到90%以上的校正量小于一個采樣間隔。圖2（a）顯示通過剩余靜校正后，速度分析的監控道集和疊加段有效波相位更加連續，速度譜的能量團更集中，速度分析的精度得到改善，從而拾取的速度更真實準確。圖2（b）顯示通過剩余靜校正后，剖面同相軸的連續性明顯變好。

圖2 剩余靜校正前后速度分析及疊加剖面對比

1.3 非地表一致性靜校正

D區塊由于基巖出露、地形起伏、低降速帶速度及厚度變化等因素的影響，造成實際情況與地表一致性假設的條件存在偏差。經過折射靜校正和多次地表一致性剩余靜校正后，雖然靜校正問題已基本解決，但局部資料還有殘余短波長時差的影響，非地表一致性靜校正能夠較好地解決這類殘余靜態時差的影響。

在一些地表條件復雜地區，平滑靜校正能夠作為進一步解決靜校正問題的補充。使用平滑靜校正一定要對計算時窗、相關道數和校正時差進行充分的試驗，一定要對疊加結果進行嚴格的質量控制，確保疊加剖面只是相位的連續性有所改善而構造形態沒有明顯的異常變化，只能在靜校正問題基本解決的情況下使用[2]。

在D區塊處理中，平滑靜校正采用大時窗、小相關道數、小校正時差。時窗為500ms，相關道數為11道，校正時差很小為1ms，并對疊加剖面進行了嚴格的質量控制。圖3顯示疊加剖面除波組的連續性略有改善外，構造形態沒有明顯異常變化，說明參數選取合理。

圖3 平滑靜校正前（左）后（右）疊加剖面對比

2 疊前多域“遞進”去噪

針對干擾波類型與特點，采用先強后弱、先規則后隨機的去噪順序在多域“遞進”去噪。噪聲壓制過程為：強能量干擾波衰減→線性干擾波衰減→殘余強能量干擾波衰減→隨機干擾波衰減→疊后殘余干擾波衰減。單炮上的強振幅干擾如聲波干擾、猝發脈動、異常擾動、工業干擾、環境干擾及低速低頻面波等強能量干擾采用地表一致性分頻壓噪技術在炮域、檢波點域、CMP域進行壓制。

針對具有線性特征的噪聲，在炮域采用相干噪音衰減進行壓制。基本思路是根據線性干擾波與有效波之間在視速度、頻率、位置和能量上的差異，在T-X域采用線性預測方法確定線性干擾的視速度、分布范圍及規律，將規則干擾自動識別出來，從原始數據中減去，實現線性干擾波的濾除，被濾波的部分主要集中在被干擾波覆蓋的區域，其他部分不受影響。

隨機干擾噪音在記錄上普遍存在，根據隨機性特點與有效波相干性特點的區別，選用隨機噪音衰減技術有效地壓制。反褶積之前在炮域采用“噪音自動識別與壓制技術”進行一次隨機噪音衰減，以保證反褶積的處理效果；反褶積后在炮域和共偏移距域再次進行隨機噪音衰減，有效地提高疊前資料的信噪比，為后續的疊前時間偏移奠定良好的基礎。

圖4顯示，單炮記錄經過綜合去噪后，各種干擾波被壓制，反射信息突出。

圖4 干擾波綜合去除前（上）后（下）單炮記錄對比

3 疊前時間偏移

疊前時間偏移輸入為水平疊加之前的非零炮檢距CMP道集數據，比疊后偏移更適用于復雜構造區，在地層速度橫向變化不是很顯著的構造復雜區能夠取得很好的成像效果[3]。D區塊兩套含煤地層基本為層狀介質，速度場橫向變化不大，采用“漸進+迭代”方式速度建模，提高了小斷層和陷落柱等地質構造成像的準確性。

3.1 “漸進+迭代”偏移速度建模

（1）在資料預處理的主要階段都要進行速度分析，利用速度分析與剩余靜校正迭代來逐步提高速度場質量。

（2）將用于疊前時間偏移的道集進行DMO速度分析，進一步改善速度場質量。

（3）DMO疊加速度作為初始速度場進行偏移處理，輸出CRP道集。

（4）根據CRP道集校平與否來判斷速度的合理性，采用目標線剩余速度分析與偏移的迭代求出較正確的偏移速度，直到獲得滿意的偏移效果，才得到最終的偏移速度場。

3.2 偏移參數的選擇

GEODEPTH系統中克希霍夫積分疊前時間偏移的重要參數即為偏移孔徑、拉伸因子及反假頻因子。

（1）偏移孔徑的選擇。偏移孔徑大小主要與地層傾角、目的層深度和速度有關。過小會出現假頻，大傾角地層不能正確成像；過大深部會帶來大量的偏移噪聲，延長偏移時間。

（2）拉伸因子的選擇。過大產生弧狀噪聲，淺部地層成像效果信噪比變差；過小產生假頻，模糊構造，傾斜地層不能成像。

（3）反假頻因子的選擇。過大傾斜構造不能成像，產生假頻；過小產生弧狀噪聲，成像效果變差，淺部地層反映特別明顯。

4 處理效果分析

配套處理技術對關鍵環節進行處理，較好地解決了靜校正問題，提高了剖面的信噪比，資料的成像品質獲得了不錯的效果。最終成果剖面信噪比高，保真度高，分辨率適中；反射波組層次清晰，波組特征明顯，易于追蹤對比；斷裂刻畫清晰，斷點干脆，斷裂的交互關系和結構清楚，如圖5（a）；主要勘探目的層內幕反射清晰，剖面揭示的構造形態可靠，陷落柱特征明顯，如圖5（b）。

圖5 疊前時間偏移效果

5 結論

（1）初至時間的拾取質量是影響初至折射波靜校正效果的關鍵因素，多步驟多方法的有機聯合能夠較好地解決山區煤層氣三維地震勘探中靜校正的影響。

（2）小斷層及陷落柱等構造成像需要疊前資料有較好的保幅性，疊前噪聲壓制要分類別、分階段“遞進”式進行。

（3）在疊前時間偏移中，采用“漸進+迭代”模式建立偏移速度模型，能夠改善速度模型質量，提高成像精度，對地質構造有較好的成像效果。