地震數(shù)據(jù)精細(xì)處理技術(shù)在澄合礦區(qū)的應(yīng)用

肖 俊，孫永亮，王江平，雷敏剛，師 坤

（1.陜西澄合山陽煤礦有限公司，陜西 渭南；2.中煤科工西安研究院（集團）有限公司，陜西 西安）

引言

黃土塬地區(qū)溝壑縱橫，低降速帶橫向差異較大，地震波抖動劇烈，產(chǎn)生嚴(yán)重的靜校正問題。由于厚黃土的衰減吸收作用，地震波能量損失嚴(yán)重，記錄中面波、聲波、線性干擾以及隨機噪聲發(fā)育，對地震數(shù)據(jù)的處理、地質(zhì)構(gòu)造解釋造成了嚴(yán)重的影響[1-3]。

本文首先分析了澄合礦區(qū)地震資料特征，提出了黃土塬區(qū)復(fù)雜條件下低信噪比資料處理對策，重點討論了層析靜校正、噪聲壓制、疊后提頻等關(guān)鍵技術(shù)及效果，最后進行了數(shù)據(jù)處理成果對比分析。結(jié)果表明，針對性的精細(xì)處理技術(shù)提高了該區(qū)地震資料的信噪比和分辨率，提高了資料的可解釋性。

1 地震資料特征及處理難點

研究區(qū)澄合礦區(qū)位于渭北石炭二疊紀(jì)煤田中部，勘探區(qū)內(nèi)總的地貌特征為黃土塬地形特征，金水溝從勘探區(qū)中部穿過，兩測樹枝狀溝壑發(fā)育，相對高差較大，海拔標(biāo)高635～775 m，相對高差達140 m。從典型單炮可以看出，初至波抖動劇烈，分層嚴(yán)重，反射波雙曲線特征被打亂，靜校正問題突出。

圖1 為應(yīng)用靜校正后的單炮及頻譜，可以看出單炮整體頻率較低，主要煤層反射波位于300～400 ms之間。噪聲主要有面波、線性噪聲、異常振幅及隨機干擾，干擾波影響嚴(yán)重，地震數(shù)據(jù)信噪比較低。

圖1 應(yīng)用靜校正后單炮及頻譜分析

本次處理的難點如下：

（1） 勘探區(qū)地表起伏較大，低降速帶變化劇烈，初至波分層嚴(yán)重，靜校正處理難度大。

（2） 地表覆蓋厚黃土，地震數(shù)據(jù)頻率低頻帶窄，數(shù)據(jù)分辨率較低，不利于小斷層的識別。

（3） 在黃土中激發(fā)和接收，數(shù)據(jù)中面波、線性干擾及隨機噪聲較為發(fā)育，信噪比較低。

2 處理對策及關(guān)鍵技術(shù)

通過對原始地震資料分析，根據(jù)處理難點采取以下針對性的措施：采用精細(xì)化人工初至拾取，選用層析反演靜校正方法，解決地表起伏大、橫向變化劇烈造成的靜校正問題；選擇保幅性能較好的提頻方法，精細(xì)測試參數(shù)，在保持信噪比的同時提高數(shù)據(jù)的分辨率；針對性地測試各種噪聲衰減的方法和力度，在保證小斷層成像效果的基礎(chǔ)上提高資料的信噪比。

2.1 帶約束條件的層析靜校正技術(shù)

靜校正是消除地表高程和低降速帶厚度與速度變化等因素對地震波旅行時的影響，確保反射波同相疊加的基礎(chǔ)處理技術(shù)，目前最常用的靜校正方法有折射靜校正和層析靜校正。折射靜校正適用于地下有一穩(wěn)定的折射界面的情況，本區(qū)地表起伏大，溝壑縱橫，通過初至拾取發(fā)現(xiàn)沒有全區(qū)穩(wěn)定的折射層，所以折射靜校正應(yīng)用受限。層析靜校正[4-5]是通過射線追蹤算法，計算得到近地表速度結(jié)構(gòu)，從而求取靜校正量的一種靜校正方法，不受折射層是否穩(wěn)定、初至波是否分層的影響。本次處理中針對數(shù)據(jù)中初至波分層嚴(yán)重的現(xiàn)象，采用人工初至拾取手段，保證了初至拾取的可靠性。將初至信息進行層析反演，并根據(jù)鉆孔和巷道揭露了信息對反演結(jié)果進行約束，從而得到了精確的近地表速度結(jié)構(gòu)。通過靜校正前后單炮對比可以看出，靜校正后單炮的初至波變平滑，反射波雙曲線特征得到恢復(fù)，同相軸連續(xù)性得到了改善（見圖2）。

圖2 靜校正前單炮（a）后單炮（b）

2.2 綜合去噪技術(shù)

本區(qū)地震資料噪聲主要為面波、線性噪聲以及異常振幅，這些噪聲會嚴(yán)重影響后續(xù)反褶積、速度分析、偏移等處理，對處理成果的信噪比和連續(xù)性影響較大，噪聲衰減是本次處理的重點環(huán)節(jié)。面波是本次數(shù)據(jù)處理中能量最強噪聲，具有頻率低、規(guī)則性強和可預(yù)測的特點，因此使用自適應(yīng)面波衰減技術(shù)，可以對面波進行有效壓制；本區(qū)地震單炮存在的能量較強的線性干擾，主要為初至波多次鳴震，通過測試，使用中值濾波技術(shù)對其進行有效壓制；單炮中存在的尖脈沖等異常振幅，應(yīng)用異常振幅衰減技術(shù)進行了有效壓制。圖3 為噪聲衰減前后單炮對比，可以看出面波、線性干擾、異常振幅等干擾波得到了有效壓制，有效波的連續(xù)性得到改善，單炮的信噪比有了顯著提高。

圖3 噪聲衰減前后單炮對比

2.3 疊后提頻技術(shù)

高頻補償前后剖面對比如圖4 所示。

圖4 高頻補償前后剖面對比

本勘探區(qū)地表條件復(fù)雜，黃土較厚，高頻成分衰減嚴(yán)重，處理得到的疊加剖面頻率較低，不利于小斷層解釋，需要對高頻成分進行補償。通過研究使用譜比法分別拾取標(biāo)志地層的頻譜衰減曲線，估算Q 值，對資料進行高頻補償，消除頻率差異，彌補高頻成分的損失。從圖4 可以看出，數(shù)據(jù)主頻得到了較大的提升，數(shù)據(jù)分辨率得到了明顯提升。

3 處理成果對比

應(yīng)用上述處理技術(shù)，新處理資料的信噪比和分辨率得到提高。圖5 為原處理成果與新處理成果的對比，與原處理成果相比，新處理成果煤層反射波的上相位保持不變，下相位能量得到加強，反射波組起伏特征更加明顯，對于地層起伏、地質(zhì)異常及小斷層的解釋更有指導(dǎo)意義。

圖5 精細(xì)處理前后時間剖面波組對比

4 結(jié)論

通過對本黃土塬區(qū)地震數(shù)據(jù)的精細(xì)處理，取得以下幾點結(jié)論：

（1） 研究區(qū)黃土塬地質(zhì)條件導(dǎo)致地震資料靜校正問題突出、信噪比低、煤層反射波信號弱，頻率低，為小構(gòu)造的解釋帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

（2） 本次精細(xì)處理通過層析靜校正技術(shù)、綜合噪聲壓制技術(shù)、疊前疊后提頻技術(shù)，提高了地震成果的信噪比和分辨率，取得了良好處理效果，為構(gòu)造解釋打下堅實基礎(chǔ)。