黄土塬地区煤田地震勘探资料处理技术

黄土塬地区煤田地震勘探资料处理技术白万山;刘田田;李红桃【摘要】The rapid changes of surface elevation, shallow structure and lithology, and the huge thickness of the low-velocity zone result in difficulty in static correction of seismic data. In the seismic data processing flow, the difficulties are low signal-to-noise ratio and poor amplitude and waveform consistency. The paper gives a united static correction technology for better solution of the problem of different wavelength static corrections, the multi-domain and multi-step iterative de-noising technology which can effectively remove noise and make signal not destroyed, and the consistency processing technology which makes amplitude and wavelet features consistent. The result shows these techniques can effectively improve the quality of seismic profiles.%黄土塬地区地表高程变化剧烈、地表结构与表层岩性变化大、低速带厚度大且速度低，导致地震勘探资料的静校正问题突出，信噪比低，振幅与波形一致性差，是整个资料处理流程中的重点与难点。

给出了能较好解决不同波长静校正问题的联合静校正技术，既能有效去除噪音又能使有效信号不被破坏的多步多域迭代去噪技术，实现振幅与子波特征一致性的处理技术。

应用表明，这些技术能有效地改善地震剖面的质量。

【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P82-85)【关键词】黄土塬;折射静校正;去噪;一致性处理;速度分析与剩余静校正【作者】白万山;刘田田;李红桃【作者单位】河南省地质矿产勘查开发局测绘地理信息院，河南郑州 450006;中石化华东分公司物探研究院，江苏南京 210007;中石化华北分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006【正文语种】中文【中图分类】P631黄土塬地貌主要以“沟、峁、梁”为特征，冲沟发育，地表起伏剧烈，相对高差50～300 m。

黄土塬近地表地震波速度低，存在厚度大且厚度横向变化也较大的低速带，静校正问题突出。

同时，黄土层局部夹杂有砾石，冲沟部位岩石出露，造成砂岩、砾石和黄土在平面上交替出现，不利于地震波的激发和接收，引起地震波的强烈吸收衰减作用以及吸收衰减在横向上的不一致性，最终导致地震资料信噪比低、信号一致性差等结果。

因而，静校正、噪音衰减、以及一致性处理是整个地震勘探资料处理流程中的几个关键步骤[1-3]。

本文将结合实际资料处理，介绍能有效解决黄土塬地区地震资料处理这些难点的组合静校正技术、分步多域迭代去噪技术以及一致性处理技术。

1 联合静校正技术多年黄土塬地区的地震勘探实践表明，没有任何一种静校正技术能够很好地解决这种地区的静校正问题。

根据表层地震地质条件的特点，采用先解决长波长，再解决短波长的静校正处理(即联合多种静校正方法求解)才是切实可行的手段[4-7]。

表层调查发现，尽管区内有较厚的低速带，但多数具有较稳定的折射界面，符合折射静校正方法的应用条件。

首先采用基于模型反演的折射静校正来解决该区的长波长静校正问题，在此基础上利用相对折射静校正技术从初至时间中提取短波长静校正量，最后利用反射剩余静校正技术与叠加速度分析的多次迭代，达到最终解决静校正的目的。

精细准确地拾取初至时间是黄土塬地区静校正处理的基础和关键步骤之一，此时要特别避免串相位现象，必要时须在不同的域(如共炮点、共接收点、共偏移距、共CMP等)中进行质量监控。

扩展广义互换算法(EGRM)是基于模型反演的众多折射静校正方法中效果比较好的一种算法，能够建立比较可靠的黄土塬工区近地表速度模型，控制好静校正量的低频分量。

在此基础上，利用相对折射静校正技术，通过不同域中的迭代统计，从初至时距关系中提取出静校正高频分量。

图1为黄土塬地区某原始单炮、折射静校正与层析静校正后单炮记录的对比图，折射静校正处理后的单炮记录初至相对更连续光滑，有效反射波双曲线特征更好。

图2是层析静校正与折射静校正后的叠加剖面对比。

层析静校正叠加剖面上的反射同相轴存在着与地形起伏变化相关联的长波长的起伏变化，地表高程大的地方反射同相轴时间有些微变大的趋势；而地表高程相对较小的地方反射同相轴时间有些微变小的趋势。

这种与地形变化相关联的同相轴时间的变化往往意味着静校正低频分量没有控制好。

而折射静校正叠加剖面反射同相轴基本上看不出这种与地形起伏相关联的变化趋势。

另一个更加明显的差别是，在叠加剖面左侧部分，应用层析静校正后存在的串相位现象，在折射静校正后叠加剖面上不复存在，剖面连续性好。

实际资料表明广义互换静校正技术与相对折射静校正技术联合的折射静校正技术，是解决黄土塬区长波长静校正量和部分高频静校正量的一种有效手段。

反射剩余静校正与叠加速度分析的多次迭代，是精细解决静校正问题的重要步骤。

黄土塬近地表条件复杂多变，上述折射静校正技术能使静校正问题得到基本解决，但数据中仍不可避免存在部分短波长剩余静校正量，直接影响叠加的效果，使剖面的连续性和分辨率降低，同时降低了叠加速度分析的精度。

图1 静校正方法对比Fig.1 Comparison of static correction method图2 某测线的层析静校正(a)、折射静校正(b)叠加剖面(局部)对比图Fig.2 Comparison of stacked profile of a survey line by tomographic static correction (a) and EGRM (b)叠加速度分析和反射剩余静校正量的计算是一种相互促进的关系。

随着剩余静校正量的提取和应用，叠加速度分析可以得到更加精确的速度值。

同样随着叠加速度精度不断提高，反射剩余静校正技术有可能提取到更加小的剩余静校正量，不断提高叠加剖面的质量。

经过多次“速度分析-反射剩余静校正”迭代收敛，叠加剖面上反射波组更加清晰和连续，剖面信噪比和分辨率有明显地提高。

图3是剩余静校正前后叠加剖面的对比。

2 多步多域迭代去噪技术黄土塬地区干扰波发育，规则干扰波主要有面波、折射波、线性干扰等。

此外，还存在风的干扰、机械干扰、50 Hz工业交流电干扰等随机干扰。

这些干扰严重影响叠加成像效果，尤其对浅层反射资料的影响更加严重。

图3 多次速度分析—剩余静校正迭代前(a)、后(b)剖面对比Fig.3 Comparison of pre-iterative (a) and post-iterative (b)profiles by multi velocity analysis—residual statics根据煤田勘探目的层埋深较浅，层间有效信息能量弱的特点，应遵循先去规则噪音后去随机噪音、先去强干扰后去弱干扰的原则，进行多步多域迭代去噪，保护目标层位的有效信号。

考虑到煤层气表现为地震能量向低频移动的特点，在去噪过程中，适当保留部分低频有效波信息，对高频成分力争采用高通全部放开，在充分保护有效信号基础上压制干扰波[8]，提高资料的信噪比。

a.炮域线性噪音压制黄土塬地区普遍存在强线性干扰，其频率低、能量强、速度低。

利用线性噪音的这些特点，运用均值加权方法计算相干噪音模型，然后从记录中减掉噪音，在压制相干噪音的同时保护有效信号。

b.炮域异常振幅衰减黄土塬地区地震资料在浅层发育面波，其视速度低、频率低，尤其在近炮点三角区域内发育。

这类噪音衰减主要集中在近炮检距区域内。

经分频后的低频端选合适的参数，在对数域进行区域异常振幅衰减，而对没有噪音的频率成分不做处理，有利于保护有效信号。

c.炮域异常振幅衰减炮域异常振幅干扰能量强，分布随机性强，异常能量噪音在不同的频率、时窗范围以及数据域中，具有不同的表现形式。

基于振幅频率统计的异常噪音衰减技术，在不同时窗内进行振幅和频率统计与压制。

利用异常道与正常道的能量差异，通过振幅自动统计方法，得出有效信号和异常信号的振幅分布范围，据此来压制异常振幅，同时避免反褶积后可能产生的高频异常。

d.共CMP域异常振幅衰减根据噪音的随机性，对那些振幅差异级别较大的野值或单道的能量异常，应用炮域的异常振幅衰减法即可达到目的。

但对炮域近偏移距上存在的多道能量异常，试验发现如果强制在炮域对其进行去除，将会损害有效波，尤其是浅层有效波。

针对这种情况，采用在 CMP域内进行轻微的异常振幅衰减，从而消除仍然存在的近道异常，保护有效波。

图4为某单炮去噪前、后、及去除的噪音对比图。

可以看出，噪音得到了很好的压制，有效波同相轴清晰可见，浅层有效信息也凸显出来，信噪比明显提高。

3 一致性处理技术黄土塬地区横向剧烈变化的地表地震地质条件，严重影响地震波的振幅特性、相位特性和频率特性等在横向上的一致性。

对数据进行的一致性处理是处理流程中的重要步骤之一。

图4 某单炮去噪前(a)、去噪后(b)、去除噪音(c)记录Fig.4 The record beforede-noising (a)，record after de-noising (b) and the removed noise record(c) of a single-shota.振幅一致性处理地震波传播过程中受到大地滤波作用的影响，尤其是黄土塬地区地表地质条件复杂，激发和接收条件多变，导致地震记录上存在严重的纵向上能量衰减、横向上能量分布不均的问题。

针对这些问题，首先采用符合地震波传播理论的球面扩散补偿方法进行真振幅恢复，补偿地震波在传播过程中的能量衰减，使能量在纵向上达到均衡；然后采用地表一致性振幅补偿处理，从而克服横向上能量分布不均的现象[9-10]。

图5为某测线振幅一致性处理前后的叠加剖面(局部)对比图。

图5 振幅补偿前(a)、后(b)叠加剖面记录Fig.5 Stacked seismic profile before and after amplitude compensationb.子波一致性处理黄土塬地区地震子波存在明显差异，子波一致性处理的目的是使子波形态及能量分布更趋于一致。