基于PROMAX系統(tǒng)提高初至波拾取精度的方法

王鵬飛，曾凡惠

（中石化石油工程地球物理有限公司江漢分公司，湖北 潛江433100）

0 引言

在復(fù)雜地表地質(zhì)條件下，利用常規(guī)靜校正方法不能有效消除近地表影響，利用初至波信息的高精度靜校正方法（如層析成像靜校正等）已經(jīng)成為目前地震資料處理中消除近地表影響的主流方法，因此初至波拾取就成為了地震資料處理中的一項(xiàng)必不可少的基礎(chǔ)工作。然而對(duì)于處理員來(lái)說(shuō)，這個(gè)工作是既繁重又枯燥，常常需要花費(fèi)大量的時(shí)間與精力，嚴(yán)重地制約著資料處理項(xiàng)目的進(jìn)展。

人們?yōu)榱丝焖俑呔鹊厥叭〕踔敛ǎ岢隽朔N種初至自動(dòng)拾取方法［1－4］，在常規(guī)初至波拾取的基礎(chǔ)上提高了拾取速度，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，但是仍然有改進(jìn)的空間。本文針對(duì)PROMAX系統(tǒng)中現(xiàn)有的初至波自動(dòng)拾取模塊存在的問(wèn)題，提出一種運(yùn)用PROMAX系統(tǒng)中的一些相關(guān)模塊組合進(jìn)行初至波拾取的方法，為初至波的快速高精度拾取提供一種新的途徑。

1 初至波的特征分析

地震勘探中，初至波是最先被記錄下來(lái)的信號(hào)，與環(huán)境噪聲和續(xù)至波相比，振幅能量較強(qiáng)。當(dāng)不存在靜校正問(wèn)題時(shí)，初至波時(shí)距曲線(xiàn)具有光滑的線(xiàn)性特征。由于客觀存在著各種近地表因素的影響，在記錄上表現(xiàn)為初至波相鄰道之間時(shí)起時(shí)伏。時(shí)差變化反映了觀測(cè)區(qū)域地面高差、近地表介質(zhì)速度和厚度的變化。當(dāng)靜校正問(wèn)題解決之后，初至波恢復(fù)為具有光滑的線(xiàn)性特征，相鄰道之間時(shí)差變化相對(duì)原始記錄明顯減小（見(jiàn)圖1）。

圖1 典型的初至波特征

2 PROMAX初至波自動(dòng)拾取方法

在PROMAX系統(tǒng)中，通常運(yùn)行First Break Picking（初至拾取）程序完成初至的自動(dòng)拾取工作。該程序的采用的基本原理是：

計(jì)算先行時(shí)窗的能量與后續(xù)時(shí)窗的能量之比。當(dāng)后續(xù)時(shí)窗位于初至前的噪聲之中且先行時(shí)窗位于初至信號(hào)之中時(shí)，這個(gè)能量比值通常達(dá)到最大值。拾取最大能量比值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為初至?xí)r間。

為了避免可能出現(xiàn)的某些虛假拾取值，如初至前的腳步或陣風(fēng)之類(lèi)的短持續(xù)時(shí)間脈沖，程序增加了一個(gè)整道能量與后續(xù)時(shí)窗能量百分比（稱(chēng)其為穩(wěn)定因子）來(lái)穩(wěn)定計(jì)算的能量百分比。

由于在能量比值的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)穩(wěn)定因子，所以這種方法稱(chēng)為穩(wěn)定能量比拾取算法（stabilized power ratio picking）。該算法的主要優(yōu)點(diǎn)是非常適合于脈沖震源地震記錄，計(jì)算速度快。主要參數(shù)包括振幅包絡(luò)、穩(wěn)定因子和濾波參數(shù)等。參數(shù)選取合理時(shí)拾取效果好（見(jiàn)圖2）。

圖2 不同參數(shù)自動(dòng)拾取效果

但是，穩(wěn)定能量比拾取算法對(duì)初至波到達(dá)前率先出現(xiàn)的背景干擾波能量變化很敏感，這些干擾往往會(huì)影響自動(dòng)拾取的精度。而且，在實(shí)際的資料中由于存在死道、空道、起跳不正常及起跳不干脆等各種異常道，初至自動(dòng)拾取模塊在這些異常道上的拾取效果往往也是不理想。

3 提高初至波自動(dòng)拾取精度的方法

正如前述，采用穩(wěn)定能量比算法自動(dòng)拾取初至，影響拾取精度的主要因素一是背景干擾，二是異常道。針對(duì)這兩個(gè)方面的問(wèn)題，在保持初至快速自動(dòng)拾取的基礎(chǔ)上，增加了隨機(jī)干擾道的初至剔除和異常道初至后續(xù)處理的環(huán)節(jié)，有效地提高了初至自動(dòng)拾取的精度。

3.1 隨機(jī)干擾道初至剔除

地震勘探中，數(shù)據(jù)采集受各種因素的影響，所獲單炮記錄中總有一些單炮在初至前存在一定能量的高頻或低頻隨機(jī)干擾。由于形成的能量比不真實(shí)，這些干擾道上自動(dòng)拾取的初至?xí)r間值和真實(shí)值勢(shì)必存在較大的偏差，因此有必要快速檢測(cè)出存在高低頻干擾的地震道，將這些道的初至拾取時(shí)間值加以刪除。

我們采用地震資料背景干擾道的統(tǒng)計(jì)分析方法，識(shí)別隨機(jī)干擾道，然后對(duì)其初至加以剔除。圖3是利用PROMAX系統(tǒng)的道統(tǒng)計(jì)軟件識(shí)別出的干擾道記錄，可以看到從識(shí)別出的干擾道上無(wú)法確定出初至的真實(shí)位置。

圖3 統(tǒng)計(jì)的干擾道

3.2 異常道初至后續(xù)處理

對(duì)于死道、空道、起跳不正常及起跳不干脆等各種異常道，初至自動(dòng)拾取程序所拾取的結(jié)果往往不正確。在這種情況下，我們?cè)谧詣?dòng)拾取后，對(duì)其進(jìn)行后續(xù)處理，使用前后正常道初至值對(duì)異常道進(jìn)行插值，盡可能地保持初至波合理性。圖4可以看到這種處理前后的效果。

圖4 異常值的處理

4 方法實(shí)現(xiàn)步驟

根據(jù)上述原理，我們特定組合PROMAX相關(guān)模塊，建立了如下處理序列：

1）選排數(shù)據(jù)，執(zhí)行初至自動(dòng)拾取模塊完成初步拾取工作；

2）通過(guò)屏幕顯示模塊，拾取一個(gè)合理的背景干擾統(tǒng)計(jì)時(shí)窗；

3）將上面拾取的時(shí)窗應(yīng)用到道統(tǒng)計(jì)模塊中，執(zhí)行道統(tǒng)計(jì)模塊；

4）通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)道頭轉(zhuǎn)換模塊將統(tǒng)計(jì)出的值傳送至道頭，設(shè)定一個(gè)合理門(mén)檻值應(yīng)用條件語(yǔ)句，讓機(jī)器識(shí)別出干擾嚴(yán)重的壞道，人工刪除所有壞道對(duì)應(yīng)的初至值，保存退出；

5）進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，打開(kāi)初至文件并復(fù)制1份，命一新名，對(duì)新復(fù)制的初至曲線(xiàn)進(jìn)行合理平滑并保存，然后將平滑前后的初至曲線(xiàn)相減，得到的一個(gè)差值曲線(xiàn)，對(duì)其命名保存，退出數(shù)據(jù)庫(kù)；

6）通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)道頭轉(zhuǎn)換模塊將差值曲線(xiàn)從數(shù)據(jù)庫(kù)傳送至道頭，設(shè)定一個(gè)合理門(mén)檻值應(yīng)用條件語(yǔ)句，讓機(jī)器識(shí)別出初至拾取誤差大的異常點(diǎn)，將平滑前初至曲線(xiàn)中的異常值用平滑后的初至曲線(xiàn)中合理值進(jìn)行更替；

7）再將異常值處理后初至從道頭傳送至數(shù)據(jù)庫(kù)，就完成了初至拾取（有些復(fù)雜情況時(shí)，將第7步的得到的初至計(jì)算靜校正量，應(yīng)用到第5－7步進(jìn)行迭代處理 ）。

5 應(yīng)用實(shí)例效果

為了驗(yàn)證本文方法的應(yīng)用效果和適應(yīng)性，分別選取有代表性的地區(qū)進(jìn)行測(cè)試。圖5，6，7分別為在地勢(shì)平緩的平原地區(qū)、地形起伏劇烈干擾大的山區(qū)和低降速帶劇變的黃土塬區(qū)的應(yīng)用效果。結(jié)果表明，在上述地區(qū)均能取得滿(mǎn)意的結(jié)果。

6 結(jié)論

1）本文通過(guò)對(duì)復(fù)雜探區(qū)地震資料的初至波特征的分析，介紹了利用PROMAX處理系統(tǒng)中某些模塊相結(jié)合的綜合方法進(jìn)行初至波自動(dòng)拾取。

2）針對(duì)影響拾取精度的主要因素背景干擾和異常道兩個(gè)方面的問(wèn)題，在保持初至快速自動(dòng)拾取的基礎(chǔ)上，增加了隨機(jī)干擾道的初至剔除和異常道初至后續(xù)處理的環(huán)節(jié)，有效地提高了初至自動(dòng)拾取的精度。

3）應(yīng)用實(shí)例效果表明，本方法具有良好的適應(yīng)性，對(duì)復(fù)雜探區(qū)地震記錄的初至波拾取精度有明顯改善，同時(shí)拾取效率顯著提高，是一種較好的初至波自動(dòng)拾取方法。

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