高密度地震資料品質綜合分析技術研究

蘇 燕

（中石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司，山東 東營 257100）

0 引言

隨著地震勘探技術的不斷深入，野外采集地震道數越來越多，特別是近幾年來萬道地震儀的廣泛應用，使地震數據量成倍增長，地震處理（數據輸入、定義觀測系統、解編記錄、濾波等）工作量越來越大。按照常規的處理手段不論在技術方面還是時效方面均已不能滿足處理要求，不能及時有效的進行反饋，嚴重阻礙野外生產質量、生產進度，面對高密度地震數據在正式確定處理流程之前需要定性、定量地對地震資料進行評價，對數據中的激發能量、激發子波、高頻干擾和信噪比等參數進行定量、系統、直觀地分析為科學地制定后續處理流程以及快速、有效地實現對處理數據的全面質量控制提供依據。

1 綜合能量分析及應用

實際地震勘探中激發能量受各種因素的影響而發生變化，傳播路徑、儲層物性、地表巖性、激發井深和爆炸藥量等因素均會對激發能量造成影響。激發能量的變化又將直接影響激發頻率和激發子波的變化。因此在地震資料處理前有效地分析各炮的激發能量變化，依據近地表資料和靜校正分析結果為后續地震資料處理提供炮集質量的變化和近地表變化的信息。該技術為快速分析各炮激發能量提供了手段。

1.1 方法原理

利用希爾伯特變換能有效地從地震信號中提取復雜信號的瞬時參數一一瞬時振幅、瞬時頻率、瞬時相位。設一個解析信號可表示為依賴于時間變化的復變量，即

式中：X(t)為信號本身；Y(t)為它的正交。正交是記錄信號的900相移。對X(t)進行希爾伯特反變換就可以得到

代入式（1）得

U(t)的指數表達式為

式中：R(t)為瞬時振幅；?（）t為瞬時相位。

希爾伯特瞬時振幅變換能使地震剖面上能量包絡更加清晰，該技術利用希爾伯特變換得到的振幅包絡對屬性參數進行統計分析的功能。在統計激發能量時，將分析時窗分成7個子時窗分別統計，最后求取平均值。

1.2 能量分析技術應用

1.2.1 野外激發能量監控

從羅家全區能量統計平面圖可以清楚地看出全工區各炮反射能量的變化。全區中部和南部初至能量強，即激發能量強，通過疊加后能量分布比較均衡。根據分析結果，處理人員不僅可以全面了解原始資料的品質,而且可以通過平面監測與監控炮相結合的方式全程監控整個處理過程。

1.2.2 干擾能量分析

地震采集中經常遇到的干擾波主要分為規則干擾和環境噪音兩類。噪音是影響資料質量的主要因素，直接影響了剖面的成像效果。根據干擾能量分析圖，可以快捷有效的分析全區或整束線的噪音分布情況，查找干擾源，排除干擾，提高資料質量。同時，還可以根據噪音的能量分布特征來壓制噪音，提高信噪比。

1.2.3 振幅處理效果監控

在資料處理中，振幅一致性處理是一個重要環節，振幅處理效果如何，如果逐炮分析，既費時，又不直觀。借助綜合能量分析的方法，可以方便直觀的進行處理效果監控。

2 信噪比綜合定量分析

剖面法信噪比估算方法基于地震數據存在相干性的原理。它以小時窗作為研究對象，并滑動外推進行整條測線的信噪比計算，拋開常規信噪比估算用一個時窗內信號和噪音總能量的計算方法，因此對全測線資料信噪比的描述更加直觀。它的估算前提有兩個，一個是信號的相關性，二個是噪音的隨機分布。剖面法信噪比估算理論上基本可以分為三個過程：

2.1 地震信號的相關性判斷及能量估算

假設相鄰兩道中地震波分別用f1(t)和f2(t)表示，計算兩道的互相關就可表為：

兩道相關性決定于相關系數：

根據?值可以進行信號或噪音的判斷。給定一個門檻值，假設?的值大于這個門檻值，則認為地震道相干，作為有效信號統計；假設?的值小于這個門檻值，則認為地震道不相干，作為噪音統計。

在信噪比分析時窗內，將數據體記為：

式中，M 為時窗內采樣點數，N 為時窗內地震道數，i=1，2，3，…，M，j=1，2，3，…，N。

假設在整個時窗內地震子波波形、振幅和相位都保持不變，則有：

式中，si為有效信號振幅，nij為噪音振幅。

計算時窗內，有效信號總能量為：

2.2 噪音的隨機分布及其能量計算

如果噪音滿足基本的地震假設，即關于褶積模型的假設，即地震數據可以認為是子波Wt和反射系數序列Rt的褶積：

其中n是噪音，n滿足隨機平穩噪聲條件。即有

時窗內噪音總能量為：

2.3 求取信噪比值

上面分別求出了一個計算時窗內有效信號和噪音的能量，在實際計算時噪音可以按照?的值是否小于門檻值來判斷。

計算時窗內信噪比：

圖1 新老剖面對比圖

橫向上按N/2道，縱向上按M/2采樣點進行滑動，直到覆蓋整條剖面，然后將估算值顯示到剖面上。

為了解決相關計算的不穩定，剖面法信噪比估算可以采用不同大小時窗多次計算，然后加權平均得到最后的信噪比譜。

2.4 工區信噪比分析

資料信噪比的地域特征明顯，從全區信噪比圖上可以概括為南高北低，東高西低。經過實地踏勘、與野外地震隊施工人員結合，了解到工區內魚池、蝦池、臺田、溝壑眾多，影響到了排列的正常擺設，并由面到點分別抽取不同位置的單炮，從單炮信噪比看與工區對應，

3 處理效果分析

與老的偏移剖面對比可以看出，高密度資料在橫向分辨率上有了大幅度提高，一些小的斷層和斷塊得到了清晰的刻劃，信噪比明顯提高如圖1。

4 結束語

高密度地震資料品質綜合技術研究對野外采集資料品質做出全面快捷的監控分析，為野外采集提供技術支持。

1）處理分析結果顯示，與老資料以及同源激發模擬檢波組合采集資料相比，高密度采集、處理資料縱、橫向分辨率以及保真度均有明顯提高。

2）針對單點、高密度、全數字三維采集資料頻帶寬、弱信號記錄能力強、信噪比低、數據量龐大等特點，形成與高密度三維地震資料相適應的處理流程。

3）高密度三維地震采集數據量爆炸式的增長，對目前處理分析軟硬件環境提出了更高要求，包括：磁盤存儲能力、網絡傳輸能力、集群運算能力、單個節點的內存配置以及海量數據下處理應用軟件的適應性問題等。

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