疊前時間偏移技術及應用效果

張寧+董金鑫+宋琳

【摘 要】疊前時間偏移處理是地震資料常規處理的發展趨勢，它對構造復雜和橫向速度變化劇烈地區地震偏移成像有較好的效果。本文以煤礦生產勘探中遇到的實際情況為例，闡述了此法的基本原理和實現步驟，并與其他常規處理方法進行對比。疊前時間偏移方法具有處理速度快、成像精度高的優點，能夠較好解決大傾角目的層的地震成像問題，也增加了解釋成果的可靠性和準確度，效果優于常規處理成果。

【關鍵詞】疊前時間偏移；克希霍夫積分法；大傾角；共成像點道集

【Abstract】Prestack time migration processing is the development trend of seismic data processing， it has a better effect on complicated structure and severe lateral velocity variations of seismic migration imaging. Based on the actual situation of coal mine production encountered during exploration as an example， expounds the basic principle and steps of this method，and compared with other conventional processing method.Prestack time migration method has advantages of fast speed，high precision，and can better solve the problem of large dip angle seismic imaging of target layer， also increases the reliability of interpretation results and accuracy，effect is better than that of conventional treatment results.

【Key words】Restack time migration； Kirchhoff； large dip angle； The common imaging point Gather

0 引言

隨著煤田地震勘探的快速的發展和推廣，對地質構造和煤層的研究深度和廣度也有較大提高；煤礦生產單位對地震勘探解決地質難題的要求也越來越高。這些都需要高質量的地震資料成果為基礎，而當地下存在逆掩斷層、小斷塊、高陡傾角構造、深部低幅度構造等復雜地質構造時，時間剖面的成像是非常重要的方面。在共中心點疊加基礎上的疊后偏移對反射層歸位和繞射波收斂有較好的效果，但對于傾角較大界面的非共反射點疊加問題，此方法獲得的剖面已不能較好滿足地質解釋的要求，這就需要疊前偏移處理來完成。

疊前偏移處理分時間域和深度域偏移。二者都能較好解決傾斜界面的成像問題，但對速度模型的要求精度不同。相對而言，疊前時間偏移在實際資料處理中更容易操作和實現，且能較好滿足資料解釋的要求。實現疊前時間偏移的方法較多，常用方法主要是應用Kirchhoff積分解來解決反射層的偏移問題，是當前應用較廣的一種方法。

1 基本原理

疊前時間偏移使用的是時空域Kirchhoff積分偏移。該積分法先對每個共炮檢距剖面單獨成像，再將所有結果疊加起來形成偏移剖面。以疊加速度為初始偏移速度場，使用疊前時間偏移迭代修正的均方根速度得到共成像點道集（CIG），再進行疊加得到疊前時間偏移剖面。這樣較好地消除了構造因素的影響，獲得信噪比較高、成像好的剖面。

2 實現步驟

根據Kirchhoff積分算法原理，其疊前時間偏移過程由兩部分組成：克希霍夫波動積分處理和反射波旅行時的計算。該法一般在共炮點道集上進行。在實際資料處理中，疊前時間偏移一般分以下七個步驟：

（1）差值動校正。與DMO處理相似，利用疊加速度場，對CMP進行差值動校正；

（2）對經過差值動校正的CMP內具有相同偏移距的道進行相加；

（3）初始偏移速度場。與常規疊后時間偏移速度場的建立相似；

（4）初始疊前時間偏移。利用初始偏移速度場得到共成像點道集；

（5）建立偏移速度場。對共成像點道集進行反動校正和速度分析，更新偏移速度場；

（6）疊前時間偏移迭代。利用偏移速度場，對共成像點道集重復第五、六步；

（7）偏移疊加處理。利用疊加速度場對共成像點道集進行疊加，即可獲得偏移疊加剖面。

在整個處理流程中偏移孔徑的選擇也是重要的一步。偏移孔徑孔徑太小，就會導致陡傾角的消失，同時原來道與道之間的不相關噪聲容易形成一些假的、短的同相軸；偏移孔徑太大，則會引入空間假頻噪聲，同時也增加了不必要的計算工作量。孔徑的大小主要與地層傾角及速度有密切關系，總的說來，傾角大、速度大則孔徑相應地大，但在實際應用中應靠試驗效果來確定，本區接收道140，排列不長，偏移距不大，加上目的層并不太深，本區的偏移孔徑應該適中。

另外，建立合理的、高精度的速度模型尤為重要，直接影響疊前時間偏移的準確度。這是一個多次反復分析的過程，需要充分利用工區內的地質、鉆井、測井等資料，并結合地震正演其他技術手段。

3 應用實例和效果

3.1 地質概況

為了驗證疊前時間偏移方法理論解決實際問題的能力及應用效果，選擇新疆準東將軍廟勘查區。該區內地質構造型態為一單斜，較為簡單。煤層結構相對簡單，層數較少，主要煤層厚度較大，時間剖面上反應為一組能量強，連續性好，特征穩定的反射波組。其深度呈陡坡狀劇烈變化，傾角較大，一般在40o左右。但煤層厚度、層數等結構在此地段突變，使地震資料的品質有所降低，增加了地震成像和煤層構造形態分析認識的難度。常規地震資料處理中主要存在的問題為高傾角地段反射波連續性差，地質構造反應模糊不清。

3.2 處理效果

選擇其中一條地震測線，其方向與地層走向基本垂直。運用常規處理方法和疊前時間偏移處理方法分別獲得不同時間剖面進行對比分析。其中圖1為常規疊加技術獲得的時間剖面，圖2為常規的疊后偏移技術獲得的時間剖面，圖3為疊前時間偏移技術所獲得的時間剖面。通過分析對比可以看出三中處理手段獲得的時間剖面特征明顯，各不相同：

在常規處理手段獲得的時間剖面整體面貌不錯，信噪比較高，反射波能量較強，特征明顯。在大傾角地段雖然能夠成像，且連續性較好，但在傾斜界面與水平界面交界地段，傾斜地層的同相軸未偏移歸位到準確位置，與水平地層所形成的同相軸出現明顯的錯斷。在常規解釋中，較容易懷疑該處為斷層特征反映，增加了資料的多解性。同時，地層傾角的計算結果也會偏小，造成對構造形態的錯誤解釋。該處理技術的缺點是對較大傾角地層偏移歸位不足，不能滿足準確解釋地質構造形態的要求。

常規疊后偏移技術獲得的時間剖面整體面貌也較好，與DMO技術獲得時間剖面差不多。主要區別在于傾斜地段的偏移情況較前者已有較大改善。同相軸的連續性明顯加強，且在傾斜界面與水平界面交界地段反射波凌亂，不能形成清晰、連續的同相軸，不能完整成像。這造成解釋結果的多樣性和不確定性。該處理技術的缺點是對目的層的偏移歸位精度不夠，不能較好滿足資料解釋要求。

疊前時間偏移獲得的時間剖面品質較前二者有一定提高。其中反射波組增加，層次豐富。主要目的層段能量比較強，信噪比較好，波組特征明顯。傾斜地段的反射波同相軸連續性好，地質構造形態比較清楚。具體表現在以下幾個方面：

（1）剖面構造形態完整，目的層段反射波波組特征及同相軸連續性得到改善，反射清晰。

（2）目的層歸位準確，反射波地質屬性清楚。

（3）地層的接觸關系清楚。

總體來看，該技術手段的成果剖面效果好，地質特征明顯、地質現象清晰，能較好地完成地質任務。

4 結論

疊前時間偏移既較好解決了反射層歸位和繞射波收斂問題，又解決了傾斜界面的非共反射點疊加問題，是高傾角地區地震數據成像一種較好的方法，易于進行地質構造和目的層形態的精細解釋。

疊前時間偏移對速度模型的要求較疊前深度偏移低，因而可以在縮短處理周期的同時，得到質量較高的處理成果。為進一步提高地震勘探的解釋精度打下了堅實的基礎。

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[責任編輯：朱麗娜]