復(fù)雜黃土塬煤礦地震資料處理關(guān)鍵技術(shù)

單 力，許德才，劉 江

（1.陜西省煤田地質(zhì)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710065；2.陜西省煤田物探測(cè)繪有限公司，陜西 西安 710005；3國(guó)土資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710021）

0 引言

崔木煤礦屬隴東黃土高原南緣的梁、塬、溝壑區(qū)，主要是黃土塬梁和溝壑兩種地貌，總體地勢(shì)呈南高北低之勢(shì)。井田內(nèi)最大高程1 497.7 m；最低高程1 125 m，相對(duì)高差372.7 m。因前期資料處理成果不能滿足巖性解釋需要，構(gòu)造解釋成果符合率較低，為此，針對(duì)黃土塬地區(qū)近表層條件的復(fù)雜性對(duì)兩次相隔3 a的地震資料重新進(jìn)行了二次連片處理。

1 淺、表層地震地質(zhì)條件及處理重點(diǎn)

1.1 表層地震地質(zhì)條件

崔木煤礦位于鄂爾多斯盆地西南緣，地表為典型的黃土塬地貌特征，塬、梁、溝、峁、坡等很發(fā)育；且表層出露地層變化大，溝谷大部分為白堊系老地層出露區(qū)，局部為較厚沖積層或第三系地層。本區(qū)影響原始資料的主要因素為表、淺層地震地質(zhì)條件，大部分地段為結(jié)構(gòu)松散干燥的風(fēng)成黃土層，地震勘探原、次生干擾發(fā)育，原始資料信噪比極低［1-2］。

1.2 處理技術(shù)重點(diǎn)

為了提高二次解釋構(gòu)造成果的符合率，同時(shí)滿足開展防治水方面的巖性解釋工作需要，確定二次資料處理的重點(diǎn)體現(xiàn)在6個(gè)方面。①做好基礎(chǔ)靜校正，使長(zhǎng)波長(zhǎng)和短波長(zhǎng)兼顧的更好；②采取保真處理方法，做好各種振幅補(bǔ)償，保持相對(duì)振幅，要特別關(guān)注黃土層對(duì)地震反射波的頻變吸收補(bǔ)償?shù)刃Ч徊徊捎眠^分修飾的處理模塊，避免破壞地震道振幅的橫向關(guān)系；③信噪比問題，即著重提高疊前去噪的效果，針對(duì)黃土塬各種原生次生干擾壓制采取相應(yīng)的技術(shù)措施，使較淺的目的層達(dá)到較高的信噪比水平；④做好子波一致性處理及提高分辨率，做好保護(hù)有效頻帶，保護(hù)低頻成分，要避免在有效頻帶高頻端出現(xiàn)嚴(yán)重陷頻；處理應(yīng)采用保持相相對(duì)位關(guān)系的模塊；⑤利用高精度速度分析、高精度動(dòng)校正剩余靜校正和高次項(xiàng)動(dòng)校正技術(shù)，提高資料信噪比，尤其是高頻端反射信息的信噪比，挽救瀕臨“高頻反射死亡線”附近的低信噪比高頻反射信息［3］；⑥做好疊前時(shí)間偏移，使構(gòu)造正確歸位。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 復(fù)雜地區(qū)靜校正技術(shù)

基礎(chǔ)靜校正：靜校正是復(fù)雜地表地區(qū)資料處理的重中之重，能否做好靜校正，是資料處理成敗的關(guān)鍵，靜校正的精度直接影響剖面的信噪比和分辨率。針對(duì)本區(qū)表、淺層條件復(fù)雜，巖性變換頻繁，折射層橫向穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，在進(jìn)行基礎(chǔ)靜校正時(shí)，充分利用了本區(qū)已有的小折射，優(yōu)選了層析靜校正和平均速度法等多種靜校正方法進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作，同時(shí)對(duì)基準(zhǔn)面選取、靜校正填充速度等參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，最終確定，采用層析反演靜校正技術(shù)，建立近地表模型，較好地解決了靜校正的問題，如圖1所示。

圖1 研究區(qū)速度模型

在實(shí)際處理的過程中，首先將一次靜校正量分解為浮動(dòng)基準(zhǔn)面相對(duì)全區(qū)統(tǒng)一基準(zhǔn)面和各道相對(duì)浮動(dòng)基準(zhǔn)面的高頻校正量，第一步先進(jìn)行浮動(dòng)基準(zhǔn)面的CMP疊加。最后，將疊加剖面從浮動(dòng)基準(zhǔn)面校正到統(tǒng)一的最終基準(zhǔn)面［4-6］，如圖2所示。

高頻靜校正量的消除方法：高頻剩余靜校正量的精度是影響高頻反射信號(hào)疊加效果的重要因素，在資料處理時(shí)應(yīng)當(dāng)引起高度重視。通過地表一致性剩余靜校正和疊加速度場(chǎng)分析的多次循環(huán)迭代，可以很好地解決煤炭地震資料中短波長(zhǎng)高頻靜校正問題。采用此方法前提是資料應(yīng)具備一定的信噪比，可求出較理想的模型道，這樣多次迭代后剩余靜校正量才會(huì)逐步收斂。剩余靜校正多次迭代終止條件為靜校正量不小于一個(gè)采樣間隔［7-8］。

圖2 處理過程中的基準(zhǔn)面的關(guān)系

2.2 噪聲的去除方法

去噪原則：做好去噪，首先要對(duì)噪音進(jìn)行多方面分析，了解噪音能量、頻率特征及空間變化規(guī)律，才能找出有效的去噪方法進(jìn)行壓制，但要去噪適度，干擾波因其方向性及分布特征，在不同域道集上表現(xiàn)特征有異，即同一種噪聲在不同域表現(xiàn)形式不同，因而在不同的域內(nèi)進(jìn)行噪聲壓制。針對(duì)工區(qū)淺層資料信噪比低、折射波發(fā)育、有效波能量弱等特點(diǎn)采用多種去噪聯(lián)合的處理方法，做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高了資料的信噪比。不損失有效波信息，保持波形不失真，是噪聲去除的基本原則［9-11］。

去噪措施：①去除異常道。壓制異常振幅，消除記錄道中的振幅異常值；②KL變換線性噪音壓制技術(shù)。根據(jù)有效波和線性噪音在速度和頻率域中的差別，以線性預(yù)測(cè)濾波技術(shù)為基礎(chǔ)，利用頻帶分解，K-L變換本征濾波，自適應(yīng)衰減等關(guān)鍵技術(shù)壓制線性噪聲；③強(qiáng)振幅干擾衰減。首先分析原始單炮記錄中不同頻帶內(nèi)的噪聲，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，確定噪聲的空間位置、門檻值、衰減系數(shù)，采用時(shí)變和空變逐道衰減強(qiáng)振幅干擾，以達(dá)到壓制；④共偏移距道集噪音去除技術(shù)。根據(jù)噪聲在共偏移距域內(nèi)的特征進(jìn)行壓制。

2.3 振幅處理

由于受地表巖性及高程變化的影響，造成有效波能量的不均一；另外深層能量較弱，因而需對(duì)資料進(jìn)行能量補(bǔ)償，以保持振幅的真實(shí)性和可靠性。使振幅變化真實(shí)地反映地層巖性的變化和巖層中流體的性質(zhì)。因此，在地震資料處理時(shí)應(yīng)盡量做到精準(zhǔn)。采用球面擴(kuò)散補(bǔ)償，消除地震道振幅道隨傳播時(shí)間變化的影響。地表一致性振幅補(bǔ)償可以消除橫向上由于地表?xiàng)l件造成的振幅上的差異。剩余振幅補(bǔ)償是在保持振幅本身特性的前提下，通過給出各采樣點(diǎn)的增益計(jì)算量來提高振幅一致性，以消除由各種因素對(duì)振幅造成的影響。

2.4 拓頻處理

時(shí)變譜白化：將不同厚度黃土覆蓋地段的地震道進(jìn)行時(shí)變譜調(diào)整，消除淺、表層地震地質(zhì)條件變化的影響，補(bǔ)償?shù)乇韺?duì)地震波頻變吸收衰減。

反褶積組合：由于黃土塬區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜、多變，地震子波在黃土激發(fā)地段產(chǎn)生拉伸畸變，子波的一致性很差。在處理中，首先采用地表一致性反褶積，使地震子波得到較好的統(tǒng)一和規(guī)整，然后通過多時(shí)窗預(yù)測(cè)反褶積，壓縮子波，拓寬頻帶。使用疊前反褶積的組合不僅可以壓制層間多次波，還有拓寬有效反射頻帶的作用。

2.5 子波一致性整形技術(shù)

子波一致性整形技術(shù)是不同時(shí)期采集三維地震資料進(jìn)行連片處理時(shí)必須采用的技術(shù)手段，因崔木煤礦兩片三維采集相隔時(shí)間較長(zhǎng)，激發(fā)因素不同，其子波也不一致，兩區(qū)塊三維數(shù)據(jù)的重疊部位相位、頻率、振幅等存在不同的差異。為消除這種差異，采用子波整形技術(shù)。由于測(cè)區(qū)兩次采集的地震資料信噪比低、覆蓋次數(shù)也較低，為了能夠求取穩(wěn)定的匹配濾波算子，在兩個(gè)區(qū)塊的拼接處，利用水平疊加剖面求取匹配濾波算子，然后將所得的濾波因子應(yīng)用于整個(gè)疊前地震數(shù)據(jù)上。經(jīng)過項(xiàng)處理后，兩個(gè)不同時(shí)期采集區(qū)塊疊前地震數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征都得到較好匹配，處理成果剖面上，深、淺層的反射能達(dá)到無縫拼接。

2.6 疊前時(shí)間偏移

一方面，CMP疊加是建立在水平層狀介質(zhì)模型理論上，當(dāng)?shù)貙觾A角較大時(shí)，CMP道集數(shù)據(jù)與理論差距很大，疊加成果不是真正的零炮檢距道；另一方面，因?yàn)橐粋€(gè)地震記錄道上同時(shí)記錄著多個(gè)傾角界面的反射信息，而動(dòng)校正速度與傾角有關(guān)，且只能選擇一個(gè)速度，因此會(huì)使部分地層的反射不能實(shí)現(xiàn)同相疊加，從而受到壓制。疊前時(shí)間偏移技術(shù)可以很好地解決這個(gè)問題，它在各個(gè)偏移距段實(shí)現(xiàn)先歸位、后疊加，使疊加剖面實(shí)現(xiàn)真正意義上的零炮檢距剖面。偏移速度場(chǎng)的迭代步驟如下：①先用平滑的疊加速度場(chǎng)代替疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)，進(jìn)行初步預(yù)偏移；②將預(yù)偏移數(shù)據(jù)用平滑的疊加速度場(chǎng)做反動(dòng)校正，然后用速度分析軟件重新分析其偏移速度場(chǎng)；③用新分析的平滑的偏移速度場(chǎng)重新做疊前時(shí)間偏移，如此迭代分析偏移速度；④疊前偏移速度迭代基本滿意后，再分析其偏后疊加速度，進(jìn)行疊加成像。

疊前時(shí)間偏移在平滑的浮動(dòng)面上進(jìn)行，速度分析也在近地表上求取，這樣能確保淺層同相軸成像的精確度，能避免用充填速度校到基準(zhǔn)面所帶來的速度誤差。采用克希霍夫疊前時(shí)間偏移法。

2.7 疊后處理

經(jīng)過疊前各種處理技術(shù)的應(yīng)用，地震資料因淺、表層因素影響造成的各種頻率成分的能量差異得到了一定的均衡補(bǔ)償。疊后采用零相位反褶積，進(jìn)一步拓寬疊后有效反射頻帶，所得時(shí)間剖成信噪比和分辨率都得到了很大的改善。

采用該處理技術(shù)對(duì)崔木煤礦兩次采集三維地震資料進(jìn)行二次處理后，不僅處理成果信噪比、分辨率明顯提高，且主要反射層的波組特征清晰［12-14］。與井資料合成記錄對(duì)比波形吻合也很好，資料的實(shí)用性得到大幅度提升。

3 結(jié)論

（1）黃土塬區(qū)地震資料處理，多種靜校正方法的聯(lián)合應(yīng)用，可以較好地解決靜校正問題；黃土塬區(qū)三維地震勘探，原、次生干擾發(fā)育，原始資料信噪比低，對(duì)于不同的噪聲，應(yīng)采用不同的、有針對(duì)性的方法，合理選取參數(shù)，仍可取得很好的效果。

（2）疊前應(yīng)采用振幅處理技術(shù)，可有效補(bǔ)償主要反射波的能量，保持振幅的可靠性；拓頻處理不僅可使黃土塬區(qū)不同地段地震資料之間頻率上的差異得到了補(bǔ)償，地震子波的一致性明顯改善，還可以壓制層間多次波，拓寬有效反射頻帶。

（3）針對(duì)斷層解釋需要，采用了疊前時(shí)間偏移處理，從而使斷點(diǎn)清晰、構(gòu)造正確歸位。采取以上處理技術(shù)，其成果不僅可以滿足構(gòu)造解釋的需要，同時(shí)也為巖性解釋提供可靠的基礎(chǔ)資料。