南方复杂山前带观测系统压噪研究

彭代平， 邓 飞， 常 鉴， 肖云飞

(1.中国石油化工股份有限公司 石油物探技术研究院，南京 211103；2.成都理工大学 信息科学与技术学院 ,成都 610059)



南方复杂山前带观测系统压噪研究

彭代平1， 邓 飞2， 常 鉴1， 肖云飞1

(1.中国石油化工股份有限公司 石油物探技术研究院，南京 211103；2.成都理工大学 信息科学与技术学院 ,成都 610059)

中国南方复杂山前带都具有复杂地表和复杂构造的双复杂特征，地震资料品质普遍差，单炮资料信噪比低。由于复杂的地表条件，野外很难实现检波器大基距组合来压制长波长相干噪声，室内也无法有效地去除来自侧面的次生干扰。通过观测系统叠加响应研究和实例分析认为，在南方山前带利用观测系统进行压噪是一种比较有利的方式，缩小接收线距和炮线距能有效地减少噪声泄露，从而达到压噪的目的。

复杂山前带； 信噪比； 检波器组合； 观测系统； 压噪

0 引言

随着油气勘探的深入发展,油田勘探开发的目标区逐渐由平坦的盆地中心地带转向沙漠、山地、碳酸盐岩出露区和城区等具有复杂地表条件的地区，受地表条件和装备的限制，无法通过检波器组合实现对长波长干扰的压制，另外，室内处理对于具有与反射波特征类似的次生干扰，往往束手无策。

南方山前带地震资料信噪比极低，是造成目前没有突破性进展的主要原因。南方山前带资料信噪比低主要体现在以下几个方面：①起伏的地表以及地层强烈的非均质性，引起各种原生干扰和次生干扰；②面波、散射波交织在一起，叠合成复杂的相干噪声；③逆掩推覆、高陡构造发育，能量下传困难，反射信号弱。

南方山前带地震资料信噪比低不仅给叠前偏移速度场的准确建立带来很大困难，而且给叠前偏移的正确成像造成很大障碍[1]。因此噪声压制是南方山前带油气勘探的关键环节。

噪声压制分为野外压制和室内压制。室内主要是根据有效波和干扰波在传播速度和频率方面的差异来对噪声进行压制，可以很好地去除来自排列方向的干扰波。而南方山前带的次生干扰非常发育，而且传播方向各异，来自侧面的次生干扰在记录上多表现为双曲线，室内很难将其去除[2]。

野外主要是根据有效波和干扰波在空间视波长的差异对噪声进行压制，有检波器组合压制和观测系统压制两种方法。南方山前带的主要干扰波(面波、侧面波、折射波)视波长都很长(能达到150 m ～200 m)，而山高林密，很难通过检波的组合对这些相干噪声进行压制。

在观测系统的选择上，可以通过高密度采集加大空间域、时间域的数据采集密度，很好地记录资料的噪音特性，便于对其进行压制处理[3]；也可以通过高叠次采集提高反射能量，压制随机干扰,从而提高资料信噪比，这已经在南方山前带探区得到了很好地印证(图1)。

高密度采样和高覆盖采集意味着勘探成本的增加。这里从观测系统的叠加响应入手，研究观测系统关键参数对噪音压制的影响，研究如何在不增加勘探成本的情况下，提高观测系统的压噪能力，从而改善南方山前带资料的信噪比。

图1 南方山前带探区不同覆盖次数叠加剖面

1 观测系统叠加响应

假设二维测线以n个检波器等间隔线性组合接收，组内距为e，组合基距E=ne，检波器道距等于组合基距E，检波器组合响应：

(1)

其中：φ为频率响应；k为波数。

跟检波器组合一样，共CMP叠加也是一种空间滤波的方法，其叠加响应与检波器组合相似[4]。在不考虑动校拉伸影响的情况下，共CMP叠加响应可以看作是内距为道距，基距为最大炮检距的线性组合响应：

(2)

公式(2)中：n′为CMP道集的总道数；E为道距；k为波数。共CMP叠加响应如图2所示，xmax为最大炮检距。

由图2可知，共CMP道集叠加响应的压制带[4-6]区间为

当k=1/E时，响应处于峰值，对噪声无压制作用，最容易造成噪声泄漏。

假设三维正交观测系统接收线距为RLI，炮线距为SLI，共CMP道集在Inline方向偏移距增量为2SLI，在Crossline方向偏移距的增量为2RLI(图3)。

三维地震共CMP道集的叠加响应可以等效成Inline方向内距为2SLI，基距为2Ymax(Ymax为最大非纵距)，Crossline方向内距为2RLI，基距为2Xmax(Xmax为最大纵向距)的检波器面积组合响应。

图2 二维地震共CMP道集叠加响应

图3 三维地震共CMP道集Inline和 Crossline方向偏移距增量

图4 三维地震共CMP道集叠加响应图

图4为三维地震共CMP道集的叠加响应，中间的红点代表信号，其他的红点代表最有可能造成噪声泄漏的点。当kx=1/2SLI或者1/2SLI的整数倍时，响应处于通放极值点，对噪声无压制作用，是最有可能造成噪声泄漏的地方；同理ky=1/2RLI或者1/2RLI的整数倍也是最有可能造成噪声泄漏的地方。噪声泄漏的几率与响应峰值的密度成正比，当炮线距SLI和接收线距RLI越大时，响应峰值的密度越大，即噪声泄漏的几率与线距的大小成正比。换言之，缩小三维观测系统的炮线距与接收线距，有利于噪声的压制。

2 实例分析

镇巴工区属于典型的南方山前带地区，工区表层条件复杂，主要表现为：①多种地貌并存，山峦叠嶂，沟粱纵横，灌木丛生；②不同地质年代、不同岩性地层出露地表，且风化程度差异很大，横向非均质性严重；③出露岩石产状变化大，倾角陡；④纵向上表层结构具有厚度多变和速度多变的特点。

根据工区“L”型波场调查记录，本区的主要干扰波包括折射波、声波、面波、侧面波和散射波。其中面波与侧面波能量较强，面波视速度在880 m/s ～1 550 m/s，侧面波速度为850 m/s～2 200 m/s，频带为7 Hz ～ 20 Hz，视波长在44 m ～230 m之间；另外散射波非常发育，而且传播方向各异，记录中多表现为蚯蚓状的短轴(图5)。

受工区地形地貌条件的限制，2010年镇巴三维地震施工采用一串12个检波器(砂岩区)和两串24个检波器(灰岩区)组合接收，以压制随机干扰为主。采用20线10炮300道砖墙式观测系统，道距和炮点距为40 m，接收线距与炮线距均为200 m。

为了分析观测系统对噪声压噪的影响，对原始观测系统进行退化分析，比较相同覆盖次数条件下，线距对资料信噪比的影响。

1)20线接收、400 m炮线距与10线接收200 m炮线距的对比，如图6所示。

2)10线接收、400 m接收线距与的10线接收、200 m接收线距对比，如图7所示。

根据上述观测系统退化方案对原始数据进行抽取，采用相同的处理流程进行偏移成像。图8为不同炮线距的偏移剖面，图9为不同接收线距的偏移剖面。

从图8和图9可以看出，在覆盖次数相同的情况下，随着线距的缩小，剖面的信噪比得到了较大地改善。

3 结束语

通过增加覆盖次数提高反射能量，压制随机干扰，确实能有效提高资料信噪比，但是也意味着勘探成本的增加。通过观测系统叠加响应的研究以及实际资料的分析处理，认为在相同覆盖次数条件下，缩小接收线距和炮线距有利于噪声的压制。

图5 镇巴工区地震波场调查记录

图6 相同覆盖次数、不同炮线距的观测系统方案

图7 相同覆盖次数、不同接收线距的观测系统方案

图8 不同炮线距的偏移剖面

图9 不同接收线距的偏移剖面

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Study on geometry noise suppression at the complex piedmont zone in south China

PENG Dai-ping1, DENG Fei2, CHANG Jian1, XIAO Yun-fei1

(1.Sinopec Geophysical Research Institute, Nanjing 211103, China;2.Chengdu University of Technology， Chengdu 610059，China)

The piedmont zone in south China is featured by "dual-complex characteristics" including complex surface conditions and complex structures. Therefore, the seismic data from this area always has poor quality and low S/N. Because of the complex surface conditions, it is hard to realize large array length in field to suppress the long-wavelength coherent noise, and cannot effectively remove the secondary interference side. By stack response research on geometry and application analysis, it is shown that geometry is an effective way for denoising. By this means, noise leakage can be effectively reduced by decreasing receiving distance and shooting distance to realize noise suppression.

complex piedmont; signal-to-noise ratio; geophone array; geometry; noise suppression

2014-11-07改回日期：2015-02-11

彭代平(1982-)，男，工程师，现主要从事地震采集技术的研究工作，E-mail:pengdaiping1982@163.com。

1001-1749(2015)05-0639-05

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.05.16