复杂山区三维地震勘探资料处理方法

摘 要：数据处理是连接原始数据采集与后续地质成果资料解释的关键环节，起到承前启后的桥梁作用，其品质的高低直接影响了物探成果向地质成果的真实再现和精确转化。复杂山区的地震原始资料受地表起伏的影响，反射波不再是标准双曲线，难以实现同向叠加。本文通过合理的静校正和剩余静校正方法及其参数，配合其他处理方法，得到了高品质的数据体。

关键词：复杂山区；三维地震；数据处理；静校正

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.134

0 前言

地震数据处理是地震勘探工程的一个重要环节，合理的处理流程和参数能够将已有野外数据所包含的有用信息完整地展现给资料解释人员，提高解释精度[1-5]。三维地震勘探是建立在地表水平，地下介质均匀的理论基础之上。因此，在平原地区，普通的处理流程能够满足数据处理的需求，但对于地表起伏较大的山区，静校正成为数据处理中的重要环节，采取合适的静校正方法以及其他处理手段，可以降低甚至消除地表起伏对于反射波同向叠加的影响。

1 研究区概况

1.1 地质概况

勘探区属构造剥蚀低山丘陵区，在沟谷及其两侧附近，基岩大片裸露于地表；山腰及山顶多为厚黄土所覆盖。由于第四纪以来地壳的不断上升，区内经受强烈的剥蚀和地表水的长期冲蚀切割，地形较为复杂，沟谷纵横，梁峁曲折。沟谷多呈“V”字型，两侧地形陡峭。在黄土覆盖的地带，冲沟极为发育，呈树枝状分布，黄土漏斗、黄土柱、黄土崖比比皆是，呈现了典型的渭北黄土高原的地貌特征。

勘探区内出露地层由老到新依次为：奥陶系中统上马家沟组（O2m2）、峰峰组（O2f），石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t），二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1sh1），上统上石盒子组（P2sh2）、刘家沟组（P2l）及第四系（Q）。含煤地层为石炭系太原组和二叠系的山西组，主采煤层为3号煤和10号煤。3号煤煤厚3～8m，大部分区域煤厚6m；11号煤煤厚1～5m，大部分区域煤厚4m。两者之间平均间距约45～65m。

1.2 地震地质条件

勘探区内基岩和黄土均有分布，基岩出露区域较多，滑坡、深沟、峭壁随处可见，攀越困难，且植被较多，黄土区花椒树密集，这些均影响地震测线的布置和接收效果。但基岩能够较好的传播地震波，能量损失较小，激发效果较好，而黄土塬的黄土对地震波有较强的吸收散射和低通滤波作用，降低了地震波的能量和频率，激发效果不佳。因此浅层地震地质条件一般。

勘探区内主要煤层构造简单，赋存稳定，厚度适中，煤层顶、底板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等，与煤层的波阻抗差异较大，具有形成反射波的良好条件。因此深层地震地质条件较好。

2 数据处理

2.1 原始资料分析

通过炮集记录分析可以看出，本区主要的干扰波为随机噪声、声波、面波和强线性干扰（图1），视速度范围在750-4300m/s左右，高能干扰主要是直达波和面波。大部分炮集记录信噪比较高，但由于激发条件不同，单炮之间的频率有所差异。勘探区内，反射波信号较强，有效波频率范围在15-70Hz之间，主频在58Hz左右。

2.2 层析静校正

由于勘探区地表起伏较大，以及地下介质的不均匀和激发井深的不同，导致观测到的时距曲线并不是标准的双曲线，而是一条畸变的曲线，这就不能正确地反映地下的构造形态。因此，必须把激发和接收时的地表条件变化所引起的时差找出来，再对其进行校正，使畸变了的时距曲线恢复成双曲线，以便动校后能实现同相叠加。勘探区地表低、降速带地层的横向变化较大，合理使用静校正方法，可解决存在的静校正问题。采用层析静校方法（基准面高程830m，替换速度4000m/s）对原始地震记录进行了野外一次静校正。静校正后的单炮有效波同相轴连续，单炮信噪比、分辨率高（图2）。

2.3 反褶积

为了消除大地的滤波作用，拓宽频带，压缩地震子波，提高地震资料的纵向分辨率，对地震资料进行反褶积，其方法很多，如脉冲单道反褶积、脉冲多道反褶积、预测反褶积、自适应反褶积、地表一致性反褶积等。经大量的测试对比后，选择了地表一致性预测反褶积。这种反褶积方法是基于地震子波可以被分解为共炮点、共接收点、共偏移距、共反射点等多种成份的思想，它不仅能压缩地震子波，而且能进一步消除地表条件的变化对地震波的振幅特性和相位特性的影响，同时对多次波也有压制作用。由于反褶积在提高分辨率的同时将会降低资料信噪比，所以处理时在保证资料信噪比的情况下再提高分辨率。经对比分析，最终选定的处理参数为：预测步长14ms，算子长度150ms。反褶积后，可以看出主频和频率范围相应向高频方向移动，波组特征更加明显突出（图3）。

2.4 速度分析

速度分析工作是地震资料处理中的一個重要环节，只有在速度准确的基础上，处理和解释的质量才有可靠的保证。本次试处理速度分析工作，先按200米×200米的间隔来拾取速度，进行初叠加，然后根据叠加剖面的效果和构造形态增设速度分析点。叠加速度与剩余静校正的求取是相辅相成的，精确的速度有利于正确地求解剩余静校正量。因此在完成一次剩余静校正后，进一步做速度分析，反复迭代直至得到最准确的速度信息和叠加剖面。

2.5 剩余静校正

静校正是实现CMP叠加的一项重要的基础工作，它直接影响叠加效果，决定叠加剖面的信噪比和纵向分辨率，同时又影响叠加速度分析的质量，而且能够消除由于静校正量所产生的地质构造假象。静校正主要分为野外一次静校正和剩余静校正两个方面。勘探区地表起伏较大，地震数据经过野外一次静校正后，仍有剩余静校正量存在，因此做好剩余静校正也是处理中的一个重要环节，需要与速度分析一起做反复迭代。本次处理采用自动剩余静校正方法。经过剩余静校正后，同相轴的连续性有一定改善（图4）。

2.6 偏移

偏移有很多方法，有限差分偏移、Kirchhoff积分偏移和Stolt FK偏移等。处理中最终选择有F-XY域叠后时间偏移方法。偏移的效果主要决定于偏移速度，处理中选用叠加速度经过转换建立偏移速度模型，并进行了反复测试和调整。用人工剔除奇异值，采用机器自身平滑，对速度的百分比进行偏移试验。经对比，100%偏移效果较好（图5）。

3 处理效果评价

按照规范对三维地震时间剖面按照40×80m的网度进行质量评级，评价标准分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类：

Ⅰ类剖面：目的层齐全，同相轴连续性好，信噪比高，压制多次波效果明显，构造现象清楚，真实地反映了测线上的地质情况。

Ⅱ类剖面：凡达不到Ⅰ类，又不是Ⅲ类剖面者。

Ⅲ类剖面：剖面信噪比低，主要目的层未显示出来，构造现象不清楚。

参照以上标准，对本次三维地震数据处理所获得的地震时间剖面进行评级。评级结果如下：共抽取时间剖面总长185.48km，其中Ⅰ类剖面长度138.37km，占74.60%；Ⅱ类剖面长度41.45km，占22.35%；Ⅲ類剖面长度5.66km，占3.05%。Ⅰ+Ⅱ类剖面长度179.82km，占96.95%，处理效果较好。

4 结论

起伏山区的原始地震资料反射波不再是标准的双曲线，但经过合理的静校正、反褶积、速度分析、剩余静校正以及偏移等处理方法，能够获得品质较高的数据体和时间剖面。

参考文献：

[1]叶红星.三维地震资料精细处理解释技术在济宁煤田的应用研究[J].中国煤炭，2014（4002）：52-55.

[2]叶树刚，闫嘉平.黄陵复杂山区三维地震资料处理和解释方法研究[J].科技视界，2014（11）：343-344.

[3]李贤志，张萌，韩文玲，张日宇，包函.黄土塬地区地震勘探资料处理技术[J].煤炭与化工，2017（4007）：9-13.

[4]李德华，栾国廷，周国兴等.山地煤田三维地震勘探共反射面元叠加技术研究[J].能源技术与管理，2006（06）：8-9.

[5]冯世民.三维地震勘探资料岩性处理技术及应用[J].中国煤炭地质，2009（21S2）：87-92.

作者简介：王千遥（1986-），男，安徽淮北人，助理研究员，研究方向：地震勘探采集、处理、解释等。