叠前时间偏移在阳煤集团新元矿构造探测中的应用

查文锋

（阳煤集团地质测量部，山西 阳泉 045000）

1 引言

随着三维地震资料处理和解释技术不断进步，高精度静校正、叠前时间偏移、属性体解释等新技术的涌现与应用，大大提高了三维地震勘探的精度和准确性。多个矿区的实践工作证明，通过对原始三维地震资料开展精细二次处理解释，可以使小构造检测效果明显提高，从而提高勘探精度。为了查明山西新元煤炭有限责任公司矿井西翼首采区内煤层开采的地质构造，该矿于2004年，在该区开展了三维地震勘探工作。但是，近些年随着3#煤层的不断开采揭露，探采对比数据表明，其三维地震勘探成果的准确性不能令人满意。为此，阳煤集团地质测量部设立了“三维地震二次处理解释技术研究”科研课题。目的是针对阳泉矿区特有的地震地质条件和三维地震勘探验证情况较差的问题，采用三维地震二次精细处理和解释技术，提高矿区构造的解释精度。

当采区地质构造简单，速度的横向变化不是很大时，叠后时间偏移可以反映地下的真实构造情况。但当地下地质构造复杂的情况下，叠后偏移就不能取得好的效果。叠前时间偏移通过把地震记录偏移到真实的反射点，之后再进行共反射点叠加，该方法可以使地震解释资料真正聚集成像，更真实地反映地下地质构造特征，实现地质构造、地质异常等的真正偏移归位。本区地质构造类型较复杂，尤其陷落柱较发育，因此有进行叠前时间偏移的必要。

2 叠前时间偏移基本原理

叠前时间偏移处理技术主要利用的是叠前道集，运用均方根速度场把各个地震数据道偏移到真正的反射点位置，然后形成共反射点道集，之后进行叠加，这样就会大大提高偏移成像的精度。本次叠前时间偏移处理技术选用的计算方法为Kirchhoff积分法，主要因为该算法运行速度快，并且能够适应野外不规则的观测系统。

Kirchhoff积分法建立在点绕射的非零炮检距方程基础上，沿非零炮检距的绕射旅行时间轨迹对振幅求和，外推计算使用的Kirchhoff积分表达式为：

式中：

R-从地下反射点（x、y、z）到地面点（x0、y0、z0=0）的距离。

这样求得从地面某炮点激发，地下（x、y、z）点接收的反射波。式中第一项与1/R2成正比为近场项，第二项为远场项。

用Vrms去除炮点至地下反射点的距离，可以计算从炮点到地下（x、y、z）点的下行地震波入射射线的走时。再通过求出的走时td到u（x、y、z、t）的延拓记录的对应时刻计算出波场值即可得到该点的成像值。

然后对所有深度点上的延拓波场提取出成像值，这样就完成了一个炮道集的Kirchhoff积分法偏移，按上述步骤对所有的炮集记录都做相同处理后按地面点相重合记录相叠加的原则进行叠加，最后就完成了叠前时间偏移。

3 实例分析

3.1 勘探区地震地质条件

从已有的地质资料可知，本勘探区属于黄土丘陵地貌，大部分地段为第四系黄土覆盖，局部冲沟发育，冲沟处梁垣陡立，最大高差达230m，区内仅部分田间道可通车，施工设备大部分需用人工搬运，表层地震地质条件复杂。本区浅层地层结构就岩性而言，主要有两种类型：

（1）黄土覆盖区：分布于测区大部，岩性以含砂粘土和粘土为主，厚度为3.22～110.68m，不含水，质地松散，内含砾石层及钙质结核，地震波在其中的传播速度极低。

（2）卵石分布区：主要位于测区北部白马河河床，卵石直径可达300～400mm，覆盖厚度大部分超过2～3m。

复杂的地形条件和浅层地层结构对激发、接收十分不利，浅表层地震地质条件较差。

3.2 原始资料品质分析

根据原处理剖面和工区地震地质条件，选取第10束进行试验，对这一段进行原始资料分析、处理步骤的参数论证、效果分析，为后续叠前时间偏移处理思路和处理流程的制定提供依据。

（1）信噪比分析

图1 工区的典型单炮记录（上为基岩区，下为黄土区）

图1为本区典型的单炮记录，上为基岩区激发单炮记录，下为黄土较厚区激发单炮记录，可以看出，由于激发、接收条件的不同，原始单炮记录差别较大。工区主要干扰波是面波、声波、线性干扰、随机干扰等。

（2）能量分析

由于地层的吸收、衰减作用及表层激发、接收条件的影响，原始记录深层能量弱，炮间、道间的能量也存在差异。

（3）频率分析

通过对黄土区单炮记录的频率扫描，得出原始资料有效波的频带为80Hz。

（4）精确的速度分析

为了保证速度解释的准确性，本次处理技术充分利用了处理系统速度分析的交互能力，与此同时结合动较切除、速度扫描，然后多次迭代进行精确速度分析，确保了精度和准确性，同时大大提高了地震资料的成像质量。

叠前时间偏移的关键参数主要有速度、偏移角度、偏移孔径、切除参数等，本次处理采用了CGG系统叠前克希霍夫绕射积分法叠前时间偏移方法。处理过程中对偏移角度、偏移孔径、反假频参数进行了认真的测试。取得了很好的效果。

4 处理效果分析及结论

各项技术研究依据ISO9002质量管理体系要求，严格对该项目的生产过程进行质量控制，确保处理质量。

本次技术处理本着“高分辨率、高保真度、高信噪比”的原则，紧紧围绕目标任务开展数据处理技术研究，取得了较好的处理效果。

从二次处理所获得的数据体时间剖面分析看，整体处理成果的质量良好，比第一次处理效果有一个较大的提升。表现在反射波组清楚，各主要煤层反射波的信噪比明显提高、分辨率较高，各主要煤层反射波同相轴连续性好，能量强，处理成果为开展地质解释工作打下了良好的基础，达到了二次处理的目标要求。

按规范要求，对勘探区内40m×80m网格上的时间剖面进行了评级，评价过程中分别对T3、T9波、T15波发育情况进行评价，共评价剖面68条，参与评级的剖面长度为111.50km，剖面评价结果见表1，剖面质量达到现行规范要求和设计要求。

表1 剖面评级情况统计表

图2、图3展示了两期处理的剖面对比情况。从相同位置的剖面对比可以看出：剖面上反射波的分辨率明显提升，连续性也有较大提高；下组煤反射波信噪比提高更明显；以往变观或成像不理想的部位成像效果改善显著；整体面貌的真实性得到了改善，明显减少了假地质现象。

研究表明，叠前时间偏移通过先把地震记录偏移到真实的反射点，然后再进行共反射点叠加的方法，提高了横向分辨率，使陷落柱、断层等构造显示更清晰。因此，叠前时间偏移是本次研究的一个“亮点”，在山西寿阳类似矿区进行地震资料处理中可以进行推广应用。

图2 INLINE10线偏移剖面

图3 CROSSLINE32线偏移剖面