地质构造复杂区地震资料的精细化处理解释

张 健

（中国煤炭地质总局 物测队，河北 邢台 054000）

1 概 况

地震勘探是一个系统工程，需要资料采集、处理和解释三个环节的密切配合，也是最重要的地球物理勘探方法。目前，煤矿采区三维地震勘探技术已经成为构造勘探的首选技术，在全国各大煤矿得到了广泛的推广应用。随着计算机技术飞速发展，地震资料处理解释软件不断升级，技术人员的解释经验不断积累提高，尤其是地震资料处理方法的更新，针对不同的地质条件，处理技术手段、方法越来越多。在这种情况下，通过对以往地震资料的二次精细化处理解释，能够获得新东西、新发现，使复杂地区、复杂地质情况、复杂问题得以解决。

本次处理区域位于鲁西南济宁矿区的济宁断层和嘉祥断层之间，共划分为3 个采区，如图1 所示。Ⅰ采区和Ⅲ采区局部为2002 年和2003 年采集，Ⅱ采区和Ⅲ采区剩余部分为2012 年采集。

2 原始资料分析

地震原始记录质量较好，信噪比较高，目的层反映清楚，同相轴特征突出，能量较强。但存在以下问题：①区内有村庄、工厂、纵横交错的公路和河流，地下有水管、光缆、电缆及水井及空中密集的高压线等障碍物，为保证资料完整性和施工过程的安全性，对于障碍物段不得不大量采用变观和特观的方式，使部份接收点、炮点严重偏离设计位置，造成面元叠加次数分布不均匀，反射点离散程度增加等敝端，同时各种杂乱噪音干扰增加，影响了记录质量；②激发层位不稳定，局部受流沙影响，致使部分单炮记录面波干扰大，信噪比降低，再加上该区构造运动剧烈，断层发育，构造复杂，地质反射条件变差，目的层反射复杂多变。

2.1 干扰波类型

研究区主要的干扰波有异常道干扰、工业电干扰、面波干扰和声波干扰等。

2.2 频谱分析

由图2 可以看出，研究区区单炮中波的浅、中、深部主要频谱为20～260 Hz、25～160 Hz、5～115 Hz。

图2 原始单炮分层频谱分析Fig.2 Stratified spectrum analysis of original single gun

2.3 信噪比分析

总体记录面貌良好，信噪比、分辨率较高，目的层层次较清楚，同相轴连续性好、能量强、特征突出。但由于该区内村庄、建筑物较多，尤其是受占地面积较大的村庄影响，部分区域坏道、杂乱干扰大；激发层位不稳定，致使部分单炮记录面波干扰较大，目的层信噪比及分辨率降低。受煤层上部岩浆岩的屏蔽作用的影响，下部煤层局部地段反射波能量变弱。另外，该区构造运动剧烈，断层发育，给资料处理增加了难度。

2.4 子波一致性分析

2 次地震资料采集年度跨度较大，采集参数（面元方向、激发接收参数、仪器因素等） 存在较大差异，造成地震子波形状、地震波时差等存在差异，如图3 所示。要实现叠前拼接处理，须采用子波匹配技术消除这些差异的影响。

图3 Ⅱ、Ⅲ采区地震叠加剖面Fig.3 Seismic superimposed section of Ⅱand Ⅲ mining area

3 技术难点分析

此次地震资料处理的主要问题有3 点：①两次地震资料子波如何进行匹配；②地质构造复杂，如何准确地三维归位成像；③如何解决局部区域煤层反射波资料信噪比低的问题，在资料处理中，保证地震波的“三高”处理（高信噪比、高保真度、高分辨率） 很重要。

本区局部煤层信噪比偏低，如何使最终资料准确归位成像以及如何提高局部煤层反射波信噪比是该区处理中的主要技术难点，为此在处理中要做好以下技术环节：①做好叠前子波的统计工作，消除2 次地震采集带来的在振幅、频率、相位等方面存在的差异，实现叠前无缝拼接；②做好叠前规则干扰和面波衰减消除工作，做好三维地表一致性振幅补偿；③做好反褶积测试，在兼顾信噪比的前提下，最大限度地提高地震资料的分辨率；④做好静校正，完全消除炮点、 检波点及仪器等产生的静校正量的影响；⑤在做好常规速度分析的前提下，做好三维叠前时间偏移速度分析，准确有效地建立三维叠前时间偏移速度场；⑥综合本区地质任务及地质构造特征，重点分析做叠前时间偏移的条件，做好叠前时间偏移的每一步关键工作，解决复杂区的构造成像问题。

4 处理中的关键技术

（1） 地震子波的匹配处理，做到叠前地震资料无缝拼接。采用局部统计的方法，分别获取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ采区的地震子波（图4），采用全局寻优的方法，获取期望输出子波，得到各个采区的子波整形滤波算子（图5），利用得到的子波整形滤波算子分别对各个采区的地震数据资料进行子波整形滤波，完成地震资料的叠前子波匹配处理。

图4 地震子波对比Fig.4 Comparison of seismic wavelet

图5 地震子波整形效果对比Fig.5 Comparison of seismic wavelet shaping effect

图6 为匹配前后叠加剖面效果对比，可以看出匹配前地震剖面在频率、相位、振幅等存在差异，经匹配滤波后，叠加剖面在拼接点做到了频率、相位、振幅的高度统一。

图6 叠加剖面效果对比Fig.6 Comparison of superimposed section effect

（2） 采用叠前保幅综合去噪，提高叠前道集数据的信噪比。主要技术方法有：①自适应面波衰减技术；②线性干扰波压制技术；③工业电干扰滤除技术；④手工剔出坏道、坏炮。总体原则是分离减去法，不损失资料的有效信息。

（3） 采用地表一致性和相对剩余振幅补偿，提高中深层反射能量。采用地表一致性振幅补偿，对其补偿因子做扫描测试，并对地震波球面扩散与吸收进行补偿，使地震波能量真正体现煤层介质的真实情况，为地震波的对比及岩性的综合解释提供依据。

（4） 三维折射静校正技术。应用合适的静校正模块和参数，消除由于地表高程、地表低（降）速带厚度和速度存在横向变化而产生的地震波旅行时差，确保叠加剖面的总体质量。

（5） 反褶积，突出中深层优势频带和波组特征。本次处理选用地表一致性反褶积，起到了消除面波、短周期鸣震和多次波等干扰波，压缩地震子波、提高分辨率的作用。

（6） 严细的三维切除处理。本次处理采用了时变、空变，网度为200 m×200 m 切除函数处理，反褶积切除采用假切，在不影响计算反滤波因子的前提下，给后面动校切除留有足够余地，做动校切除时还要特别注意拉伸畸变带，最大限度地保留浅层信息，扎实有效地做好切除处理工作。

（7） 三维高精度速度分析。本次处理采用了交互速度分析工具进行叠加速度分析：①选用适合的预测速度和偏移距计算速度谱，提高速度谱的质量；②采用交互速度分析方法，分析每个谱点的叠加能量团，前后左右多方位对比，利用共中心CDP道集、叠加段、DL 曲线，结合常速扫描来检验叠加速度的准确性，保证速度拾取的精度。

（8） 三维地表一致性剩余静校正。本次处理采用了剩余静校正的多次迭代，逐步优化了模型道，提高了速度谱的精度，拾取了精确的剩余静校正量，使得有效波同相轴信噪比、连续性得到了明显提高，剖面质量有了明显改善。

（9） 精细叠前时间偏移参数试验及速度建模，提高偏移成像精度。采用叠前时间偏移的优势主要体现在：①两次地震资料实现了叠前无缝拼接，效果良好，改善了分别处理造成的区内构造的边界效应问题；②反映的地质构造特征更清楚，断层断点更加可靠，剖面上各煤系地层关系也更加清楚；③信噪比明显提高，地质构造特征更清楚；④偏移归位更加准确、合理。

（10） 调谐反褶积。调谐反褶积提高了有效波的主频和频宽，增强对薄层的分辨能力。

5 地质解释成果

地震资料构造解释的核心是通过地震勘探提供的时间剖面和其他物探资料，以及钻井地质资料，结合构造学的基本规律，解决有关构造地质方面的问题，本次构造解释的重点是断层的解释。利用精细化处理后的偏移数据体进行了资料的精心解释，共解释出发育于当前主采煤层中断层251 条，其中新发现断层201 条，修改原断层50 条，否定原断层22 条，断层密度达到22.8 条/km2。新发现断层中落差大于5 m 的有57 条，落差最大33 m。

本次三维地震资料精细化处理、解释，断层断点更加清晰可靠，主要断层得到进一步控制，其展布形态更趋准确合理，也理顺了断层之间的关系，对煤矿的采面设计、煤层采掘均有积极的地质指导作用。

6 结 论

（1） 二次处理解释技术具有成本低、解释精度高、成果内容丰富的特点，非常适合在做过三维地震勘探而没有开采或部分开采的矿区使用。地震勘探的经济成本主要在资料的野外采集（约占勘探费用的60%～75%），由于人们的环保健康意识的增强、人力及相应材料成本的增加，野外采集所占的成本比例会越来越高，难度也会越来越大，处理解释技术的逐步提高，煤矿企业对地震资料的精度要求日渐提高，对原有地震资料的处理解释的必要性日益显现。

（2） 目前国内大多数煤企均进行过不同程度的采区三维地震勘探，且主要集中在20 世纪末和21 世纪初进行的，限于当时的处理解释软件和技术条件的制约，其地质成果精度不尽如预期要求，况且多数矿区上组煤都没有开采完毕，即使个别矿区上组煤开采完毕，在对下组煤层开采时更应展开对下组煤层的特殊目标处理的二次处理解释，以达到更高的产出投入比。

（3） 本次地震资料的二次处理、解释成果说明原有地震资料处理解释有很大的提升空间，同时用较少的经济成本取得了较好的地质效果，对原地震资料二次处理、解释的成功经验完全能够在煤矿采区地震勘探中推广应用。