地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)地震資料的精細(xì)化處理解釋

張 健

（中國(guó)煤炭地質(zhì)總局 物測(cè)隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054000）

1 概 況

地震勘探是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要資料采集、處理和解釋三個(gè)環(huán)節(jié)的密切配合，也是最重要的地球物理勘探方法。目前，煤礦采區(qū)三維地震勘探技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)造勘探的首選技術(shù)，在全國(guó)各大煤礦得到了廣泛的推廣應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，地震資料處理解釋軟件不斷升級(jí)，技術(shù)人員的解釋經(jīng)驗(yàn)不斷積累提高，尤其是地震資料處理方法的更新，針對(duì)不同的地質(zhì)條件，處理技術(shù)手段、方法越來越多。在這種情況下，通過對(duì)以往地震資料的二次精細(xì)化處理解釋，能夠獲得新東西、新發(fā)現(xiàn)，使復(fù)雜地區(qū)、復(fù)雜地質(zhì)情況、復(fù)雜問題得以解決。

本次處理區(qū)域位于魯西南濟(jì)寧礦區(qū)的濟(jì)寧斷層和嘉祥斷層之間，共劃分為3 個(gè)采區(qū)，如圖1 所示。Ⅰ采區(qū)和Ⅲ采區(qū)局部為2002 年和2003 年采集，Ⅱ采區(qū)和Ⅲ采區(qū)剩余部分為2012 年采集。

2 原始資料分析

地震原始記錄質(zhì)量較好，信噪比較高，目的層反映清楚，同相軸特征突出，能量較強(qiáng)。但存在以下問題：①區(qū)內(nèi)有村莊、工廠、縱橫交錯(cuò)的公路和河流，地下有水管、光纜、電纜及水井及空中密集的高壓線等障礙物，為保證資料完整性和施工過程的安全性，對(duì)于障礙物段不得不大量采用變觀和特觀的方式，使部份接收點(diǎn)、炮點(diǎn)嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)位置，造成面元疊加次數(shù)分布不均勻，反射點(diǎn)離散程度增加等敝端，同時(shí)各種雜亂噪音干擾增加，影響了記錄質(zhì)量；②激發(fā)層位不穩(wěn)定，局部受流沙影響，致使部分單炮記錄面波干擾大，信噪比降低，再加上該區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈，斷層發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，地質(zhì)反射條件變差，目的層反射復(fù)雜多變。

2.1 干擾波類型

研究區(qū)主要的干擾波有異常道干擾、工業(yè)電干擾、面波干擾和聲波干擾等。

2.2 頻譜分析

由圖2 可以看出，研究區(qū)區(qū)單炮中波的淺、中、深部主要頻譜為20～260 Hz、25～160 Hz、5～115 Hz。

圖2 原始單炮分層頻譜分析Fig.2 Stratified spectrum analysis of original single gun

2.3 信噪比分析

總體記錄面貌良好，信噪比、分辨率較高，目的層層次較清楚，同相軸連續(xù)性好、能量強(qiáng)、特征突出。但由于該區(qū)內(nèi)村莊、建筑物較多，尤其是受占地面積較大的村莊影響，部分區(qū)域壞道、雜亂干擾大；激發(fā)層位不穩(wěn)定，致使部分單炮記錄面波干擾較大，目的層信噪比及分辨率降低。受煤層上部巖漿巖的屏蔽作用的影響，下部煤層局部地段反射波能量變?nèi)酢Ａ硗?，該區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈，斷層發(fā)育，給資料處理增加了難度。

2.4 子波一致性分析

2 次地震資料采集年度跨度較大，采集參數(shù)（面元方向、激發(fā)接收參數(shù)、儀器因素等） 存在較大差異，造成地震子波形狀、地震波時(shí)差等存在差異，如圖3 所示。要實(shí)現(xiàn)疊前拼接處理，須采用子波匹配技術(shù)消除這些差異的影響。

圖3 Ⅱ、Ⅲ采區(qū)地震疊加剖面Fig.3 Seismic superimposed section of Ⅱand Ⅲ mining area

3 技術(shù)難點(diǎn)分析

此次地震資料處理的主要問題有3 點(diǎn)：①兩次地震資料子波如何進(jìn)行匹配；②地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，如何準(zhǔn)確地三維歸位成像；③如何解決局部區(qū)域煤層反射波資料信噪比低的問題，在資料處理中，保證地震波的“三高”處理（高信噪比、高保真度、高分辨率） 很重要。

本區(qū)局部煤層信噪比偏低，如何使最終資料準(zhǔn)確歸位成像以及如何提高局部煤層反射波信噪比是該區(qū)處理中的主要技術(shù)難點(diǎn)，為此在處理中要做好以下技術(shù)環(huán)節(jié)：①做好疊前子波的統(tǒng)計(jì)工作，消除2 次地震采集帶來的在振幅、頻率、相位等方面存在的差異，實(shí)現(xiàn)疊前無縫拼接；②做好疊前規(guī)則干擾和面波衰減消除工作，做好三維地表一致性振幅補(bǔ)償；③做好反褶積測(cè)試，在兼顧信噪比的前提下，最大限度地提高地震資料的分辨率；④做好靜校正，完全消除炮點(diǎn)、 檢波點(diǎn)及儀器等產(chǎn)生的靜校正量的影響；⑤在做好常規(guī)速度分析的前提下，做好三維疊前時(shí)間偏移速度分析，準(zhǔn)確有效地建立三維疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)；⑥綜合本區(qū)地質(zhì)任務(wù)及地質(zhì)構(gòu)造特征，重點(diǎn)分析做疊前時(shí)間偏移的條件，做好疊前時(shí)間偏移的每一步關(guān)鍵工作，解決復(fù)雜區(qū)的構(gòu)造成像問題。

4 處理中的關(guān)鍵技術(shù)

（1） 地震子波的匹配處理，做到疊前地震資料無縫拼接。采用局部統(tǒng)計(jì)的方法，分別獲?、?、Ⅱ、Ⅲ采區(qū)的地震子波（圖4），采用全局尋優(yōu)的方法，獲取期望輸出子波，得到各個(gè)采區(qū)的子波整形濾波算子（圖5），利用得到的子波整形濾波算子分別對(duì)各個(gè)采區(qū)的地震數(shù)據(jù)資料進(jìn)行子波整形濾波，完成地震資料的疊前子波匹配處理。

圖4 地震子波對(duì)比Fig.4 Comparison of seismic wavelet

圖5 地震子波整形效果對(duì)比Fig.5 Comparison of seismic wavelet shaping effect

圖6 為匹配前后疊加剖面效果對(duì)比，可以看出匹配前地震剖面在頻率、相位、振幅等存在差異，經(jīng)匹配濾波后，疊加剖面在拼接點(diǎn)做到了頻率、相位、振幅的高度統(tǒng)一。

圖6 疊加剖面效果對(duì)比Fig.6 Comparison of superimposed section effect

（2） 采用疊前保幅綜合去噪，提高疊前道集數(shù)據(jù)的信噪比。主要技術(shù)方法有：①自適應(yīng)面波衰減技術(shù)；②線性干擾波壓制技術(shù)；③工業(yè)電干擾濾除技術(shù)；④手工剔出壞道、壞炮?？傮w原則是分離減去法，不損失資料的有效信息。

（3） 采用地表一致性和相對(duì)剩余振幅補(bǔ)償，提高中深層反射能量。采用地表一致性振幅補(bǔ)償，對(duì)其補(bǔ)償因子做掃描測(cè)試，并對(duì)地震波球面擴(kuò)散與吸收進(jìn)行補(bǔ)償，使地震波能量真正體現(xiàn)煤層介質(zhì)的真實(shí)情況，為地震波的對(duì)比及巖性的綜合解釋提供依據(jù)。

（4） 三維折射靜校正技術(shù)。應(yīng)用合適的靜校正模塊和參數(shù)，消除由于地表高程、地表低（降）速帶厚度和速度存在橫向變化而產(chǎn)生的地震波旅行時(shí)差，確保疊加剖面的總體質(zhì)量。

（5） 反褶積，突出中深層優(yōu)勢(shì)頻帶和波組特征。本次處理選用地表一致性反褶積，起到了消除面波、短周期鳴震和多次波等干擾波，壓縮地震子波、提高分辨率的作用。

（6） 嚴(yán)細(xì)的三維切除處理。本次處理采用了時(shí)變、空變，網(wǎng)度為200 m×200 m 切除函數(shù)處理，反褶積切除采用假切，在不影響計(jì)算反濾波因子的前提下，給后面動(dòng)校切除留有足夠余地，做動(dòng)校切除時(shí)還要特別注意拉伸畸變帶，最大限度地保留淺層信息，扎實(shí)有效地做好切除處理工作。

（7） 三維高精度速度分析。本次處理采用了交互速度分析工具進(jìn)行疊加速度分析：①選用適合的預(yù)測(cè)速度和偏移距計(jì)算速度譜，提高速度譜的質(zhì)量；②采用交互速度分析方法，分析每個(gè)譜點(diǎn)的疊加能量團(tuán)，前后左右多方位對(duì)比，利用共中心CDP道集、疊加段、DL 曲線，結(jié)合常速掃描來檢驗(yàn)疊加速度的準(zhǔn)確性，保證速度拾取的精度。

（8） 三維地表一致性剩余靜校正。本次處理采用了剩余靜校正的多次迭代，逐步優(yōu)化了模型道，提高了速度譜的精度，拾取了精確的剩余靜校正量，使得有效波同相軸信噪比、連續(xù)性得到了明顯提高，剖面質(zhì)量有了明顯改善。

（9） 精細(xì)疊前時(shí)間偏移參數(shù)試驗(yàn)及速度建模，提高偏移成像精度。采用疊前時(shí)間偏移的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：①兩次地震資料實(shí)現(xiàn)了疊前無縫拼接，效果良好，改善了分別處理造成的區(qū)內(nèi)構(gòu)造的邊界效應(yīng)問題；②反映的地質(zhì)構(gòu)造特征更清楚，斷層斷點(diǎn)更加可靠，剖面上各煤系地層關(guān)系也更加清楚；③信噪比明顯提高，地質(zhì)構(gòu)造特征更清楚；④偏移歸位更加準(zhǔn)確、合理。

（10） 調(diào)諧反褶積。調(diào)諧反褶積提高了有效波的主頻和頻寬，增強(qiáng)對(duì)薄層的分辨能力。

5 地質(zhì)解釋成果

地震資料構(gòu)造解釋的核心是通過地震勘探提供的時(shí)間剖面和其他物探資料，以及鉆井地質(zhì)資料，結(jié)合構(gòu)造學(xué)的基本規(guī)律，解決有關(guān)構(gòu)造地質(zhì)方面的問題，本次構(gòu)造解釋的重點(diǎn)是斷層的解釋。利用精細(xì)化處理后的偏移數(shù)據(jù)體進(jìn)行了資料的精心解釋，共解釋出發(fā)育于當(dāng)前主采煤層中斷層251 條，其中新發(fā)現(xiàn)斷層201 條，修改原斷層50 條，否定原斷層22 條，斷層密度達(dá)到22.8 條/km2。新發(fā)現(xiàn)斷層中落差大于5 m 的有57 條，落差最大33 m。

本次三維地震資料精細(xì)化處理、解釋，斷層斷點(diǎn)更加清晰可靠，主要斷層得到進(jìn)一步控制，其展布形態(tài)更趨準(zhǔn)確合理，也理順了斷層之間的關(guān)系，對(duì)煤礦的采面設(shè)計(jì)、煤層采掘均有積極的地質(zhì)指導(dǎo)作用。

6 結(jié) 論

（1） 二次處理解釋技術(shù)具有成本低、解釋精度高、成果內(nèi)容豐富的特點(diǎn)，非常適合在做過三維地震勘探而沒有開采或部分開采的礦區(qū)使用。地震勘探的經(jīng)濟(jì)成本主要在資料的野外采集（約占勘探費(fèi)用的60%～75%），由于人們的環(huán)保健康意識(shí)的增強(qiáng)、人力及相應(yīng)材料成本的增加，野外采集所占的成本比例會(huì)越來越高，難度也會(huì)越來越大，處理解釋技術(shù)的逐步提高，煤礦企業(yè)對(duì)地震資料的精度要求日漸提高，對(duì)原有地震資料的處理解釋的必要性日益顯現(xiàn)。

（2） 目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)煤企均進(jìn)行過不同程度的采區(qū)三維地震勘探，且主要集中在20 世紀(jì)末和21 世紀(jì)初進(jìn)行的，限于當(dāng)時(shí)的處理解釋軟件和技術(shù)條件的制約，其地質(zhì)成果精度不盡如預(yù)期要求，況且多數(shù)礦區(qū)上組煤都沒有開采完畢，即使個(gè)別礦區(qū)上組煤開采完畢，在對(duì)下組煤層開采時(shí)更應(yīng)展開對(duì)下組煤層的特殊目標(biāo)處理的二次處理解釋，以達(dá)到更高的產(chǎn)出投入比。

（3） 本次地震資料的二次處理、解釋成果說明原有地震資料處理解釋有很大的提升空間，同時(shí)用較少的經(jīng)濟(jì)成本取得了較好的地質(zhì)效果，對(duì)原地震資料二次處理、解釋的成功經(jīng)驗(yàn)完全能夠在煤礦采區(qū)地震勘探中推廣應(yīng)用。