地震數(shù)據(jù)精細(xì)處理技術(shù)在澄合礦區(qū)的應(yīng)用

肖 俊，孫永亮，王江平，雷敏剛，師 坤

（1.陜西澄合山陽煤礦有限公司，陜西 渭南；2.中煤科工西安研究院（集團(tuán)）有限公司，陜西 西安）

引言

黃土塬地區(qū)溝壑縱橫，低降速帶橫向差異較大，地震波抖動(dòng)劇烈，產(chǎn)生嚴(yán)重的靜校正問題。由于厚黃土的衰減吸收作用，地震波能量損失嚴(yán)重，記錄中面波、聲波、線性干擾以及隨機(jī)噪聲發(fā)育，對(duì)地震數(shù)據(jù)的處理、地質(zhì)構(gòu)造解釋造成了嚴(yán)重的影響[1-3]。

本文首先分析了澄合礦區(qū)地震資料特征，提出了黃土塬區(qū)復(fù)雜條件下低信噪比資料處理對(duì)策，重點(diǎn)討論了層析靜校正、噪聲壓制、疊后提頻等關(guān)鍵技術(shù)及效果，最后進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理成果對(duì)比分析。結(jié)果表明，針對(duì)性的精細(xì)處理技術(shù)提高了該區(qū)地震資料的信噪比和分辨率，提高了資料的可解釋性。

1 地震資料特征及處理難點(diǎn)

研究區(qū)澄合礦區(qū)位于渭北石炭二疊紀(jì)煤田中部，勘探區(qū)內(nèi)總的地貌特征為黃土塬地形特征，金水溝從勘探區(qū)中部穿過，兩測(cè)樹枝狀溝壑發(fā)育，相對(duì)高差較大，海拔標(biāo)高635～775 m，相對(duì)高差達(dá)140 m。從典型單炮可以看出，初至波抖動(dòng)劇烈，分層嚴(yán)重，反射波雙曲線特征被打亂，靜校正問題突出。

圖1 為應(yīng)用靜校正后的單炮及頻譜，可以看出單炮整體頻率較低，主要煤層反射波位于300～400 ms之間。噪聲主要有面波、線性噪聲、異常振幅及隨機(jī)干擾，干擾波影響嚴(yán)重，地震數(shù)據(jù)信噪比較低。

圖1 應(yīng)用靜校正后單炮及頻譜分析

本次處理的難點(diǎn)如下：

（1） 勘探區(qū)地表起伏較大，低降速帶變化劇烈，初至波分層嚴(yán)重，靜校正處理難度大。

（2） 地表覆蓋厚黃土，地震數(shù)據(jù)頻率低頻帶窄，數(shù)據(jù)分辨率較低，不利于小斷層的識(shí)別。

（3） 在黃土中激發(fā)和接收，數(shù)據(jù)中面波、線性干擾及隨機(jī)噪聲較為發(fā)育，信噪比較低。

2 處理對(duì)策及關(guān)鍵技術(shù)

通過對(duì)原始地震資料分析，根據(jù)處理難點(diǎn)采取以下針對(duì)性的措施：采用精細(xì)化人工初至拾取，選用層析反演靜校正方法，解決地表起伏大、橫向變化劇烈造成的靜校正問題；選擇保幅性能較好的提頻方法，精細(xì)測(cè)試參數(shù)，在保持信噪比的同時(shí)提高數(shù)據(jù)的分辨率；針對(duì)性地測(cè)試各種噪聲衰減的方法和力度，在保證小斷層成像效果的基礎(chǔ)上提高資料的信噪比。

2.1 帶約束條件的層析靜校正技術(shù)

靜校正是消除地表高程和低降速帶厚度與速度變化等因素對(duì)地震波旅行時(shí)的影響，確保反射波同相疊加的基礎(chǔ)處理技術(shù)，目前最常用的靜校正方法有折射靜校正和層析靜校正。折射靜校正適用于地下有一穩(wěn)定的折射界面的情況，本區(qū)地表起伏大，溝壑縱橫，通過初至拾取發(fā)現(xiàn)沒有全區(qū)穩(wěn)定的折射層，所以折射靜校正應(yīng)用受限。層析靜校正[4-5]是通過射線追蹤算法，計(jì)算得到近地表速度結(jié)構(gòu)，從而求取靜校正量的一種靜校正方法，不受折射層是否穩(wěn)定、初至波是否分層的影響。本次處理中針對(duì)數(shù)據(jù)中初至波分層嚴(yán)重的現(xiàn)象，采用人工初至拾取手段，保證了初至拾取的可靠性。將初至信息進(jìn)行層析反演，并根據(jù)鉆孔和巷道揭露了信息對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行約束，從而得到了精確的近地表速度結(jié)構(gòu)。通過靜校正前后單炮對(duì)比可以看出，靜校正后單炮的初至波變平滑，反射波雙曲線特征得到恢復(fù)，同相軸連續(xù)性得到了改善（見圖2）。

圖2 靜校正前單炮（a）后單炮（b）

2.2 綜合去噪技術(shù)

本區(qū)地震資料噪聲主要為面波、線性噪聲以及異常振幅，這些噪聲會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)反褶積、速度分析、偏移等處理，對(duì)處理成果的信噪比和連續(xù)性影響較大，噪聲衰減是本次處理的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。面波是本次數(shù)據(jù)處理中能量最強(qiáng)噪聲，具有頻率低、規(guī)則性強(qiáng)和可預(yù)測(cè)的特點(diǎn)，因此使用自適應(yīng)面波衰減技術(shù)，可以對(duì)面波進(jìn)行有效壓制；本區(qū)地震單炮存在的能量較強(qiáng)的線性干擾，主要為初至波多次鳴震，通過測(cè)試，使用中值濾波技術(shù)對(duì)其進(jìn)行有效壓制；單炮中存在的尖脈沖等異常振幅，應(yīng)用異常振幅衰減技術(shù)進(jìn)行了有效壓制。圖3 為噪聲衰減前后單炮對(duì)比，可以看出面波、線性干擾、異常振幅等干擾波得到了有效壓制，有效波的連續(xù)性得到改善，單炮的信噪比有了顯著提高。

圖3 噪聲衰減前后單炮對(duì)比

2.3 疊后提頻技術(shù)

高頻補(bǔ)償前后剖面對(duì)比如圖4 所示。

圖4 高頻補(bǔ)償前后剖面對(duì)比

本勘探區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜，黃土較厚，高頻成分衰減嚴(yán)重，處理得到的疊加剖面頻率較低，不利于小斷層解釋，需要對(duì)高頻成分進(jìn)行補(bǔ)償。通過研究使用譜比法分別拾取標(biāo)志地層的頻譜衰減曲線，估算Q 值，對(duì)資料進(jìn)行高頻補(bǔ)償，消除頻率差異，彌補(bǔ)高頻成分的損失。從圖4 可以看出，數(shù)據(jù)主頻得到了較大的提升，數(shù)據(jù)分辨率得到了明顯提升。

3 處理成果對(duì)比

應(yīng)用上述處理技術(shù)，新處理資料的信噪比和分辨率得到提高。圖5 為原處理成果與新處理成果的對(duì)比，與原處理成果相比，新處理成果煤層反射波的上相位保持不變，下相位能量得到加強(qiáng)，反射波組起伏特征更加明顯，對(duì)于地層起伏、地質(zhì)異常及小斷層的解釋更有指導(dǎo)意義。

圖5 精細(xì)處理前后時(shí)間剖面波組對(duì)比

4 結(jié)論

通過對(duì)本黃土塬區(qū)地震數(shù)據(jù)的精細(xì)處理，取得以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1） 研究區(qū)黃土塬地質(zhì)條件導(dǎo)致地震資料靜校正問題突出、信噪比低、煤層反射波信號(hào)弱，頻率低，為小構(gòu)造的解釋帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

（2） 本次精細(xì)處理通過層析靜校正技術(shù)、綜合噪聲壓制技術(shù)、疊前疊后提頻技術(shù)，提高了地震成果的信噪比和分辨率，取得了良好處理效果，為構(gòu)造解釋打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。