高精度成像處理技術(shù)在豐城區(qū)塊重處理中的應(yīng)用

王 震

(中國煤炭地質(zhì)總局地球物理勘探研究院，河北涿州 072750)

江西豐城區(qū)域二維地震原始資料信噪比較低，受當時條件限制，其處理成果難以滿足地質(zhì)任務(wù)的要求，構(gòu)造解釋成果存在較大誤差。隨著計算技術(shù)的進步以及處理方法的創(chuàng)新，礦方?jīng)Q定對豐城區(qū)塊二維地震數(shù)據(jù)進行重處理[1]，以提高煤系地層成像效果及復(fù)雜斷裂成像精度，為建立區(qū)域構(gòu)造模式、加強區(qū)域地質(zhì)認識、進行區(qū)域資源評價、查明延續(xù)礦區(qū)資源潛力提供依據(jù)，進一步滿足江西豐城區(qū)域構(gòu)造研究和煤層氣勘探要求。

1 豐城區(qū)塊地質(zhì)與地震資料特點

1.1 地震地質(zhì)條件

豐城區(qū)塊地形北陡南緩，區(qū)內(nèi)多為低矮丘陵地貌。北為構(gòu)造剝蝕地形，中部為剝蝕堆積地形，南部贛江兩岸一帶為侵蝕堆積地形，區(qū)內(nèi)地表水系發(fā)育[2]。淺、表層地震地質(zhì)條件較好。深層發(fā)育厚度穩(wěn)定或較穩(wěn)定的煤層，即二疊系上統(tǒng)老山段中的B煤組(B3、B4、B5)，煤層與頂?shù)装逯g存在明顯的波阻抗差異，容易獲得可連續(xù)追蹤的來自二疊系B4煤層頂?shù)装宓膹?fù)合反射波。但在上覆地層三疊系大冶灰?guī)r、二疊系長興灰?guī)r的溶洞處、構(gòu)造復(fù)雜區(qū)段、南北兩翼陡傾角處，造成煤層反射波連續(xù)性變差或缺失，地震地質(zhì)條件極為復(fù)雜。

1.2 原始地震資料特點

根據(jù)對豐城區(qū)塊地震地質(zhì)資料、原始資料及一次處理結(jié)果的分析，可以發(fā)現(xiàn)本研究區(qū)地震資料有以下特點。

1)本區(qū)高程起伏在15～124m，橫向速度變化較大，局部起伏較大，相應(yīng)地引起單炮初至起伏變化，且激發(fā)、接收條件不同，表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靜校正問題突出。

2)采集質(zhì)量差，原始單炮干擾波發(fā)育，信噪比低。

3)本區(qū)地層傾角大，構(gòu)造復(fù)雜，使得地下速度結(jié)構(gòu)橫向上變化較大。

圖1為原處理剖面，可以看到原處理剖面存在以下問題：偏移不到位，復(fù)雜斷裂成像精度不夠，存在繞射，斷點成像不清晰；中深層地層成像效果差，不能準確表達地層接觸關(guān)系；剖面信噪比低，煤系地層中B4煤層成像精度不滿足解釋要求。

圖1 FC-C11原處理疊加(上)與偏移(下)剖面Figure 1 Line FC-C11 original processed stacked (upper)and migration (lower)sections

2 高精度成像技術(shù)

根據(jù)地震資料的特點和工區(qū)地震地質(zhì)條件特征，針對原處理成果存在的問題以及地質(zhì)任務(wù)要求，此次重處理有針對性的選擇模塊，在此基礎(chǔ)上科學制定處理流程，以實現(xiàn)總體處理目標，解決深部構(gòu)造成像問題，提高資料信噪比。

2.1 精細靜校正技術(shù)

工區(qū)內(nèi)地表條件復(fù)雜，橫向速度變化較大，復(fù)雜的地表條件造成了較重靜校正問題。所以對于該區(qū)靜校正處理應(yīng)首先對折射波靜校正和層析靜校正方法進行對比[3-5]，選出最優(yōu)靜校正方法對全區(qū)進行靜校正處理。對全區(qū)應(yīng)用靜校正應(yīng)分兩步應(yīng)用靜校正，首先將靜校正量校到與地表接近的基準面上，在此基礎(chǔ)上進行速度分析和剩余靜校正的多次迭代處理，保證資料的正確成像，為后續(xù)處理解決成像問題奠定基礎(chǔ)。固定基準面的選擇遵循填充或剝離厚度最小的原則，以免由于填充速度選擇不好而引起較大的靜校正誤差。通過對折射波靜校正和層析靜校正對比，本次處理采用折射波靜校正，折射波校正相對于層析靜校正有較高的精度(圖2)。

圖2 靜校正前后單炮對比Figure 2 Comparison of single-shot records before and after statics

2.2 多域組合去噪技術(shù)

提高信噪比是地震數(shù)據(jù)處理中最主要的環(huán)節(jié)之一，要獲得優(yōu)質(zhì)的地震剖面，必須對各種干擾波進行有效地壓制，增強有效信號的能量，本區(qū)的主要干擾波較多，主要有面波、聲波、線性干擾、強能量干擾、脈沖干擾，壞道以及隨機干擾[6]。疊前單炮去噪技術(shù)多種多樣，每種技術(shù)各有其特點，去除的噪音類型也不同。本著先強后弱、先低頻后高頻、先規(guī)則后隨機的去噪原則進行多域組合噪音衰減，在有效去除噪音的同時，盡量不傷及有效反射信號及不改變有效信號的反射振幅特征，為后續(xù)的綜合研究提供保真、保幅的處理成果數(shù)據(jù)[7-9]。多域組合疊前去噪前后的單炮記錄如圖3所示。

圖3 多域組合噪音衰減前(上)后(下)單炮對比Figure 3 Comparison of single-shot records before (upper)and after (lower)multi-domain composite noise attenuation

2.3 地表一致性加多道預(yù)測組合反褶積技術(shù)

反褶積技術(shù)(即子波處理技術(shù))是提高地震資料縱向分辨率的最主要、最實用的方法，它能有效地消除大地對反射子波的濾波作用，補償高頻損失，恢復(fù)地震子波的反射系數(shù)特征。反褶積效果的好壞對整個處理的影響至關(guān)重要。反褶積的方法很多，如地表一致性反褶積、預(yù)測反褶積、脈沖反褶積、子波反褶積等。應(yīng)用中有時采用單一的反褶積方法，有時采用組合的方式。本次重新處理中采用的是地表一致性加多道預(yù)測反褶積的組合方式，這樣可以充分發(fā)揮各反褶積的綜合優(yōu)勢，合理有效地壓縮地震子波，提高分辨率。

從圖4可以看到，地震資料主頻從15～75Hz提高到15～80Hz，頻帶得以拓寬，剖面信噪比得到提高，同相軸連續(xù)性增強。

圖4 地表一致性加多道預(yù)測組合反褶積前(上)后(下)的剖面、頻譜、自相關(guān)對比Figure 4 Comparison of sections,frequency spectra and retrocorrelations before (upper)and after (lower) surface consistency and multichannel prediction combinatory deconvolution

2.4 克希霍夫繞射積分法疊前時間偏移

當?shù)貙觾A角較小或者構(gòu)造不甚復(fù)雜，不同傾角的同相軸在疊加剖面上不會互相干涉，對疊后數(shù)據(jù)進行偏移，可能取得較好的效果，但當?shù)貙觾A角范圍較大，或構(gòu)造較復(fù)雜，假設(shè)條件與實際相差較遠，則偏移難以取得好的效果。本區(qū)屬于地下構(gòu)造復(fù)雜區(qū)，為更加精細準確刻畫本區(qū)構(gòu)造輪廓和斷裂特征、提高橫向分辨率，本次采用了CGG系統(tǒng)彎曲射線kirchhof疊前偏移方法對資料進行成像處理，更有利于提高偏移成像精度[10-12]。處理過程中對偏移角度、偏移孔徑進行了認真的測試。通過對目標線的共反射點道集、偏移剖面及均方根速度場的綜合檢查來判斷偏移速度場的正確性，再根據(jù)疊前時間偏移與速度分析迭代的方法來優(yōu)化均方根速度場、本次處理中共進行了兩次疊前偏移與速度分析的反復(fù)迭代處理、最終使CRP道集全部拉平、保證偏移成果的質(zhì)量(圖5)。

圖5 時間域偏移繞射射線路徑Figure 5 Time domain migration diffraction raypath

2.4.1 偏移孔徑對成像效果的影響

偏移孔徑是偏移處理中至關(guān)重要的一個參數(shù)。較小的偏移孔徑不能使繞射較好地收斂，還會使剖面的深層出現(xiàn)水平干擾。過大的偏移孔徑意味著花費更多的機時，尤其在信噪比較低的地區(qū)，過大的偏移孔徑還會相應(yīng)的增加偏移剖面噪聲。因此不能盲目地選擇偏移孔徑，要進行認真的試驗，確定適合本地區(qū)的偏移孔徑。此次試驗了2 000、4 000、6 000和8 000m四種偏移孔徑，圖6是不同偏移孔徑的疊前時間偏移剖面對比圖。通過試驗結(jié)果最終確定偏移孔徑選為6 000m。

圖6 FC-C12線不同偏移孔徑的疊前時間偏移剖面對比Figure 6 Comparison of line FC-C12 different migration aperture prestack time migration sections

2.4.2 偏移角度對成像效果的影響

偏移角度是疊前時間偏移中的一個重要參數(shù)，偏移角度是指偏移成像過程中保留的最大角度。它一方面限制了偏移算子的空間擴展范圍，另一方面也對偏移算法起了很大的影響。通過不同的角度，壓制不同角度的干擾，提高有效目的層的成像質(zhì)量。試驗了20°、40°、60°和80°三種偏移角度，圖7是不同偏移角度的剖面對比圖通過試結(jié)果最終確定偏移角度選為60°。

圖7 FC-C12線不同偏移角度的疊前時間偏移剖面對比Figure 7 Comparison of line FC-C12 different migration angle prestack time migration sections

2.4.3 去假頻距離對成像效果的影響

去假頻距離越小，偏移噪聲越大，同相軸連續(xù)性差；去假頻距離太大，同相軸面貌太呆板、連續(xù)性不自然，有很多假象。經(jīng)過偏移假頻參數(shù)試驗，最后采用去假距離為5m。圖8為疊加時間剖面和疊前時間偏移剖面,從圖中可以看到疊前時間偏移剖面構(gòu)造歸位準確，由于實現(xiàn)了共反射點的疊加，反射波同相軸能量更強，信噪比更高。

圖8 FC-C10線疊加時間剖面(上)和疊前時間偏移剖面(下)對比Figure 8 Comparison of line FC-C10 stacked time section (upper)and prestack time migration section (lower)

3 與原處理效果對比分析

從圖9可以看出，運用高精度成像處理技術(shù)重新處理后的剖面相對于原處理剖面在信噪比和分辨率方面均有顯著改善，頻帶有很好的拓寬，反射波同相軸連續(xù)性有大幅提高，中深層地層成像效果成像質(zhì)量得以改善，復(fù)雜斷裂成像精度大幅提高，斷點成像清晰，為下一步資料解釋打下了良好基礎(chǔ)。

圖9 一次處理(上)與重處理(下)偏移剖面對比Figure 9 Comparison of primary processing (upper)and reprocessing (lower)migration sections

4 結(jié)語

通過分析工區(qū)原始資料、地質(zhì)任務(wù)要求、詳細的試驗處理，確定了有針對性的高精度成像技術(shù)思路和方法。本區(qū)地下構(gòu)造復(fù)雜，傾角大，原始資料整體信噪比低，經(jīng)過高精度成像技術(shù)重處理工作,取得的成果在信噪比和分辨率方面都比一次處理有較大改善，剖面可解釋性強,最終剖面能客觀真實地反映地下地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)，為地震方案的解釋及礦方開展資源潛力評價奠定了良好的基礎(chǔ)，滿足江西豐城區(qū)域構(gòu)造研究和煤層氣勘探要求。