金家场复杂地表地震资料的处理实践

金家场复杂地表地震资料的处理实践（中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉430040）作者简介：朱志勇，大学本科，工程师，现从事地震资料处理与裂缝预测工作。

朱志勇第29卷第1期Vol.29No.3江汉石油科技2019年3月Mar.2019JIANGHAN PETROLEUM SCIENCE AND TECHNOLOGY 摘要：金家场地区地表激发、接收条件复杂，有长江大堤、农田和沟渠等，施工采集变观复杂，激发岩性多为粘土、淤泥、流沙等，造成资料信噪比较低。

以查明该区火山岩构造特征为目标，充分利用现有的新技术和新方法，提高资料信噪比，突出反射波能量，对二维地震资料进行振幅和频率一致性处理后，处理成果具有较高信噪比和保真度，波组特征明显，地质现象清晰。

关键词：复杂地表；低信噪比；精细处理；火成岩金家场位于湖北省公安县和江陵县交界处，共钻9口井，均发现火成岩，岩性主要发育正常玄武岩、蚀变玄武岩、凝灰岩以及玄武岩碎屑[1]。

随着勘探程度的提高和地质认识的加强，认为该区为火山构造。

火山构造的地震反射较为复杂，火山口地震响应为弱反射、空白反射等，火山锥整体为塔式，根据喷发强度分为三类，锥形、弧形、丘形，火山内部地震反射特征一般为杂乱、蠕虫状等不规则状。

受地震资料限制，江汉盆地火山构造特征与松辽盆地、辽河盆地、渤海湾盆地等不同，仅能看出初步构造形态，火成岩与围岩的接触关系不清楚。

因此，需要研究针对性的复杂地表地震资料处理技术，以提高资料信噪比及成像效果，从而达到表现地质特征的目的。

本区地震资料采集难点主要为地表激发接收条件复杂，地表岩性多样，造成变观复杂，噪音干扰强，信噪比较低，以及单炮之间能量和频率差异大等特点。

本文主要通过多域组合去噪[2]、地表一致性精细振幅补偿[3]、地表一致性反褶积[4]等方法解决。

1原始资料分析金家场地区共施工采集21条二维测线，由4个施工队伍完成。

在施工中采用3种炸药量，分别为3kg、9kg 和12kg，其中9kg 为正常设计药量。

在长江中使用了空气枪震源，总共204炮，占总炮数的6%，分别采用M2、SDZ-120、YWZ-240、SN338HR 等四种检波器接收。

1.1地表结构影响虽然工区地表地形起伏不大，海拔高程差最大只有27m，但是地表地质情况复杂。

工区中部有长江大堤，水塘、湖泊、大小沟渠纵横交错，地表分布大面积农田，城镇人口活动密集，均对激发和采集影响大。

受地表施工条件的限制，存在多种变观形式，占总炮数比达到26%，复杂的野外施工采集方式，增加了预处理及后续处理的难度。

激发岩性多为粘土、淤泥、流砂，激发与接收条件较差，尤其邻近长江区域，属低信噪比地区。

潜水面在12m 以上，低速带厚度在30～120m 之间，横向变化大，属于第四纪地层，没有压实成岩作用，速度在1350m/s 左右。

1.2干扰波严重对全区干扰波进行调查，主要特点为类型多、分布广、影响大，共发现有6种干扰波，分别为面波、线性、大值、外源、随机和工频干扰。

面波特征表现为线性、中低频，视速度为340～600m/s，中心频率为4Hz；线性干扰波的中心频第29卷率为15Hz，视速度为2600m/s，在偏移距大于2900m 时表现明显；大值干扰表现为强能量，分布广，甚至整个单炮记录受大值干扰，对叠加影响很大，呈现随机分布，没有明显的规律；外源干扰波是由于2个施工队伍同时激发而产生，对叠加效果影响大；随机干扰由地面微震、人畜走动、机器开动、交通运输等产生，在淤泥、泥沙等疏松介质中激发，也会产生低频背景干扰；工频干扰主要为50Hz 干扰，经过在检波域进行统计，发现有少量检波站点存在这种干扰。

通过对原始单炮初始叠加，发现干扰波对叠加效果影响大，有效波基本被淹没，必须按照以上分析的特征，采用对应的处理方法，逐一压制，提高同相轴连续性。

1.3有效波能量不一致影响本区地震资料能量的主要因素包括3种。

（1）各施工队伍在野外施工时，使用不同的前放增益方式录制信号，导致测线之间能量存在固定级别差异。

（2）在施工中，由于地表施工条件限制，使用了3种药量激发，不同药量激发所产生的能量强度与药量大小成正比，因此原始单炮之间能量存在差异，平均值分布为0.253～0.991。

（3）当地层岩性、传播速度、密度等属性发生变化时，对地震波振幅的吸收衰减程度不一，尤其是当地震波穿过疏松的表层时，存在着严重的吸收衰减效应，因此，不同的激发和接收岩性之间有效波能量存在差异。

1.4有效波频率不一致确定有效波的频带分布范围是地震资料处理中的重要环节，只有确定了有效波的频带范围，才能在保真的条件下尽可能地展宽频带，提高资料信噪比和分辨率。

有效波频率分析主要采用频带扫描和频谱分析的方法，分析目的层段的有效波频率在深度和平面上的变化特征。

研究认为原始单炮目的层段有效波主频为25Hz，频带宽度为10～42Hz。

有效波频率在深度方向上是衰减的，从浅层主频30Hz 一直衰减到深层主频20Hz，频带宽度也变窄。

在平面上，有效波频率受地表激发岩性影响。

在粘土、沙土、沙、泥沙中，激发产生的资料频率依次降低，主频从25Hz 降低到12Hz （图1）。

因此，处理的一个重点是如何将这四种类型单炮的频率处理至一致。

1.5变观及低信噪比图14种类型岩性（依次为粘土、沙土、沙、泥沙）中激发的单炮记录及其频谱江汉石油科技··6第1期根据资料处理标准以及资料信噪比的强弱，可分为高信噪比、中信噪比和低信噪比三个等级（如图2）。

对金家场21条测线的单炮品质进行逐一调查后，发现以下特点：一是靠近长江激发的单炮信噪比较低，同相轴模糊不清；二是粘土中激发的单炮信噪比高，同相轴清晰可辨；三是沙中激发的单炮信噪比低，同相轴完全被干扰波淹没。

在平面上统计信噪比分布，高信噪比区域占13%，中信噪比区域占63%，低信噪比区域占24%，由此可见，资料整体信噪比是较低的。

经过以上原始地震资料分析，可以将本区地震资料特点概括为“低覆盖低信噪比”，主要存在变观和低覆盖次数、低信噪比、频率非一致性以及静校正等处理难点。

2关键技术2.1多域组合去噪噪音衰减的基本原则遵循“能量先强后弱、频率先低后高、先规则后随机”。

首先，对特征明显的面波、线性、大值、外源、工业用电等5类干扰波，采取逐步分离去噪，分别采用面波衰减、线性折射衰减、分频高能压制、人工剔除、自适应单频噪音衰减方法。

其中面波衰减方法采用在频率-波数域衰减的方式，线性折射衰减主要是在频率-空间域消除浅层高速多次折射波的强能量干扰。

将规则干扰压制后，再进行随机干扰压制。

由于地震反射波是由地下界面反射一系列平面波叠加形成，在空间上具有稳定性，可以设置滤波器进行预测，而随机噪音是不可预测的。

因此，在频率-空间域进行预测滤波技术，可以衰减随机干扰。

结合剩余静校正处理，在有效波同相轴连续性加强的前提下，进行叠前FX 域保幅随机噪音衰减，消除背景随机、地面微震、人畜走动等干扰。

通过这一系列的噪音压制技术，在单炮上基本见不到噪音干扰，整体信噪比增强（图3）。

2.2精细能量补偿地震记录能量存在空间衰减以及差异性，在补偿过程中遵循先补偿差异性，其次再补偿强衰减部分，后是弱衰减的次序。

本次能量补偿主要分为四个步骤。

第一，统计不同类型震源和不同年代施工的单炮能量，用统一校正因子归一化到同一水平。

第二，采用球面扩散补偿，消除空间方向上的能量图2穿过长江区域的地震资料叠加剖面朱志勇：金家场复杂地表地震资料的处理实践··7第29卷图3噪音压制前和压制后的地震资料叠加剖面衰减。

第三，使用地表一致性振幅补偿，消除不同地表接收条件和检波器不同引起的能量差异。

第四，建立Q 值模型，进行地层吸收衰减补偿。

Q 值与地层岩石的致密程度相关，越致密的岩石其Q 值越大。

根据前人的方法（李庆忠等，2006[5]），使用叠加速度建立本区Q 值模型，补偿近地表吸收衰减和火成岩高速屏蔽作用造成的能量损失。

经过处理后，地震振幅在炮点、检波点域，以及浅中深层均达到均衡。

2.3精细频率补偿在地震波传播过程中，由于地层吸收衰减和地表、地下地质构造影响，地震资料频率和相位并不是一致的。

对每一个地震道、地震子波高频成份和低频成份衰减不一，高频成份能量衰减更快。

在资料处理中，要求有效波主频和频宽基本一致，各频率成分能量也要求一致，这样才能实现同相叠加，叠加后同相轴连续清晰。

通过反复试验，采用地表一致性反褶积，能够压缩和统一子波，提高主频，拓宽频带。

地表一致性反褶积能对影响子波的分量在三维空间进行平滑，稳定性好，抗干扰强，既能保持资料的信噪比，又能提高资料的分辨率。

本次处理选用带限零相位反褶积方法，预测距10ms，算子长度180ms，白噪系数0.1。

经过频率一致性处理后，主频提高到28Hz，频带宽度拓展到8~55Hz，单炮间的频率差异消除，泥沙和粘土激发的单炮主频由之前相差4Hz （图4），达到一致。

2.4精细速度分析及剩余静校正金家场地区地表条件复杂，近地表风化层及潜水面变化大，是该区静校正量的主要来源，属于高频静校正成份。

当记录中存在较大静校正量问题时，动校正道集不能同相叠加，直接影响叠加效果，对于低信噪比、复杂地区的资料而言，尤为明显，对本区未解决近地表静校正问题的地震资料进行叠加处理，同相轴基本不清晰。

而地表一致性剩江汉石油科技··8第1期图4反褶积前后的单炮及其频谱对比余静校正能较好地消除高频静校正量，改善同相轴连续性。

该方法通过假设地表条件一致，在三个域求取静校正算子并进行空间平滑，该方法抗干扰能力强，结果准确可靠，在提高同相轴连续性的同时，不易产生假构造。

剩余静校正依赖于准确的叠加速度，而速度的精度又取决于地震资料的质量，因此，处理中使用了剩余静校正和速度分析多次迭代处理的流程。

具体做法为：一是采用加密速度分析控制点的方法，利用高信噪比和高覆盖区域的相对准确速度，来引导低信噪比和低覆盖区域速度点分析的办法，控制叠加速度的横向相对均匀变化，防止产生串相位及错误构造形态；二是通过加密浅层动校切除拾取点，区分出有效波和拉伸畸变部分的干扰，控制住切除的横向变化；三是将剩余静校正和速度分析进行迭代处理，逐步提高地震朱志勇：金家场复杂地表地震资料的处理实践··9第29卷资料质量，并最终将剩余静校正量值控制在1个采样点精度内。

3处理效果通过以上一系列针对复杂地表的处理技术，处理成果剖面总体上断面清晰，地质现象更为丰富。

以往处理资料总体上存在断层面不明确，断点不够清晰等不足，由地震剖面识别断层存在一定困难，剖面总体振幅保持特征不够，火成岩相的地震响应特征不明显等不足。

通过新老偏移剖面对比分析，新偏移剖面处理效果更优。