高大沙丘可控震源地震资料处理新技术

游洪文

中国石化中原油田分公司物探研究院 河南 郑州 450008

摘要 高大沙丘区可控震源地震资料受激发接收条件影响，在静校正、噪声以及吸收衰减上的问题上表现尤为突出。本文围绕这三个方面，对可控震源资料特点、噪声成因等方面展开科学分析，通过系统研究，针对不同的问题采用了相应的技术手段，形成了高大沙丘区可控震源勘探处理新技术，在处理中取得了较好的效果。

关键词 可控震源 静校正 噪声 吸收补偿

0引言

以往地震勘探大多以井炮为主，但在高大沙丘区勘探，以打穿低降速带高速层井炮激发技术存在施工周期长、成本高等难题，严重制约了沙漠区地震勘探，可控震源激发势在必行。

1高大沙丘静校正技术

该区沙漠地表，以高大沙丘为主，地表起伏大，静校正问题严重。采用层析反演静校正方法解决高大沙丘区静校正问题，面临的最大困难就是拾取初至的准确度和效率问题。可控震源施工炮数多，初至起跳不干脆导致常规手工拾取投入人员多、耗时长、效率低，不能满足实际生产需要。采用改进的智能相关能量比方法，通过定义PMO动校速度拾取点，进行多方位角的速度拾取校正来校平单炮记录，达到较好的拾取效果。

改进的相关能量比方法首先根据实际情况选择合适的时窗长度，并根据自己定义的时窗长度把地震道分成许多个小时窗，每个小时窗看成一个单元，然后对每个单元内的样点数求能量和，最后将后一单元的能量和除以前一个单元的能量和并开平方，这样就得到了前后时窗（即单元）内的能量比值，其公式为：

式中，x(t)为地震记录的振幅值，T₁为时窗起点，T₀为第一个时窗终点，第二个时窗起点，T₂为第二个时窗终点。

在以前的计算中，时窗从道头到道尾是静态划分的，会导致在初至附近的二个时窗可能是初至落在窗内的某点，此时，第一个时窗内的能量和与它前一个时窗内的能量和的比值很可能小于上述第二个时窗内的能量和与第一个时窗内的能量和比值，这样所得到的时窗是上述第二个时窗，初至就会产生很大的误差。改进后的方法时窗从道头开始向道尾滚动，这样就形成了一个时窗，因为循环一个时窗后又重复移动前的形式，所以只需要移动一个时窗长度即可。每移动一次计算出各个能量比值，并选出最大值，然后从这些选出的能量比值中找出最大值，此时所对应的时窗能量比就是上述这种情况，再在第二个时窗内寻找振幅最大的采样点，其所对应的时间即为初至时间。采用这种方法来确定初至的位置，可以大大的提高初至拾取的精度。

2可控震源“黑三角”噪声衰减技术

可控震源采集过程中，由于可控震源激发产生的特有干扰——震源车本身以及激发介质（松软的沙丘）引起的环境噪声以及面波、规则干扰重叠形成的“黑三角”区域：可控震源干扰——谐波噪声^[3]，由于可控震源震动器产生的振动信号的谐波畸变、失真，导致出现一组与扫描信号类似的谐波信号。可控震源在地表激发，激发介质为松软的沙丘，是非弹性介质。而迎风面沙子相对较硬，背风面沙子松软，流动性更强，干扰也更为严重； “黑三角”区域内除了面波、环境噪声之外，还存在一定的散射波、多次折射波，多种噪声夹杂在一起，大大增加了叠前噪声衰减的难度。

在分析清楚了该区噪音类型及成因后，通过科学试验，确定了分类、分频、分步的“三分法”去噪技术。

“空间振幅平滑”采用多道统计的方法，对于每一炮数据，首先对其线性动校正，保证水平方向上能量变化比较一致，进一步对设置的NC-1道相邻的地震道指定时窗进行振幅统计，NC是空间时窗，M是统计的相邻道的平均振幅，m是被需要被处理的道，通过振幅统计后，计算一个系数M/m，将系数直接乘到需要被处理的道的制定时窗上实现空间振幅平滑。

对给定的地震信号，通过傅里叶变换进行分频处理，得到多个分频带数据，然后对每个数据分时窗进行能量统计，根据时窗内的统计值与多道统计的均值进行比较来确定门槛值，压制异常。其公式：

上式中：E 表示能量；A 为振幅；i 为样点号；k为道号；f 为频带；t 为时窗，N 为样点总数

通过分步，对“黑三角”噪声进行衰减，得的较好效果（图1）。

图1：“黑三角”噪声衰减前（左）、后（右）剖面

3高大沙丘吸收补偿技术

高大沙丘区表层表现出地表松散、巨厚、干燥的特点。这些特点对地震勘探的影响表现为波在传播过程中能量吸收衰减严重。

结合本资料特点以及大量试验，提出了高大沙丘吸收补偿技术：即将稳定的反Q滤波和反褶积结合起来，不仅可以校正频散造成的相位畸变，恢复地震记录的衰减能量，消除地震低级的非平衡性，而且可以压缩子波，拓宽地震记录的频带，进一步提高地震记录的分辨率^[5]。

Q不是Vp 的简单函数，但是总的规律是Vp愈大，Q 值愈大，从其曲线变化趋势上，他归纳总结得到一条倾斜的趋势线，并给出了一个作Vp-Q 经验公式

式中：纵波速度V

_P用km/s作为单位，

该公式大体阐明了吸收衰减的规律，而不能根据其来确定岩石的具体物性参数 Q，不过地层的吸收的总体的趋势还是可以从它们中大致得以理解。针对零偏 VSP数据，要想运用李氏经验公式估算 Q 值，首先要计算出下行波的纵波速度（层速度），然后代入即可^[5-7]。

该区资料正好围绕参考井采集，通过提取VSP速度(图2A)，根据公式计算对应的Q值（图2B），再进行时深转换，获得时间域的Q值曲线，在应用Q补偿的基础上，采用地表一致性反褶积的方法进一步提高地震分辨率，取得了较好的效果（图3）。

（a） (b)

图2：VSP层速度（左）及Q值（右）

吸收补偿前 吸收补偿后

反褶积前 反褶积后

图3：高大沙丘吸收补偿技术应用效果

4结论

通过以上研究，可以得到以下认识：

（1）沙漠区微测井约束层析静校正是解决高大沙丘静校正问题的有效手段，通过改进的智能相关能量比方法结合不同方位角的自动拾取，提高了初至拾取的工作效率。

（2）科学分析单炮噪音成因及特点，利用“三分法”噪音压制技术可以有效衰减“黑三角”噪音，提高资料的信噪比。

（3）Q补偿与地表一致性反褶积相结合的吸收补偿技术，可以有效提高沙丘区地震资料的分辨率。

参考文献

[1] 苏世龙等. 层析静校正方法及其在东部勘探中的应用.油气地球物理，2010,8(1):12-14

[2] 魏铁等．可控震源噪声分析．石油地球物理勘探，2008,43(增刊2):38-43

[3] 李合群等.地震数据Q吸收补偿应用研究.石油地球物理勘探，2010,45(2):194~195