沂沭断裂带深反射地震剖面处理技术研究

沂沭断裂带深反射地震剖面处理技术研究

总结岩石圈的薄结构之一是对深度反射地震剖面的有效观测技术。原始地震数据的特征分析和处理技术的对策地表及地表能量通过对典型原始地震资料的波场、干扰波、静校正量等分析(1)单炮品质受地表条件的影响大,大部分地段反射信号弱,信噪比低。(2)由于地表起伏大及激发条件复杂,低降速带横向变化大,静校正问题突出。(3)干扰波发育且具有种类多、能量强、分布范围广等特点,难以去除。主要表现为面波扰、干规则线性干扰、工业频率及车辆通行等造成的强高能外源干扰,能量较强,没有相对固定的频率和视速度。(4)资料反射信息频率较低,一般在13～60Hz之间。(5)由于受球面扩散和地层吸收的影响,地震波时间方向衰减迅速。深层反射波能量比较弱,频率较低。地质体构造由于探测目标的多样性,且研究区探测目标为硬岩地区,地质体不具成层性,断裂构造具有高陡倾角。结合原始资料特征分析,为保证地震数据处理的真实性和提高信噪比,在动校正等常规处理基础上主要采用如下相应处理对策。1.2.1静校正技术对比该区地表条件复杂,东部、西部为山区,中部为平原,地形起伏大,第四系覆盖厚度变化大。在处理时根据区内表层结构、低降速带厚度、速度及地表高程的具体变化情况,进行层析静校正和折射静校正效果对比,选择最佳静校正方法及参数,采用中波长静校正技术和分频迭代剩余静校技术结合精细速度分析工作逐步提高静校正精度。1.2.2去除噪声的技术(1)干扰波的识别在地震资料的保幅处理中,有效地去除资料的噪音和干扰是提高资料信噪比、提高处理质量的关键所在。认真分析原始资料,做好波场分析,正确识别干扰波类型并分析其特征。该区存在面波、声波、线性干扰、高频、低频、随机等各种噪音干扰。综合采用多种去噪技术,主要方法有:减去法面波衰减、分频去噪、人工剔道、切除、随机噪音衰减等(2)重叠噪声后为进一步提高深层资料信噪比,在叠后针对线性干扰和随机干扰进一步进行压制,适当提高深层资料信噪比。1.2.3地表一致性地震能量恢复由于激发和接收地表条件在空间方向不规则变化,使地震记录在纵、横向上能量、频率不均衡,为此采用地表一致性能量、频率补偿方法进行恢复和补偿,恢复纵、横向浅中深层地震反射能量。1.2.4提高分辨率技术做好反褶积试验,选取合理的模块和参数,突出各反射层的波组特征,在压缩子波的同时不影响目的层反射同相轴的连续性,适度提高分辨率1.2.5速度、动校切除及剩余静校正处理通过常速速度扫描确定参考速度,建立可靠的参考速度场,在此基础上进行精细叠加速度分析、动校切除及剩余静校正迭代处理,同时在构造变化大的地段在横向上加密速度分析点,来获得准确的叠加速度,确保各反射层精确成像。选择合理的偏移速度场、参数和偏移方法,使得各种特征波偏移归位比较合理,地质界线以及断面反射波清晰地震数据处理技术基础地震资料处理是以静校正、预处理、速度场建立、叠加、偏移处理为基础,通过噪声衰减、地震信号能量补偿和一致性处理等技术,提高地震信号的信噪比和地震信号对地质体的分辨率,为地震资料解释提供基础数据静校正分析模型静校正处理对提高叠前道集的信噪比、叠加效果、精确成像都起着举足轻重的作用,不仅影响叠加剖面的信噪比和纵向分辨率,同时又影响速度分析的质量由于该区地表高程落差大,达170m左右,加上低降速带厚度和速度横向的不均匀及井深的不同,使得原始地震资料存在较大的静校正量,影响共反射点反射信号进行同相叠加,采用一般的高程静校正方法很难获得理想的处理效果。目前常用静校正主要有两种处理方法:折射静校正和层析静校正首先根据初至波的振幅计算初至波长时,利用初至波线性动校或单炮正常显示进行人工初至波时间修改,再利用地震波的初至时间反演近地表的地震波速度(图1),从而得到较精确的近地表速度模型,然后根据速度模型计算静校正量,然后加载到地震数据中。在实际处理过程中,采用两步法,首先建立一个CMP参考面,再利用CMP参考面将静校正量进行分解为只影响剖面叠加效果的中短波长和影响剖面构造形态的长波长静校正量,在叠加处理之前只应用高频静校正量,叠加之后再应用低频静校正量,避免过大的静校正量影响叠加效果及准确的速度分析。根据对单炮初至折射波速度分析,结合处理效果,本次处理取基准面高程240m,替换速度4000m/s。图2和图3分别为静校正前后单炮和叠加剖面的比较,从这两张图上可以看出,静校正效果明显,消除了单炮初至波扭曲现象,叠加剖面上成像效果明显改善,反射波能量和连续性均得到增强。偏移距的选择由于近道受炮点影响较大,初至时间不准确,而且近道受面波、声波等干扰严重,选择合适的偏移距有利于同相叠加,提高信噪比,但偏移距又不宜过大,偏移距过大会影响有效叠加次数。处理过程中对偏移距进行了试验,范围为0～4000m,通过对比该区资料处理偏移距选择200m比较合适,如图4、图5所示。叠前面波压制技术对原始单炮记录的噪音进行压制和衰减,目的是避免噪音参与资料处理,突出有效反射信息,从而改善叠加和偏移成像效果针对区内几种不同的干扰波,通过分类、分时、分频、分域、分区、分步的方法进行压制、去除:单炮记录道编辑处理的作用是去除强振幅随机干扰对有效反射信息的影响,主要内容有:剔除坏道、坏炮、振幅异常道、对反道进行极性反转等。面波干扰波特点是能量强,分布在近偏移距范围,具有较低的频率和较低的视速度,利用这些特性采用高通滤波、低频、低速衰减法相结合压制面波。首先通过多域自动去噪,进行异常振幅衰减,对一部分具有明显能量差异的面波、随机干扰进行衰减和压制。然后对有效反射信号和面波、声波等规则干扰波进行频谱分析了解反射波和主要干扰波的频率范围,确定叠前带通滤波参数为浅部10-15-90-100(Hz)、中部5-10-80-90(Hz)、深部2-6-70-80(Hz),应用高通滤波在指定的时窗内分时、分频进行面波压制。声波干扰出现在部分单炮记录中,其特征明显,速度稳定,部分振幅强,延续时间短。资料处理时可以根据声波的这些特点,采用系统中专门针对声波衰减的模块进行压制。将受到50Hz工频干扰的检波点资料分选出来采用陷波处理来压制;利用脉冲噪音衰减模块来消除高值脉冲噪音;用相干线性滤波去除倾斜干扰。地表一致性振幅补偿地震波在传播过程中,地震波波前能量随着传播距离的增大而衰减、地震波在传播过程中被非弹性地层吸收以及地震波在地层界面发生透射而造成能量损失,使得地震波振幅随着时间的增大快速衰减,同时受激发条件、接收条件等因素的影响造成地震波能量的空间差异。采用纵向振幅恢复技术,选取合适的球面发散补偿速度参数以及恢复系数对原始记录进行纵向能量恢复在对数据进行纵向能量恢复以后,时间方向浅中深部能量得到合理恢复,能量基本趋于一致。但由于激发接收因素造成的横向空间上能量的不均匀性仍然存在。为了解决横向上的这种能量差异,采用地表一致性振幅补偿方法加以解决。地表一致性振幅补偿是一种相对振幅保持的处理,它是基于认为不同激发条件的所有炮应具有相同的能量,所有的接收点也应具有同等的接收能量的原理,通过对所有地震记录在一个时窗内分别统计共炮点、共检波点、共偏移距记录的平均振幅值,根据统一规定的振幅归一化标准计算共炮点、共检波点、共偏移距的振幅调整因子,并对各自的地震道进行调整,使地震记录在空间上达到能量均衡,即每炮的各个道、炮点与炮点,检波点与检波点之间能量一致、均衡,从而消除地表非一致性对炮点及接收点的影响。本次探测深度大、记录时间长,因此在进行振幅恢复测试时,进行两次振幅恢复处理,第一次参数为恢复系数为5db/s,恢复深度5s,第二次参数为恢复系数为0.5db/s,恢复深度15s。恢复效果比较好,既照顾了中深部,又兼顾了浅部能量(图8)。振幅恢复后,时间方向的能量得到补偿,中深层反射波能量增强;道与道之间的反射能量均匀一致,也保持了反射层的特征。地表一致性的消除地层是地震信号传播的介质,由于地层存在不均匀性、因此地震信号激发、接收点条件的差异会使不同位置激发的地震信号在频率和相位上存在差异,同时在传播中地震信号还要发生频率、相位变化及能量的衰减。这种地表条件的差异会导致地震子波横向上不一致,因此,要在叠前预处理中消除地震信号的不一致性。地表一致性预测反褶积在共炮点、共接收点、共偏移距、共反射点等多方面具有一致补偿的功能,消除地表条件差异引起的地震信号在频率、相位及振幅方面的差异,同时对子波进行整形,提高地震记录的纵向分辨率图9为地表一致性反褶积前后叠加剖面对比。从对比图可以看出,经过反褶积后不仅资料的视频率得以提高,同时低频干扰波得到了进一步的压制,分辨率明显提高,消除了同相轴的抖动和续至现象,使得单炮和叠加剖面的波组特征更加明显。进行速度分析叠加速度是地震资料处理中最重要的参数之一,速度的准确与否不仅影响叠加剖面的信噪比和相位的形态,也影响其纵向分辨率。速度分析前,首先进行初至切除,分段进行速度扫描,求取较为可靠的参考速度,然后进行速度谱分析。速度分析采用交互速度分析技术,运用速度扫描道集和扫描叠加剖面进行质量控制,利用在叠加剖面上拾取的目的层位来指导速度拾取由于资料偏移距较大,应用常规动校方法后,近道同相轴校平后,远道出现拉伸或过校平的现象,处理时在CMP道集上,采用四次项的非双曲线动校正方法,在校平近道的同时也能够校平远道,增强叠加效果。静态时差的消除由于低降速带横向的多变性,经过静校正处理后尚不能完全解决地震数据中存在的高频静校正分量。自动剩余静校正主要用来消除高程及低降速带校正后残余的短波长静态时差的影响,改善叠加成像,提高资料的信噪比。自动剩余静校是用互相关方法求取每一道与模型道的时差,在地表一致性假设的前提下,应用最小二乘法求取炮点、接收点的剩余静校正量。由于静校正对速度非常敏感,因此应用速度分析—自动剩余静校正的多次迭代计算实现消除剩余时差,使静校正量逐步收敛,直至剩余静校正量不大于一个采样间隔为止反射信号的可预测性利用反射信号的自随机噪声衰减(RNA)技术是叠后提高剖面信噪比的有效手段,它在F-X域内,利用反射信号的可预测性,将反射信号与随机噪声分离,起到压制线性噪声、随机干扰及加强反射信号的作用。本方法不仅能很好地压制干扰,最大限度地保留有效波信息,保证在去噪的同时,保持波形不失真且波形自然,对复杂构造无畸变叠后时间偏移处理偏移的主要目的是使共反射面元归位到垂向真实反射位置、绕射波也相应回归到绕射点,本次采用的是叠后时间偏移处理,经偏移处理后,使数据体绕射波干涉现象大大减弱或消失,从而真实地反应地下构造形态。偏移处理的关键是建立速度模型,速度模型必须适合实际的地下地层的速度变化讨论质量保证措施从空间属性的建立、单炮静校、预处理、叠加速度分析到最终偏移剖面均进行严格的质量控制(QC),以确定相应的处理参数和所用功能模块是否合适,从而保证了本区资料处理的质量和精度。处理时采取的主要质量保证措施如下:(1)严格编辑工作,对不正常道认真挑选并剔除,对废品记录详细标注。(2)采用层析静校方法,精细选取人工静校正参数,最后在通过高精度速度分析与剩余静校正相互迭代求取准确的剩余静校正量,有效解决静校正问题。(3)针对区内各种不同干扰波的特征,通过分类、分时、分频、分域、分区、分步的方法进行组合压制,尽量减少对有效信号的伤害。加强中间成果的监视,多次显示,多次修改,以确定最佳参数。(4)严格进行初至、干扰波切除试验,对切除量进行了多次的试验工作,最大限度地实现了单炮净化。(5)严格进行反褶积预测步长测试,进一步压制低频干扰,提高信噪比。s的二维地震数据通过对处理流程、模块参数反复测试,对速度仔细分析,形成了长度为52.04km、CDP间隔为10m、垂向间隔为1.0ms、时长15s的二维地震数据,如图14所示。二维地震一次覆盖剖面总长为52.04km,满120次覆盖剖面长度为46.2km。对处理后的地震满叠加时间剖面(46.2km)进行了评价,Ⅰ类剖面长42.7km,占剖面总长的92.42%;Ⅱ类剖面3.5km,占剖面总长的7.58%;无Ⅲ类剖面,Ⅰ类+Ⅱ类剖面占剖面总长的100%,且Ⅱ类剖面主要分布在研究区边界附近及村庄等叠加次数少的地段。应用效果及效果(1)静校正效果明显,消除了单炮初至波扭曲现象,叠加剖面上反射信息突出,振幅得到增强;通过对比本区资料处理偏移距选择200m比较合适;叠前噪音压制针对区内几种不同的干扰波,通过分类、分时、分频、分域、分区、分步的方法进行压制、去除,改善了叠加和偏移成像效果。(2)经两次振幅恢复处理,时间方向的能量得到补偿,中深层反射波能量增强,道与道之间的反射能量均匀一致,也保持了反射层的特征;经过反褶积后不仅资料的视频率得以提高,同时低频干扰波得到了进一步的压制,分辨率明显提高,消除了同相轴的抖动和续至现象,使得单炮和叠加剖面的波组特征更加明显。(3)由于资料偏移距较大,应用常规动校方法后,近道同相轴校平后,远道出现拉伸或过校平的现象,处理时在CMP道集上,采用四次项的非双曲线动校正方法,在校平近道的同时也能够校平远道,增强叠加效果;经