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海南特殊地理环境下的地震资料处理技术研究

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海南 特殊 地理环境 地震 资料 处理 技术研究
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第 31 卷 第 3 期2008 年 6 月勘 探 地 球 物 理 进 展31 ,3J ,2008收 稿 日 期 :2007 12 19 ;改 回 日 期 :2008 01 28。第 一 作 者 简 介 :赵 建 章 (1961 — ) ,男 ,高 级 地 质 师 ,1983 年 毕 业 于 西北 大 学 石 油 与 天 然 气 专 业 ,2006 年 获 中 国 石 油 大 学 理 学 博 士 学 位 ,现 任 东 方 地 球 物 理 公 司 研 究 院 副 总 地 质 师 ,从 事 地 震 资 料 处 理 解 释一 体 化 技 术 研 究 的 工 作 。文 章 编 号 :1671 8585 (2008) 03 0201 05海 南 特 殊 地 理 环 境 下 的 地 震 资 料 处 理 技 术 研 究赵 建 章 ,张 进 铎 ,赖 江 德 ,蔡 东 地 ,杨 广 琴(中 国 石 油 集 团 东 方 地 球 物 理 勘 探 有 限 责 任 公 司 研 究 院 ,河 北 涿 州 072750)摘 要 :海 南 福 山 凹 陷 地 理 环 境 特 殊 ,属 于 陆 地 与 浅 海 过 渡 区 域 ,其 地 表 条 件 及 地 质 条 件 复 杂 多 样 ,由 此 导 致 了 地震 资 料 品 质 差 、 分 辨 率 低 。 通 过 开 展 地 震 资 料 处 理 技 术 研 究 与 应 用 ,处 理 后 的 资 料 效 果 令 人 满 意 。 关 键 的 处 理技 术 包 括 微 测 井 积 分 法 静 校 正 技 术 、 匹 配 滤 波 法 子 波 整 形 技 术 以 及 交 互 减 去 法 压 制 多 次 波 技 术 。 针 对 海 南 特 殊地 理 地 表 条 件 ,在 大 炮 初 至 、 折 射 法 静 校 正 和 层 析 法 静 校 正 等 常 规 静 校 正 技 术 无 法 发 挥 作 用 的 情 况 下 ,开 发 研 制的 微 测 井 积 分 法 静 校 正 技 术 较 好 地 解 决 了 静 校 正 问 题 ,使 得 有 效 反 射 的 连 续 性 得 到 明 显 的 改 善 。 在 对 主 要 的 地震 资 料 一 致 性 处 理 方 法 优 缺 点 对 比 的 基 础 上 ,采 用 匹 配 滤 波 法 子 波 整 形 技 术 消 除 了 不 同 接 收 条 件 下 的 地 震 信 号的 不 一 致 性 。 研 究 区 内 浅 表 层 火 成 岩 的 存 在 ,导 致 了 多 次 波 异 常 发 育 ,采 用 交 互 减 去 法 压 制 多 次 波 技 术 后 ,消 除了 多 次 波 干 扰 ,有 效 地 保 护 了 一 次 有 效 反 射 信 号 。关 键 词 : 静 校 正 ;子 波 整 形 ;多 次 波 压 制 ;信 噪 比 ;资 料 品 质中 图 分 类 号 : 445 文 献 标 识 码 : 福 山 凹 陷 位 于 海 南 岛 北 部 的 琼 北 丘 陵 和琼 州 海 峡 之 中 ,属 于 北 部 湾 盆 地 的 一 部 分 ,凹 陷 总面 积 为 2 920 其 中 陆 地 面 积 1 900 滩 海面 积 140 水 深 0~ 5 m) ,琼 州 海 峡 海 域 面 积880 水 深 大 于 5 m) 。 海 南 福 山 凹 陷 三 维 地 震勘 探 区 的 地 理 环 境 特 殊 ,既 有 陆 上 的 丘 陵 地 带 ,又有 海 陆 过 渡 带 和 浅 海 分 布 区 ,陆 上 植 被 发 育 ,有 密集 的 灌 木 丛 、 香 蕉 林 等 ,部 分 地 区 火 成 岩 出 露 地 表 。自 1993 年 以 来 ,在 海 南 福 山 凹 陷 开 展 了 大 规模 持 续 不 断 的 地 震 勘 探 技 术 攻 关 研 究 ,地 震 资 料 品质 得 到 了 明 显 改 善 ,但 是 ,由 于 其 特 殊 的 地 理 环 境 、复 杂 的 地 表 地 质 条 件 等 因 素 ,严 重 地 影 响 了 地 震 资料 的 品 质 ,制 约 了 该 区 油 气 勘 探 的 步 伐 。 因 此 ,需要 开 展 新 的 地 震 处 理 技 术 研 究 以 进 一 步 提 高 地 震资 料 的 品 质 。1   微 测 井 积 分 法 静 校 正 技 术位 于 海 南 岛 北 部 的 琼 北 丘 陵 与 港 湾 区 的 三 维地 震 勘 探 工 区 ,其 地 表 起 伏 变 化 较 大 ,相 对 高 差30~ 50 m ,最 大 高 差 为 130 m。表 层 岩 性 为 红 土 、 凝 灰 岩 、 玄 武 岩 等 ,地 表 结 构复 杂 ,地 层 速 度 变 化 剧 烈 、 无 规 律 性 。 地 表 0~ 5 均 速 度 由 500 m/ s 快 速 变 化 到 2 000 m/ s ,岩性 由 浮 土 突 变 为 火 成 岩 ,而 且 地 表 下 的 火 成 岩 呈 薄层 片 状 不 均 匀 叠 置 分 布 。表 层 火 成 岩 是 导 致 该 区 静 校 正 问 题 严 重 的 主要 因 素 。 由 于 表 层 火 成 岩 大 量 发 育 ,使 得 浅 、 表 层初 至 波 传 播 路 径 复 杂 ,初 至 波 特 征 不 明 显 (图 1) ,无 法 拾 取 初 至 ,导 致 大 炮 初 至 、 折 射 法 静 校 正 和 层析 法 静 校 正 等 常 规 处 理 手 段 无 法 发 挥 其 应 有 的作 用 。由 于 静 校 正 问 题 严 重 ,极 大 地 影 响 了 地 震 资 料的 品 质 ,因 此 ,如 何 解 决 好 静 校 正 问 题 成 为 本 区 地震 资 料 处 理 的 关 键 之 一 [1 ,2 ] 。1. 1   微 测 井 积 分 法 静 校 正近 年 来 通 过 对 福 山 凹 陷 资 料 的 处 理 ,我 们 积 累了 一 些 针 对 本 区 资 料 处 理 的 经 验 ,形 成 了 一 些 特 色技 术 ,微 测 井 积 分 法 静 校 正 就 是 其 中 之 一 。 利 用 该方 法 求 取 全 区 静 校 正 量 ,确 保 静 校 正 低 频 分 量 的 准确 性 ,避 免 产 生 虚 假 地 质 现 象 。微 测 井 积 分 法 静 校 正 的 原 理 是 :首 先 利 用 微 测井 初 至 拾 取 的 结 果 ,求 取 每 口 井 的 微 测 井 速 度 曲线 ,用 地 表 和 解 释 的 低 降 速 带 作 为 控 制 层 ,采 用 克里 金 内 插 技 术 建 立 微 测 井 速 度 数 据 体 (图 2) ,拾 取相 对 稳 定 、 平 缓 的 高 速 层 顶 面 ,然 后 利 用 积 分 法 求取 静 校 正 量 (图 3) 。 在 本 区 205 围 内 ,微 测井 总 量 达 到 252 口 。通 过 微 测 井 积 分 法 得 到 静 校 正 量 ,最 终 将 地 震数 据 校 正 到 统 一 基 准 面 上 。 在 实 际 处 理 中 ,将 静 校正 量 分 解 为 高 频 分 量 和 低 频 分 量 ,高 频 分 量 可 用 于202 勘 探 地 球 物 理 进 展 第 31 卷解 决 地 震 波 成 像 问 题 ,低 频 分 量 可 以 理 解 为 浮 动 基准 面 ,其 物 理 含 义 为 近 地 表 光 滑 面 ,在 这 个 基 准 面上 进 行 叠 加 成 像 。1. 2   剩 余 静 校 正采 用 速 度 分 析 与 地 表 一 致 性 反 射 波 剩 余 静 校正 多 次 迭 代 的 方 法 解 决 剩 余 静 校 正 问 题 。 通 过 反复 试 验 和 分 析 ,选 用 时 、 空 变 剩 余 静 校 正 参 数 ,最 后通 过 速 度 分 析 与 地 表 一 致 性 反 射 波 剩 余 静 校 正 的多 次 迭 代 ,使 剩 余 静 校 正 问 题 得 到 较 好 的 解 决 。海 南 福 山 凹 陷 解 决 静 校 正 问 题 的 核 心 为 : ① 由微 测 井 资 料 求 取 瞬 时 层 速 度 曲 线 ,进 行 合 理 的 异 常值 修 正 ; ② 三 维 空 间 建 模 ; ③ 以 火 成 岩 厚 度 、 相 同 地理 环 境 和 相 近 空 间 位 置 为 依 据 ,增 加 “ 虚 拟 ” 微 测 井控 制 点 ; ④ 可 视 化 环 境 下 的 标 志 控 制 层 对 比 ; ⑤ 保证 实 际 炮 点 、 检 波 点 的 空 间 位 置 呈 最 佳 倾 斜 平 面 ;⑥ 用 积 分 法 逐 点 求 取 地 震 波 浅 层 旅 行 时 ,计 算 精 确的 静 校 正 量 。2   地 震 子 波 整 形 技 术海 南 福 山 凹 陷 既 有 陆 上 勘 探 ,又 有 海 上 勘 探 ,在 进 行 野 外 地 震 资 料 采 集 时 ,接 收 检 波 器 分 别 采 用了 陆 地 检 波 器 、 井 下 检 波 器 和 压 电 检 波 器 3 种 。陆 上 所 用 的 陆 地 检 波 器 为 动 圈 式 速 度 检 波 器 ,海 上 采 用 的 压 电 检 波 器 为 压 电 型 加 速 度 检 波 器 ,两种 检 波 器 在 感 应 机 理 、 特 性 等 方 面 存 在 差 异 ,使 得接 收 到 的 地 震 信 号 在 频 率 、 相 位 和 能 量 等 方 面 有 较大 区 别 。 陆 地 检 波 器 为 机 电 转 换 ,感 应 物 理 量 为 振动 速 度 ,具 有 频 率 低 、 频 带 窄 的 频 率 响 应 特 征 ,其 灵敏 度 低 ,灵 敏 度 与 频 率 无 关 。 压 电 检 波 器 为 压 电 转换 ,感 应 物 理 量 为 振 动 加 速 度 ,具 有 频 率 高 、 频 带 宽的 频 率 响 应 特 征 ,其 灵 敏 度 高 ,灵 敏 度 随 频 率 的 增大 而 增 高 。实 际 生 产 中 ,检 波 器 类 型 不 同 导 致 了 资 料 不 一致 性 问 题 ,解 决 问 题 的 主 要 方 法 有 :时 移 法 、 调 整 反褶 积 参 数 法 和 匹 配 滤 波 法 。 时 移 法 的 实 现 过 程 简单 ,只 能 部 分 改 善 两 组 地 震 资 料 的 一 致 性 ,难 以 兼顾 浅 、 中 、 深 层 的 差 异 变 化 ,应 用 效 果 差 。 调 整 反 褶积 参 数 法 可 以 较 好 地 消 除 不 同 数 据 间 的 频 率 差 异 ,并 能 提 高 资 料 的 信 噪 比 ,但 准 确 选 择 反 褶 积 参 数 有一 定 的 难 度 。 匹 配 滤 波 法 的 实 现 过 程 虽 简 单 ,但 能较 好 地 解 决 不 同 资 料 的 拼 接 或 一 致 性 问 题 。匹 配 滤 波 法 的 基 本 原 理 为 :对 于 两 个 存 在 差 异的 地 震 记 录 ,先 用 一 个 匹 配 滤 波 算 子 对 其 中 一 个 地震 记 录 进 行 滤 波 ,把 另 一 个 地 震 记 录 作 为 期 望 输出 ,使 滤 波 后 的 地 震 记 录 逼 近 另 一 个 地 震 记 录 ,然后 利 用 最 小 二 乘 法 求 取 匹 配 滤 波 算 子 ,再 将 滤 波 算子 作 为 第 一 个 地 震 记 录 ,即 可 实 现 匹 配 滤 波 [ 3~ 5 ] 。在 应 用 匹 配 滤 波 法 进 行 子 波 整 形 处 理 过 程 中 ,以 陆 地 检 波 器 接 收 的 地 震 记 录 为 期 望 输 出 ,对 压 电检 波 器 的 地 震 记 录 进 行 滤 波 处 理 ,使 其 结 果 逼 近 陆地 检 波 器 接 收 的 地 震 记 录 ,最 终 消 除 陆 地 检 波 器 记录 与 压 电 检 波 器 记 录 间 的 子 波 差 异 。 子 波 整 形 的最 终 处 理 效 果 以 地 震 反 射 同 相 轴 是 否 连 续 、 光 滑 及协 调 一 致 为 判 别 依 据 。图 4 是 子 波 整 形 前 后 陆 地 检 波 器 与 压 电 检 波图 4   子 波 整 形 前 (a) 、 后 (b)陆 地 检 波 器 与 压 电 检 波 器 的 相 关 函 数302第 3 期 赵 建 章 等 1 海 南 特 殊 地 理 环 境 下 的 地 震 资 料 处 理 技 术 研 究器 间 的 相 关 函 数 ,子 波 整 形 前 ,陆 地 检 波 器 与 压 电检 波 器 相 邻 地 震 道 的 互 相 关 函 数 的 最 大 振 幅 值 不在 零 点 处 ,有 时 间 差 ,相 差 10 右 ,即 两 者 相似 性 差 ;经 过 子 波 整 形 处 理 后 ,陆 地 检 波 器 与 压 电检 波 器 相 邻 地 震 道 的 互 相 关 函 数 的 最 大 振 幅 值 已位 于 零 点 处 ,表 明 两 者 相 似 性 较 好 。图 5a 是 子 波 整 形 前 的 叠 加 剖 面 ,在 不 同 检 波器 接 收 资 料 的 拼 接 处 ,地 震 反 射 同 相 轴 存 在 明 显 的断 开 现 象 ,即 时 间 、 频 率 和 振 幅 等 方 面 存 在 差 别 ,这种 差 别 在 浅 层 和 深 层 资 料 中 都 存 在 。 图 5b 是 子 波整 形 处 理 后 的 叠 加 剖 面 ,消 除 了 不 同 类 型 检 波 器 接收 资 料 之 间 的 子 波 差 异 ,在 不 同 检 波 器 接 收 资 料 的拼 接 处 ,地 震 反 射 同 相 轴 变 得 光 滑 、 连 续 和 协 调一 致 。图 5   子 波 整 形 前 (a) 、 后 (b)共 检 波 点 叠 加 剖 面 对 比3   多 次 波 压 制 技 术海 南 福 山 凹 陷 的 原 始 地 震 资 料 中 ,普 遍 存 在 多次 波 干 扰 现 象 ,浅 表 层 火 成 岩 的 存 在 是 地 震 资 料 多次 波 发 育 的 主 要 原 因 。 如 何 有 效 地 压 制 多 次 波 ,保护 一 次 有 效 反 射 信 号 ,是 本 地 区 地 震 资 料 处 理 中 的又 一 关 键 环 节 [6~ 9 ] 。在 起 伏 地 表 情 况 下 ,浅 表 层 火 成 岩 多 次 波 的 大炮 检 距 同 相 性 变 差 ,多 次 波 能 量 随 炮 检 距 增 大 而 变小 ,用 一 次 波 速 度 作 动 校 正 ,只 有 近 炮 检 距 的 多 次波 能 够 同 相 叠 加 ,远 道 由 于 速 度 差 异 变 大 而 不 能 进行 同 相 叠 加 ,基 于 这 样 的 认 识 ,研 制 了 对 近 炮 检 距多 次 波 压 制 、 对 远 炮 检 距 多 次 波 暂 时 不 予 压 制 的 交互 减 去 法 压 制 多 次 波 技 术 ,远 炮 检 距 多 次 波 在 多 次叠 加 时 再 予 以 压 制 。交 互 减 去 法 压 制 多 次 波 的 实 现 过 程 为 : ① 对 集 进 行 地 表 一 致 性 振 幅 补 偿 和 波 形 一 致 性处 理 ; ② 以 多 次 波 最 佳 成 像 为 目 标 进 行 地 表 一 致 性剩 余 静 校 正 ; ③ 通 过 多 次 波 速 度 谱 解 释 ,得 到 多 次波 叠 加 速 度 体 ; ④ 用 多 次 波 速 度 对 集 进 行动 校 正 ,得 到 多 次 波 叠 加 数 据 体 ; ⑤ 对 较 强 的 多 次波 同 相 轴 进 行 对 比 追 踪 ,获 得 多 次 波 等 间 、 叠加 速 度 、 集 数 据 ,完 成 局 部 多 次 波 压 制 ; ⑥输 出 减 去 多 次 波 后 的 集 ,进 入 其 他 常 规 处理 流 程 。在 商 用 数 据 处 理 系 统 中 研 发 的 交 互 减 去 法 压制 多 次 波 技 术 ,基 本 达 到 了 压 制 多 次 波 的 目 的 。图 6 为 海 南 福 山 凹 陷 三 维 地 震 资 料 交 互 减 去法 多 次 波 压 制 前 后 的 效 果 对 比 。 处 理 前 ,几 乎 很难 看 到 一 次 波 的 影 子 ,有 效 波 成 像 效 果 差 ,采 用交 互 减 去 法 压 制 多 次 波 后 ,多 次 波 背 景 下 的 一 次有 效 信 号 得 以 成 像 ,断 面 波 及 地 震 反 射 层 成 像清 晰 。402 勘 探 地 球 物 理 进 展 第 31 卷图 6   交 互 减 去 法 压 制 多 次 波 前 (a) 、 后 (b)的 效 果 对 比4   结 束 语海 南 福 山 凹 陷 特 殊 地 理 环 境 下 的 三 维 地 震 资料 处 理 技 术 研 究 ,取 得 了 令 人 满 意 的 效 果 ,主 要 有以 下 几 方 面 认 识 。1) 微 测 井 积 分 法 静 校 正 技 术 的 应 用 ,较 好 地解 决 了 海 南 特 殊 地 理 环 境 情 况 下 的 静 校 正 问 题 ,地震 反 射 同 相 轴 的 连 续 性 得 到 明 显 改 善 ,同 相 轴 的 形态 真 实 可 靠 。2) 交 互 减 去 法 压 制 多 次 波 技 术 的 具 体 应 用 ,以 及 叠 前 、 叠 后 多 次 波 压 制 技 术 的 综 合 应 用 ,使 得海 南 火 成 岩 发 育 区 的 多 次 波 干 扰 得 到 了 一 定 程 度的 压 制 。3) 应 用 新 的 地 震 资 料 处 理 技 术 后 ,地 震 资 料的 整 体 波 组 特 征 变 好 ,浅 层 、 深 层 的 地 震 资 料 信 噪比 和 分 辨 率 都 有 明 显 提 高 。4) 海 南 福 山 凹 陷 火 成 岩 复 杂 分 布 区 表 层 结 构建 模 研 究 的 开 展 ,提 高 了 静 校 正 精 度 ,该 技 术 可 以用 以 指 导 表 层 火 成 岩 覆 盖 区 的 激 发 条 件 选 择 ,实 现野 外 三 维 采 集 的 炮 点 逐 点 设 计 ,提 高 野 外 采 集 的 激发 效 果 和 采 集 质 量 。参   考   文   献1   赵 峰 ,郑 鸿 明 ,杨 晓 海 ,等 . 地 震 数 据 处 理 中 静 校 正 对 动校 正 速 度 的 影 响 [J ]. 新 疆 石 油 地 质 , 2004 , 25 (4) :390~ 3932   李 辉 峰 ,邹 强 . 非 地 表 一 致 性 静 校 正 方 法 探 讨 [J ]. 石 油地 球 物 理 勘 探 ,2005 ,40 (增 刊 ) :128~ 1373   张 凤 军 ,吕 延 防 . 地 震 老 资 料 连 片 高 分 辨 率 处 理 方 法[J ]. 大 庆 石 油 学 院 学 报 ,2004 ,28 (1) :7~ 94   云 美 厚 ,丁 伟 ,王 开 燕 ,等 . 地 震 资 料 一 致 性 处 理 方 法 研究 与 初 步 应 用 [J ] 物 探 ,2006 ,45 (1) :65~ 695   宋 玉 龙 . 滩 浅 海 地 区 地 震 勘 探 存 在 问 题 及 其 解 决 办 法[J ]. 石 油 物 探 ,2005 ,44 (4) :343~ 3476   马 在 田 . 反 射 地 震 成 像 分 辨 率 的 理 论 分 析 [J ]. 同 济 大学 学 报 ,2005 ,33 (9) :1 144~ 1 1527   陆 基 孟 . 地 震 勘 探 原 理 (上 册 ) [ M ]. 东 营 :石 油 大 学 出版 社 ,1993. 2428   李 文 莲 ,冯 和 平 . 变 倾 角 扫 描 提 取 有 效 信 号 技 术 及 应用 [J ]. 勘 探 地 球 物 理 进 展 ,2002 ,25 (2) :11~ 139   邬 达 理 ,杨 子 兴 ,朱 文 杰 . 复 杂 条 件 下 三 维 地 震 资 料 处理 中 的 几 个 关 键 问 题 [J ]. 石 油 物 探 , 2002 , 41 (2) :179~ 185(编 辑 :顾 石 庆 )502第 3 期 赵 建 章 等 1 海 南 特 殊 地 理 环 境 下 的 地 震 资 料 处 理 技 术 研 究of P 2008 , 31( 3) : 197~ 200is to In WD to by A WD by it 34000 , of P 008 , 31( 3) : 201~ 205 is in It in of in in a to as to is of in of in is in in B 72751 , of of sd P 2008 , 31( 3) : 206~ 211of of sd of we in in in of t he of it is in is in is of be in of P 2008 , 31( 3) : 212~ 218in in in in of of in of in of to of at in in of in t he of in by by 10046 , in P 2008 , 31( 3) : 219~ 224to We of on of 10014 ,of in in G, 2008 , 31( 3) : 225~ 230in to 2D in By of is of 2D by in It is is 2D in expl
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