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高精度成像處理技術(shù)在豐城區(qū)塊重處理中的應(yīng)用

2021-11-02 07:40:18
中國(guó)煤炭地質(zhì) 2021年10期
關(guān)鍵詞:反褶積單炮豐城

王 震

(中國(guó)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(dāng)時(shí)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(jì)算技術(shù)的進(jìn)步以及處理方法的創(chuàng)新,礦方?jīng)Q定對(duì)豐城區(qū)塊二維地震數(shù)據(jù)進(jìn)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(qiáng)區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)、進(jìn)行區(qū)域資源評(píng)價(jià)、查明延續(xù)礦區(qū)資源潛力提供依據(jù),進(jìn)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(diǎn)

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(lái)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(zhǎng)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(diǎn)

根據(jù)對(duì)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(diǎn)。

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(wèn)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(wèn)題:偏移不到位,復(fù)雜斷裂成像精度不夠,存在繞射,斷點(diǎn)成像不清晰;中深層地層成像效果差,不能準(zhǔn)確表達(dá)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(diǎn)和工區(qū)地震地質(zhì)條件特征,針對(duì)原處理成果存在的問(wèn)題以及地質(zhì)任務(wù)要求,此次重處理有針對(duì)性的選擇模塊,在此基礎(chǔ)上科學(xué)制定處理流程,以實(shí)現(xiàn)總體處理目標(biāo),解決深部構(gòu)造成像問(wèn)題,提高資料信噪比。

2.1 精細(xì)靜校正技術(shù)

工區(qū)內(nèi)地表?xiàng)l件復(fù)雜,橫向速度變化較大,復(fù)雜的地表?xiàng)l件造成了較重靜校正問(wèn)題。所以對(duì)于該區(qū)靜校正處理應(yīng)首先對(duì)折射波靜校正和層析靜校正方法進(jìn)行對(duì)比[3-5],選出最優(yōu)靜校正方法對(duì)全區(qū)進(jìn)行靜校正處理。對(duì)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(zhǔn)面上,在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(wèn)題奠定基礎(chǔ)。固定基準(zhǔn)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(guò)對(duì)折射波靜校正和層析靜校正對(duì)比,本次處理采用折射波靜校正,折射波校正相對(duì)于層析靜校正有較高的精度(圖2)。

圖2 靜校正前后單炮對(duì)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(duì)各種干擾波進(jìn)行有效地壓制,增強(qiáng)有效信號(hào)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(qiáng)能量干擾、脈沖干擾,壞道以及隨機(jī)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(diǎn),去除的噪音類(lèi)型也不同。本著先強(qiáng)后弱、先低頻后高頻、先規(guī)則后隨機(jī)的去噪原則進(jìn)行多域組合噪音衰減,在有效去除噪音的同時(shí),盡量不傷及有效反射信號(hào)及不改變有效信號(hào)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(duì)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(cè)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(shí)用的方法,它能有效地消除大地對(duì)反射子波的濾波作用,補(bǔ)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(duì)整個(gè)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(cè)反褶積、脈沖反褶積、子波反褶積等。應(yīng)用中有時(shí)采用單一的反褶積方法,有時(shí)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(cè)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(shì),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(qiáng)。

圖4 地表一致性加多道預(yù)測(cè)組合反褶積前(上)后(下)的剖面、頻譜、自相關(guān)對(duì)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(shí)間偏移

當(dāng)?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(huì)互相干涉,對(duì)疊后數(shù)據(jù)進(jìn)行偏移,可能取得較好的效果,但當(dāng)?shù)貙觾A角范圍較大,或構(gòu)造較復(fù)雜,假設(shè)條件與實(shí)際相差較遠(yuǎn),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(xì)準(zhǔn)確刻畫(huà)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(duì)資料進(jìn)行成像處理,更有利于提高偏移成像精度[10-12]。處理過(guò)程中對(duì)偏移角度、偏移孔徑進(jìn)行了認(rèn)真的測(cè)試。通過(guò)對(duì)目標(biāo)線的共反射點(diǎn)道集、偏移剖面及均方根速度場(chǎng)的綜合檢查來(lái)判斷偏移速度場(chǎng)的正確性,再根據(jù)疊前時(shí)間偏移與速度分析迭代的方法來(lái)優(yōu)化均方根速度場(chǎng)、本次處理中共進(jìn)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(shí)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(duì)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(gè)參數(shù)。較小的偏移孔徑不能使繞射較好地收斂,還會(huì)使剖面的深層出現(xiàn)水平干擾。過(guò)大的偏移孔徑意味著花費(fèi)更多的機(jī)時(shí),尤其在信噪比較低的地區(qū),過(guò)大的偏移孔徑還會(huì)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(jìn)行認(rèn)真的試驗(yàn),確定適合本地區(qū)的偏移孔徑。此次試驗(yàn)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(shí)間偏移剖面對(duì)比圖。通過(guò)試驗(yàn)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(shí)間偏移剖面對(duì)比Figure 6 Comparison of line FC-C12 different migration aperture prestack time migration sections

2.4.2 偏移角度對(duì)成像效果的影響

偏移角度是疊前時(shí)間偏移中的一個(gè)重要參數(shù),偏移角度是指偏移成像過(guò)程中保留的最大角度。它一方面限制了偏移算子的空間擴(kuò)展范圍,另一方面也對(duì)偏移算法起了很大的影響。通過(guò)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(yàn)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(duì)比圖通過(guò)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(shí)間偏移剖面對(duì)比Figure 7 Comparison of line FC-C12 different migration angle prestack time migration sections

2.4.3 去假頻距離對(duì)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(guò)偏移假頻參數(shù)試驗(yàn),最后采用去假距離為5m。圖8為疊加時(shí)間剖面和疊前時(shí)間偏移剖面,從圖中可以看到疊前時(shí)間偏移剖面構(gòu)造歸位準(zhǔn)確,由于實(shí)現(xiàn)了共反射點(diǎn)的疊加,反射波同相軸能量更強(qiáng),信噪比更高。

圖8 FC-C10線疊加時(shí)間剖面(上)和疊前時(shí)間偏移剖面(下)對(duì)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(duì)比分析

從圖9可以看出,運(yùn)用高精度成像處理技術(shù)重新處理后的剖面相對(duì)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(diǎn)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(duì)比Figure 9 Comparison of primary processing (upper)and reprocessing (lower)migration sections

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析工區(qū)原始資料、地質(zhì)任務(wù)要求、詳細(xì)的試驗(yàn)處理,確定了有針對(duì)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(guò)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(qiáng),最終剖面能客觀真實(shí)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(kāi)展資源潛力評(píng)價(jià)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。

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