地震數(shù)據(jù)規(guī)則化處理技術(shù)在煤炭勘探中的應(yīng)用

地震數(shù)據(jù)規(guī)則化處理技術(shù)在煤炭勘探中的應(yīng)用

1cmp道集的不符性傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法采用“公共面”疊加方法，將工作區(qū)域中的網(wǎng)格劃分為許多規(guī)則面，并將中心落在同一個(gè)面上的地震記錄軌跡視為“公共中心”，形成cmp道路組。在陸地地震勘探中,常常遇到因地面障礙而不能施工的情況,這時(shí)就不得不沿著彎曲的測線進(jìn)行觀測。有些施工困難區(qū),只能采取所謂變觀的施工方法:改變檢波線方向,同時(shí)將炮點(diǎn)集中布設(shè)在易于施工處。這時(shí),在一些面元上炮檢距和觀測方位角不是有規(guī)律性的漸變,而是向兩個(gè)方向集中,要么偏于大炮檢距,要么偏于小炮檢距,形成了無主施工方向的三維觀測。這就產(chǎn)生了一系列問題:形成的CMP道集是不規(guī)則分布的,三維網(wǎng)格并非正交,網(wǎng)格大小也不一致;二維CMP單元大小不一,位置也不在所設(shè)計(jì)的一條直線上。對于傾斜地層,由于面元內(nèi)的各中心點(diǎn)反映著來自不同方位的反射信息,所提取的共面元道集更不能反映所采集資料的真實(shí)方位,加劇了CMP分布的不規(guī)則性;反射點(diǎn)不能保證落在設(shè)計(jì)的面元中,地表覆蓋次數(shù)分布不均勻,炮檢距分布規(guī)律性差。這樣共面元道集內(nèi)的各道不再滿足拋物線型的時(shí)距關(guān)系,因此在后續(xù)的水平疊加中很難實(shí)現(xiàn)同相疊加。不同時(shí)期的地震勘探測線方向可能不同,地震資料的連片處理中也涉及到地震數(shù)據(jù)規(guī)則化的問題。這就要求對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化處理,將非規(guī)則空間的地震測量數(shù)據(jù)內(nèi)插成規(guī)則空間采樣的三維數(shù)據(jù),改善道集內(nèi)偏移距分布,調(diào)整覆蓋次數(shù)的分布,以適應(yīng)后續(xù)處理要求?；诜e分求和的DMO疊加和疊前偏移方法對空間采樣的要求更高?？碧絽^(qū)不規(guī)則的偏移距分布會(huì)造成地下樣點(diǎn)的照明不足或照明過量,使旅行時(shí)曲面上的振幅分布不均勻,繞射求和時(shí)不能進(jìn)行有效的相干干涉,從而導(dǎo)致疊加和偏移后抽取的共成像點(diǎn)道集振幅失真,或產(chǎn)生噪聲;速度分析要求道集偏移距分布合理,不規(guī)則的偏移距分布必然影響速度分析精度;各種去噪方法的使用條件均要求在規(guī)則的模型下,非規(guī)則的數(shù)據(jù)也必然影響去噪效果;不規(guī)則的地震數(shù)據(jù)還帶來頻率成份的損失、波組特征變差、非地質(zhì)原因的振幅橫向變化、AVO特征曲線畸變、斷層斷點(diǎn)模糊不清、出現(xiàn)“采集腳印”等現(xiàn)象。煤炭地震勘探深度一般較淺,接收道距小,有效偏移距范圍窄,加之工礦區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜,很難按照設(shè)計(jì)的測線施工,炮點(diǎn)、接收點(diǎn)分布不規(guī)則現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)數(shù)據(jù)空洞現(xiàn)象,常規(guī)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果常常出現(xiàn)難以理解的現(xiàn)象?？梢哉f一些陸地煤炭地震勘探數(shù)據(jù)不規(guī)則程度不亞于海上拖纜施工造成的數(shù)據(jù)不規(guī)則情況。因此,煤炭地震勘探同樣需要對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化處理。2面元規(guī)則化技術(shù)疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)能夠在一定程度上改善數(shù)據(jù)網(wǎng)格不規(guī)則帶來的偏移距分布、覆蓋次數(shù)不規(guī)則造成的種種處理問題,從而彌補(bǔ)源自野外采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)缺陷。由于存在多次覆蓋,而使得地震反射數(shù)據(jù)具有額外的可預(yù)測性,可以利用各種方法對其進(jìn)行規(guī)則化。傳統(tǒng)面元規(guī)則化處理主要采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)面規(guī)則化等技術(shù)。靜態(tài)規(guī)則化方法為了保證振幅保真,只是丟掉冗余地震道,沒有考慮面元中的缺道問題,因此覆蓋次數(shù)仍然不均勻,一般適用于偏移距分布較均勻、冗余覆蓋次數(shù)高的數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)面元規(guī)則化方法是海上三維拖纜地震資料常規(guī)規(guī)則化處理方法,對于缺失道修補(bǔ),該方法不是通過地震道插值而是在丟掉冗余道的同時(shí)向相鄰面元借道,在一定距離內(nèi)補(bǔ)齊缺失道,基本能夠達(dá)到覆蓋次數(shù)均勻的目的,可以有效地減小偏移噪聲,但由于借道是直接對炮點(diǎn)、反射點(diǎn)、接收點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行平移,因此振幅信息存在誤差。煤炭地震勘探一般覆蓋次數(shù)低,面元小,上述規(guī)則化方法效果均不明顯,我們借鑒同濟(jì)大學(xué)辛可鋒的方法,他根據(jù)Canning(1996)提出的利用DMO實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)規(guī)則化的方法和Biondi(1998)提出的三維疊前地震數(shù)據(jù)方位角校正方法,從方位角校正的角度入手,利用DMO和DMO3道集規(guī)則化處理某勘探區(qū),賦存侏羅系煤系地層,主采煤層埋深僅400多m,數(shù)據(jù)采集采用8線16炮束狀觀測系統(tǒng),最大炮檢距560m,設(shè)計(jì)覆蓋次數(shù)24次。施工區(qū)地面條件復(fù)雜,在僅有3km如果檢查不同偏移距的CMP分布,就可以看出偏移距的真實(shí)情況,圖3分別是偏移距0~100m,100~200m,200~400m對應(yīng)的CMP分布圖,顯然,中小偏移距出現(xiàn)了較多的空洞,而較大偏移距空洞現(xiàn)象少,反映出中小偏移距數(shù)據(jù)有較多缺失,在建筑物附近覆蓋次數(shù)低的地方大偏移距道貢獻(xiàn)多,中小偏移距道少。如果大偏移距道因動(dòng)校拉伸畸變被切除,也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)空洞,盡管看上去總的CMP覆蓋連續(xù)。更重要的,偏移距分布的嚴(yán)重不規(guī)則,對速度分析,DMO處理,偏移處理帶來嚴(yán)重影響。對數(shù)據(jù)規(guī)則化處理后,CMP的空間分布得到調(diào)整,缺失的偏移距某種程度上得到彌補(bǔ),圖4是規(guī)則化處理后不同偏移距對應(yīng)的CMP分布圖,中小偏移距缺失造成的數(shù)據(jù)空洞范圍明顯縮小,而且空洞周圍邊緣較少出現(xiàn)參差不齊現(xiàn)象,規(guī)則性變好。再看CMP位置,炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)的位置規(guī)律性差必然帶來共中心點(diǎn)位置的規(guī)律性變差,因?yàn)?共中心點(diǎn)位置是根據(jù)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的幾何位置來計(jì)算的,因此CMP網(wǎng)格大小、網(wǎng)格位置來回變化,并非按我們的設(shè)計(jì)點(diǎn)位和大小分布。事實(shí)上道集分選及后續(xù)處理均是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的,因而對處理結(jié)果的影響是可想而知的。經(jīng)過規(guī)則化處理后,CMP網(wǎng)格大小、網(wǎng)格位置規(guī)則性明顯變好,網(wǎng)格大小趨于一致,位置分布趨于我們期望得到的點(diǎn)和線的方向,見圖5規(guī)則化處理前后CMP點(diǎn)位置對比圖。規(guī)則化處理不僅僅是幾何意義上的調(diào)整,還要求保持地震波的振幅特征,圖6是兩組道集在規(guī)則化處理前后的效果對比,可以看出振幅特征得到保持。圖上部是偏移距顯示,左邊的原始道集偏移距跳躍幅度小,因此規(guī)則化處理后偏移距規(guī)則性較好,幾乎接近一條直線;右邊的原始道集偏移距跳躍幅度較大,規(guī)則化處理后偏移距規(guī)則性變好,但跳躍只是部分得到改善。規(guī)則化處理后,遠(yuǎn)近道缺失的偏移距在某種程度上得到彌補(bǔ),速度分析的精度自然也會(huì)得到提高,后續(xù)的處理效果自然變好。圖7是規(guī)則化處理前后疊加剖面對比,由于偏移距過大被切除的淺層同相軸規(guī)則化處理后得到部分彌補(bǔ),中深層同相軸連續(xù)性也有所改善,信噪比得到提高。圖的上部是疊加次數(shù)曲線,顯示規(guī)則化處理后疊加次數(shù)有一定的提高。4cmp的調(diào)整不是目的及目的,而是采集本文通過疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化處理,對CMP的空間位置進(jìn)行調(diào)整,使之趨于規(guī)則分布,數(shù)據(jù)網(wǎng)格大小更一致,CMP分布趨向直線化,缺失的偏移距得到一定的彌補(bǔ),更符合數(shù)據(jù)處理對觀測系統(tǒng)的要求。處理后的數(shù)據(jù)保持了原來的振幅特征,時(shí)間剖面的信噪比得到提高,數(shù)據(jù)規(guī)則化處理效果明顯。需要指出的是,數(shù)據(jù)規(guī)則化處理對CMP空間位置的調(diào)整、對缺失偏移距的彌補(bǔ)只是在某種程度上的,并不能完全將CMP調(diào)整到規(guī)則的網(wǎng)格上(圖5可說明),也不能彌補(bǔ)所有缺失的偏移距(比較圖3和圖4,圖6也說明這一點(diǎn))。因此,野外數(shù)據(jù)采集中,要盡可能按照規(guī)則設(shè)計(jì)施工,即使迫不得已變觀也要盡可能控制變觀的幅度,不至于出現(xiàn)大的位置變化和偏移距缺失,炮點(diǎn)盡量均勻布設(shè),避免扎堆,接收線彎曲的幅度要緩,避免擠到一塊,否則將會(huì)使觀測特性變得很差,嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)處理效果。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,煤炭地震勘探越來越多地向地表?xiàng)l件復(fù)雜區(qū)展開,限于煤炭地震勘探小道距,低覆蓋的情況,為克服地表障礙物的影響,施工時(shí)不得不大量采取變觀的生產(chǎn)方法,直線觀測變?yōu)檎劬€觀測,炮點(diǎn)不能按設(shè)計(jì)點(diǎn)位布設(shè),導(dǎo)致