煤系气地震勘探多次波分析及压制策略

　　摘要:鄂尔多斯盆地北部多次波异常发育，严重影响中深部目标层地震资料的信噪比，给地质解释及煤系气赋存特征研究带来很大的困难。通过分析某研究区的原始资料，结合地层特点，总结了多次波成因、类型和特征，采用多道预测反褶积、高精度Radon变换、F-K滤波的优化组合策略取得了满意的多次波压制效果，提高了目标层地震资料的成像质量。

　　关键词:鄂尔多斯盆地北部;多次波;多道预测反褶积;高精度Radon变换;F-K滤波

　　矿产地质论文范文：深部矿产资源地质勘查中问题及对策分析

　　摘要：矿产资源作为一种基础资源，支撑着各项工程建设的。然而，目前我国的深部矿产资源地质勘查工作还存在较多的漏洞和缺陷，为了解决这些问题，本文将对深部矿产资源地质勘查工作进行深入的分析，结合实际给出改进措施，希望能够为矿产资源的开发贡献一些力量。

　　关键词：深部矿产资源;地质勘查;问题;改进措施

　　0引言

　　鄂尔多斯盆地北部地区蕴含着丰富的煤系非常规天然气资源，上古生界太原组和山西组的煤系源岩是非常规气藏的主要烃源岩，主要产气层位即为上古生界太原组、山西组及石盒子组[1-4]。由于三叠系以上的浅中地层存在多个强反射界面，不仅对下伏地层的有效反射有一定的屏蔽影响，而且产生了多组强能量多次波。多次波严重干涉太原组—石盒子组地层的有效反射波，加上石盒子组内部缺乏明显的反射界面或反射界面较弱，造成该区段地震资料信噪比差，根本不能有效进行地质构造解释及含气性研究。为此，探索一套有效压制多次波技术，确保目标层地震资料的成像质量，是该地区地震资料噪声压制的重点及难点。在地震勘探中，多次波被公认为一种很难去除的干扰波，压制多次波一直是国内外地震资料处理中的一个难点。

　　长期以来，地球物理学家研究出多种压制多次波的方法，大致可以分为两大类:①基于运动学特征的滤波法，主要利用一次波与多次波的特征差异压制多次波，包括预测反褶积、高精度Radon变换、F-K滤波、加权叠加等;②基于波动方程的预测减去法，主要通过波动理论从地震数据中预测出多次波模型，然后将其从地震数据中自适应减去，包括SRME技术、波场延拓法、逆散射方法等[5-7]。

　　预测减去法主要用于海洋地震资料，压制自由表面多次波[8-9];滤波法可用于陆地与海洋地震资料，压制各类层间多次波。针对鄂尔多斯盆地北部某研究区多次波的特点，采用多道预测反褶积、高精度Radon变换及F-K滤波的优化组合策略，不仅有效地压制了多次波，提高了资料的信噪比，而且较好地保持波组原有的相对关系，具有一定的保幅性和保真性，为后续开展地质构造解释及煤系气赋存特征研究奠定了基础。

　　1多次波发育特点

　　在地震勘探中，产生多次波的基本条件是地下具有良好的强反射界面，这类界面包括基岩面、不整合面、火成岩界面和其他强反射界面(如煤层、石膏层、岩盐、石灰岩)等[10]。震源激发的地震波通过地下岩层向下传播，当遇到强反射界面时，会产生能量很强的反射波，反射波在上行过程中遇到上覆强反射界面，可能再次反射后向下传播，如此往返就形成了多次反射波。多次波有着不同的类型:根据反射周期分为长周期多次波与短周期多次波;根据下行反射界面分为自由表面多次波和层间多次波[9];根据传播路径分为全程多次波、短程多次波、微屈多次波、虚反射[10]。在地震勘探中，自由界面是空气与水层或空气与地表的分界面，陆地上由于表层结构不稳定，一般不会产生自由表面多次波，当地下有强反射界面时，会产生层间多次波[11]。虚反射常见于海洋地震勘探中，全程多次波、短程多次波、微屈多次波在海洋与陆地地震勘探中均存在。

　　(1)全程多次波。地震波在地下某深度界面发生反射，上行至自由界面又向下反射，到达地下同一界面再次发生反射，来回一次或多次，为全程多次波。(2)短程多次波。地震波在地下某深度界面发生反射，上行至自由界面又向下反射，然后又在某一较浅的界面发生反射。或者地震波在某一较浅的界面发生反射，上行至自由界面又向下反射，下行至地下某深度界面发生反射。(3)微屈多次波。地震波在地下几个界面间发生多次反射，或在一个薄层内发生多次反射。(4)虚反射。震源在某深度激发，一部分能量向上传播，上行至自由界面发生反射下行而形成的一种特殊波，这类波又称鬼波，常见于海洋地震勘探中。研究区位于鄂尔多斯盆地北部，处于伊盟隆起与伊陕斜坡交界处，属高原半沙漠地貌特征，大部分地区被第四系风积沙覆盖。

　　浅部第四系低速带与降速带的分界面以及新近系降速带与白垩系高速层的分界面是2个强反射界面，中部侏罗系的多套煤系地层以及深部石炭—二叠系煤系地层也皆是一套能量强、连续性好的强反射界面。因此，研究区内产生层间多次波的界面主要有:①浅层的2个强反射界面之间;②侏罗系多套煤系层与浅部强反射界面之间;③侏罗系每套煤层之间;④侏罗系煤层和上覆地层之间;⑤石炭—二叠系煤层和上覆地层之间。这些强反射界面产生了具有来源可能性多、周期性差、横向分布变化快的非常复杂的层间多次波。这些层间多次波包括长周期多次波与短周期多次波。由于这些复杂多次波的存在，严重影响研究区侏罗系下方三叠系、二叠系和石炭系等层系地震资料的信噪比及成像效果。

　　2多次波的识别方法

　　陆地地震资料中的多次波特征不如海洋中的多次波明显，且不易识别。由于陆地上低降速带的存在以及激发接收条件的变化，使得原始记录上通常存在各种类型干扰波，不同记录信噪比存在差异等，这些因素影响多次波的识别。在干扰波发育的低信噪比地区识别多次波，首先要对全区资料进行调查筛选，寻找多次波特征明显的道集，再采用不同的模式对该处多次波进一步分析研究、归纳总结，最终才能达到准确识别多次波的目的。研究区大部分地区被第四系风积沙覆盖，多台可控震源同时激发，导致单炮记录上各种干扰波极其发育。

　　800ms以上(即侏罗系以上地层)没有明显的有效反射波组，多次波在单炮记录上除了低视速度，周期性特征表现不明显，仅在极少数信噪比较高的速度谱上或局部信噪比高的速度扫描剖面上周期性特征较明显。通过对区域地质、钻井、道集、速度分析和速度扫描等资料进行综合分析，从反射特征、速度特点和构造形态等方面识别多次波，掌握地震数据中多次波的特性，为有效压制多次波提供依据。

　　2.1单炮记录识别多次波

　　根据钻井及区域地质等资料的综合分析，研究区地层平缓，速度呈正梯度分布，即在单炮记录上，一次波由浅至深的视速度应递增，同相轴向下弯曲形态趋于平缓。A、B、C、D、E、F处的波组视速度分别为2750，3000，3300，2550，1750，3750m/s。显然，在单炮记录零偏移距时间1100～1900ms，出现D、E两组视速度反转的波组，2组波比上覆波组的视速度低且同相轴形态更弯曲，可以断定D、E所在的波组为多次波。

　　2.2速度分析识别多次波

　　速度分析是识别多次波最直观有效的方法，包括速度谱及CMP道集分析。由于多次波是上覆地层的多次反射，而一次波是当前地层的反射，所以多次波速度通常会小于相同时间的一次反射波速度，在速度谱上表现为低速特征。从速度谱能量团的分布特征上很容易区分一次波与多次波，且基本可以确定多次波来源于什么时间的上覆地层。CMP道集用一次波速度进行动校正，根据同相轴的形态特点也容易区分一次波与多次波。黑实线为一次波的叠加速度函数。黑实线的左侧出现了几组近似垂直的低速能量团，低速能量团表现出周期性特征，这是多次波的速度能量团，这些多次波基本是纵向上与黑实线速度函数相交处层位的多次反射。用一次波速度动校正，一次波由于校正速度合适同相轴被拉平，多次波则由于校正速度大其校正量不足而同相轴呈现向下的弯曲状。

　　2.3速度扫描识别多次波

　　因多次波是地震波向下传播至强反射界面时产生的，通常在时间上具有周期特性。当用某个强反射层的速度进行扫描，剖面上强同相轴下方将存在与其形态一致、出现时间大约是其2倍的反射同相轴时，就可以断定该组同相轴为多次反射波。在600ms与1200ms处出现了2组强水平同相轴，这是浅部白垩系顶界面的多次反射。由于600ms与1200ms处的一次反射波能量弱，多次波能量占主要成分，多次波特征明显，特别是1200ms区段多次波基本覆盖了有效反射波。其他时间段受强反射一次波的干涉影响，多次波特征不明显。

　　3组合压制多次波

　　为了有效压制多次波，需要根据实际资料中多次波的特性，选择相应的压制手段。由于每种压制方法都有自己的局限性和适用条件，以及不同勘探区地质构造的复杂性及多次波的多样性，单一方法不可能同时对所有类型的多次波压制有效，或某种多次波采用单一方法难以去除，通常压制多次波需要多种方法组合使用，才能达到突出一次波的目的。本文探讨了多道预测反褶积、高精度Radon变换及F-K滤波3种方法的适用条件及优点，并对3种多次波压制技术进行优化组合，利用鄂尔多斯盆地北部某研究区地震资料，对组合方法压制多次波进行了应用研究，取得了较好的处理效果。

　　3.1压制多次波方法研究

　　多道预测反褶积是基于多次波的周期性特点压制多次波，其本身是一种反褶积方法，能够压缩地震子波，提高时间方向的分辨率[12-14]。这种方法适合短周期和近炮检距的多次波，对远炮检距及长周期的多次波压制效果不理想。多道预测反褶积的关键参数:组合道数、预测步长、算子长度、白噪系数。由于陆地上多次波具有多样性和较差的规律性，在地震资料处理中，参数需要反复试验，根据道集及剖面的叠加效果来判断参数是否合理。高精度Radon变换是利用多次波和一次波的时间差异来压制多次波，具有大时差的多次波在Radon域与一次波可以实现较好的分离[15-17]，多次波能够被有效压制。

　　用一次波速度动校正后的CMP道集进行抛物线Radon变换，将CMP道集从t-x域变换到τ-p域，通过定义切除函数，在Radon域切除多次波，切除处理后的数据再经过Radon反变换，就可以得到多次波压制后的t-x域数据。高精度Radon变换运用抛物线聚焦，由于中远道多次波及长周期的多次波与一次波的时差较大，同相轴动校正后接近抛物线。因此，这一方法压制中远道多次波及长周期的多次波特别有效。F-K滤波是利用多次波和一次波的速度差异来压制多次波[18-20]。通常用介于一次波与多次波之间的中间速度对道集进行动校正，一次波校正过量，同相轴上翘;多次波校正不足，同相轴下弯。

　　将动校正后的道集从时间—空间域变换到频率—波数域即F-K域，一次波和多次波在F-K域内被分离到2个不同的区域中，利用多边形滤波器去除多次波而保留一次波，从而达到压制多次波的目的。F-K滤波运用线性聚焦，在F-K域可以灵活拾取多边形，形成多边形滤波器。F-K滤波可在不同的道集进行多次波压制，对动校正后时差小及抛物线特征不明显的多次波可以灵活去除。

　　3.2组合压制多次波效果

　　在压制多次波前需要先去除其他类型干扰波，有利于突出多次波特征，便于多次波压制。面波、声波等干扰波被衰减，在炮域采用多道预测反褶积压制短周期多次波。近道短周期多次波得到压制，长周期多次波还有残留，在CMP域采用高精度Radon变换压制时差大、抛弧线特征明显的多次波。强能量、抛弧线特征明显的长周期多次波被压制，仍然残留抛弧线特征不明显的多次波。在炮域采用F-K滤波压制抛弧线特征不明显的残留多次波，按分时、分域、分速、分频的模式精细进行。组合压制多次波后，同相轴连续性变好，波组形态自然。采用组合技术逐步压制多次波后，特别是F-K滤波后的剖面，1100～1900ms区段多次波压制更加彻底，同相轴的连续性明显变好。

　　4结论

　　(1)层间多次波的压制方法，多是基于多次波的周期性和可分离性。陆上地震资料采集一定要做好多次波的调查工作，根据多次波的发育特点，采用合理的排列长度，为室内多次波压制创造条件。排列长度过短，无法分离有效波与多次波，基于时差理论的滤波法作用被限制，多次波就很难去除。(2)在地震资料处理过程中，需要根据资料特点采用合适的方法正确识别多次波，了解多次波的特点及区域分布情况，采用针对性处理技术做好分区、分时、分步压制多次波。

　　(3)在压制多次波前做好静校正和其他干扰波的压制，有利于突出多次波形态和特点，有助于分离压制多次波。(4)根据多次波压制方法理论及资料的实际情况，进行充分的试验工作，寻求合理的组合压制技术。

　　参考文献(References):

　　[1]康玉柱.中国非常规油气勘探重大进展和资源潜力[J].石油科技论坛，2018(4):1-7.