转换波静校正是三分量地震数据处理中的关键问题之一, 直接影响到最终成像的质量, 较好的方法是采用折射静校正和高程校正相结合的处理技术, 对转换波地震数据的炮点和接收点分别按P波、S波速度进行了高程静校正试验。

通过查看原始单炮数据, 采用折射波静校正方法。首先采用逐炮手动拾取初至, 计算出静校正量后, 再把静校正量应用到单炮上, 再次拾取初至、计算静校正量, 经过多次循环后拾取的初至差值更小, 这样拾取的初至精度会更高, 多次循环后, 静校正的问题得到良好的解决。根据地表的高程, 按照选取最高点的高程为静校正的最终基准面的原则选取最终基准面, 把折射波静校正计算过程中对速度模型建立时选取的优势速度作为替代速度。图1为折射波静校正的效果对比, 可见折射波静校正后的单炮同向轴更光滑、连续性更好, 初至也得到了良好的校平。

图1

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	图1 地震数据静校正前(左)后(右)处理效果

转换波静校正分为炮点静校正和检波点静校正两个处理过程。转换波的炮点静校正量采用P-P纵波炮点静校正量的计算方法; 转换波的检波点静校正量计算比较繁琐, 一般采用P-P纵波检波点静校正量乘以一定的倍数N, 其中N为大于1的数值, 具体数值需要多次处理试验对比测试。测试方法主要是看单炮记录上转换波同相轴的校正情况, 还要结合单炮上的面波是否成线性且光滑的现象, 确定几组N后, 分别进行剖面叠加, 对比剖面效果来确定最终的N值。

羌塘盆地三分量地震探测数据包括z、SH转换波和SV转换波分量。分析三分量地震数据的原始记录, 其波场类型比较丰富, 包含有效的反射纵波和转换波, 干扰噪声主要为声波、面波、直达波和随机噪声等。此外, 在SH和SV转换波地震原始记录的波场中存在较强的纵波分量, 在P-P纵波记录的波场中也包含了部分转换波的信息, 因此需要对三分量地震数据进行去噪、分离等处理, 提取出有效的反射纵波和转换波信息。

三分量地震资料处理主要是采用了帕拉代姆公司的Focus5.4地震资料处理系统。噪声衰减普遍基于预测原理, 即在F-X 域中, 地震数据将分为沿x 方向可预测和不可预测部分, 相干同相轴(包括信号和规则噪声)是可预测的, 而随机噪声是不可预测的。通过对三分量地震原始数据的波场记录进行分析, 干扰因素主要包括:随机噪声干扰、影响多道的单频噪声干扰、低频低速的面波干扰、线性的相干噪声干扰等。针对这些具有强振幅的干扰噪声, 可采用相应的技术进行去噪处理。随机噪声是非相干的、频带较丰富, 常规的频率滤波、视速度滤波难以对其衰减, 采用高能压噪处理技术、t-f域时变滤波、带限噪声压制技术等联合去噪方法, 能够较好地衰减随机噪声干扰, 提高地震记录的信噪比。

采用高能压噪处理技术, 是在炮集记录上以道数和时间段为边界设置窗口, 对窗口内所有的波形进行能量均衡, 衰减局部强振幅的能量团, 去除随机噪声的干扰。可以通过调节道数的多少和时间段的长短来改变窗口的设置, 也可以在不同的记录时间分段进行处理。带限噪声压制技术是通过频率分段对不同频率范围内的噪声进行衰减, 随机噪声频带是有限的, 一般与有效信号的频带重叠, 如果简单地过滤噪声频带可能导致有效信号带宽损失。因此, 可以定义较窄的频带滤波范围, 通过横向预测分解为信号分量和噪声分量, 达到衰减随机噪声的目的。

叠前去噪的重点是相干噪声的压制, 进行波场分离。采用了压制相干噪声效果较好的方法, 包括低频阵列滤波技术、倾角滤波压噪处理技术、局域倾斜叠加等方法, 几种去噪、分离技术配合使用, 能够有效地衰减面波、直达波、震源干扰波等相干噪声(图2)。

图2

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	图2 地震单炮记录去噪处理效果 a— P-P去噪前记录; b— P-P去噪后记录; c— P-SH去噪前记录; d— P-SH去噪后记录

低频阵列滤波技术是消弱炮集记录地滚波干扰的有效手段, 是通过低速、低频带进行滤波的去噪技术。首先分析出面波干扰的低速度和低频带范围, 把炮集记录从时间— 空间域转换到频率— 空间域, 去除低速、低频的噪声干扰, 保留的部分再反变换回时间— 空间域即为去噪后记录。低频阵列滤波方法从低频和低速两个方面对干扰因素进行界定和衰减, 能很好地保留下高频、高速的有效信息, 可适用于消除与信号频带相重叠的低速规则干扰波, 去噪效果较好。

倾角滤波压噪技术也称为视速度滤波, 是有效的二维滤波处理技术, 可用于多种抽道集记录, 对线性干扰进行压制。这种方法首先对噪声的频率和视速度进行分析, 根据其频率和视速度特征在干扰波的优势频段内分组建立噪声模型, 然后从原始资料中将噪声减去, 这样消除的噪声都集中在干扰波覆盖的区域, 其他部分不受影响。倾角滤波不仅可以压制视速度较低的线性干扰, 也适用于消除视速度较高的折射波等线性噪声, 对正、负低视速度的干扰都有较好的滤波效果, 但同时采用正、负高速滤波会产生严重的混波作用, 处理流程中应尽量避免使用。

去噪处理后三分量地震单炮记录质量明显改善, 数据的信噪比较高。纵波分量经过去噪处理后, 强振幅的声波、随机噪声被压制, 面波、直达波、低速波等线性干扰得到有效衰减, 在200~1 000 ms之间, 多层反射波同相轴振幅增强、连续性较好, 经过速度扫描、叠加处理, 得到z分量的叠加剖面。图3a是SH分量在去噪处理之前按照纵波速度叠加的效果, 剖面中强振幅倾斜同相轴与z分量剖面对应, 说明存在P-P波分量泄露, SH分量经过去噪处理后, 再按照纵波速度进行叠加得到图3b所示剖面, 处理效果很明显, 对波场记录中的纵波分量进行了有效分离。

图3

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	图3 P-SH分量叠加处理试验去P-P泄露效果对比 a— 去噪处理前叠加剖面; b— 去噪后叠加剖面

三分量地震数据经过叠前去噪处理后, P-P纵波分量可以按照常规反射地震数据处理流程, 依次进行CMP道集抽取、速度扫描、叠加、叠后去噪等处理。但对于SH、SV分量转换波数据, 由于转换波的上、下行波的不对称, 使得即使在水平均匀层状介质中, 转换波的转换点的水平位置也不在炮检中点, 其转换点偏离中心点的水平距离随着炮检距、反射层的深度以及横、纵波速度比的变化而变化。按照常规的抽道集方法无法实现转换波共反射点的叠加, 要把CMP叠加技术应用到共转换点道集(CCP道集)并实现真正的CCP叠加, 必须先解决CCP道集的抽取问题, 这也是转换波处理与常规纵波处理的一个最主要的差别。

由于共转换点道集的检波点分布是不均匀的, 因此抽取CCP道集时采取拟合的方法, 拟采用下列公式计算共转换点的位置

xccp=xsht+(xrec-xsht)1.01.0+1.0γyccp=ysht+(yrec-ysht)1.01.0+1.0γ

其中:γ 为速度比v_p∕ v_s, x_rec和y_rec为接收点的位置坐标, x_sht和y_sht为激发点的位置坐标。从转换波的共转换点计算公式来看纵横波速度比γ 在很大程度上决定了CCP的位置, γ 定义的不同, 计算出的值不同, CCP的位置也就会不同, 叠加以后的效果相应的会有差异。在抽取CCP道集之前, 首先要对纵横波速度比值进行估算, 可以通过野外小折射、横波调查、测井、视速度等估算纵波、横波速度, 经过纵波资料CDP道集的速度分析, 一般获取的纵横波速度比较准确, 采用估算的纵横波速度比计算出共转换点CCP的位置。按上述方法对转换波炮集记录进行选排, 可得到P-SH和P-SV转换波的CCP道集记录。抽取的共转换点道集的形态不同于纵波的CDP道集, 存在较明显的差别, 共转换点的覆盖次数是不均匀的、存在变化, 转换点之间的道间距也不相同。

转换波CCP道集的速度分析是在纵波CDP道集速度扫描的基础上进行的, 先对P-P纵波分量数据进行扫描叠加, 得到二维的纵波叠加速度库, 在此基础上, 再对CCP道集进行v_s扫描。即输入纵波速度库, 采用人机交互方式迭代拾取不同的v_p/v_s比值, 对转换波CCP记录从浅到深进行转换波动校正。当同相轴被校正时, 该比值即为所求, 进而得到转换波叠加速度。

利用所求的v_s再重新抽CCP道集, 再继续进行CCP叠加速度分析, 反复迭代以求得较高精度的转换波叠加速度。一般来说需要两至三次的修正就可以找到正确的纵横波速度比值。利用拾取到的速度对CCP道集进行动校正、叠加处理, 可分别得到SH分量和SV分量的转换波时间域叠加剖面。

在地层结构复杂的情况下, 地震数据叠加得到的时间剖面并不能真正地反映地下地质的构造形态, 需要进行偏移归位处理, 该方法是提高地震记录横向分辨率的有效手段。偏移处理不仅能使倾斜反射归位到真正的地下位置, 而且有助于干涉带自动分解, 使绕射波自动收敛, 从而提高地震记录的信噪比和分辨率, 得到地下界面清晰的地震图像。

采用克希霍夫叠后偏移方法对三分量地震数据进行偏移处理试验, 得到了时间域叠后偏移剖面。z分量叠加剖面和叠后偏移剖面对比如图4所示, 绕射波经过偏移处理后得到很好的收敛, 倾斜同相轴向上倾方向移动、倾角变陡, 将反射波和绕射波从其视位置归位到产生它们的反射界面和绕射点上, 部分干扰得到分解或收敛, 改善了反射波同相轴的连续性, 振幅能量有所增强, 断点和褶皱比较清晰, 提高了空间分辨率, 偏移剖面真实的反映了地下构造形态。

图4

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	图4 P-P分量叠加剖面与偏移剖面对比

对于同深度的目标地层, 既可能是P波的反射界面, 又可能是产生横波的转换界面, 由于v_p和v_s的速度不同, 反映在时间叠加剖面上, 表现为纵波和转换波的双程旅行时不对应。较好的处理方法是采用深度偏移处理技术, 分别把纵波、转换波时间域叠加剖面转换到深度域内, 使不同类型的z分量、SH和SV分量有效信息处理后具有相同的成像结果, 以便于剖面层位的对比解释。由于对转换波资料的深度偏移处理技术还不成熟, 此次仅在时间域内对三分量地震数据叠加时间剖面进行了对比研究。

目前纵波和转换波时间匹配主要还是采用人工拾取特征反射层位, 对振幅进行标定, 然后进行自动压缩拉伸处理。

截取z分量叠后偏移剖面0~2 000 ms, 与SH、SV分量偏移剖面的0~3 000 ms按纵横波速度比压缩成对应于z分量的时间剖面, 成像结果如图5所示。从三分量偏移成像剖面对比来看, SH和SV剖面有差异, 两个剖面上的构造形态与z分量剖面能够对应。

图5

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	图5 P-SH分量和P-SV分量偏移剖面对比

(1)z分量偏移剖面上300 ms的强振幅反射同相轴对应SH、SV剖面上500 ms处的目的层, 两者形态相似。

(2)z分量剖面上600 ms处的倾斜反射同相轴对应SH、SV剖面上1 000 ms位置的倾斜反射同相轴。

(3)剖面上箭头所指位置, z分量偏移剖面显示的断点和褶皱清晰, SH和SV偏移剖面显示的断点、褶皱与z剖面对应性较好。

(4)SH和SV分量偏移剖面浅部信息丰富、信噪比较高, 但在1 200 ms后的深层, 叠加、偏移成像效果差, 倾斜的构造特征不太明显。