煤层下部地层地震成像研究_张宪旭.pdf

第43卷第2期 2015年4月 煤田地质与勘探Vol. 43 No.2 Apr. 2015 COALGEOLOGY multiple wave attenuation; suppress surface wave; amplitude recovery 地震勘探中，煤层上覆地层成像一般较好，顶 板围岩解释能取得较满意的结果，而下部地层则很 难取得好的成像效果，解释更无从下手。煤层下部 地层成像效果不佳的原因主要为煤层的强烈屏蔽 作用，造成下部地层成像质量不佳；煤田勘探目标 是查明煤层的构造，野外施工只考虑煤层成像的需 要，对煤层下部地层成像重视不够。本文在现场采 集资料的基础上，通过改进资料处理中的一些环节， 以期提高煤层下部地层成像的效果。 1 问题的提出 以内蒙地区某煤田三维地震勘探资料为例，对 煤层下部地层成像的具体方法进行研究。该勘探区 属于低山丘陵区风积地形，表层由第四系冲积砂砾 层、风成沙及古近系教土构成。基底为燕山早期火 成岩侵入形成。基底以上，地层依次为泥盆系、株 罗系、白噩系、古近系和第四系［I］；含煤地层主要 收稿日期2013-10-24 为白辈系下统巴彦花组和中下保罗统红旗组，埋深 分别为300m和700ffio 三维地震施工时采用12线8炮（深部）及12线4 炮制（浅部）线柬状规则观测系统，最大覆盖24次， 线距深部40m，浅部20m炮距深部40m，浅部 60 m；道距10m，中点放炮；排列深部720道l2x60 道），浅部576道l2x48道）；最大偏移距417m；震 源使用lkg TNT炸药井中激发；采样间隔lms。 从地质和施工参数看，面临的主要问题有 a.勘探区为风积地形，表层地层固结程度低， 对地震波吸收衰减作用强烈，导致深部反射能量偏 弱成像困难。 b.煤层和围岩波阻抗差异大，能量屏蔽作用 强，导致下部反射能量减弱，加剧了成像难度。 c.面波噪声较为发育，其噪声能量非常强，空 间分布范围呈锥形，越向深部影响范围越大。 d.煤层与地表间以及煤层内部发育多次波，由 基金项目国家科技重大专项课题（2011ZX05040-002）；国家科技支撑计划课题（2012BAK04B04 作者简介张宪旭1979一），男，陕西宝鸡人，工程师，从事地震勘探资料处理工作.E-mail zhangxianxu 引用格式张宪旭，杨光明，蔡文芮，等．煤层下部地层地震成像研究［J）.煤田地质与勘探，2015,432 83 85. ChaoXing 84 煤田地质与勘探第43卷 于排列偏短，限制了大多数压制多次波方法的使用 和压制效果。 针对以上问题，在常规处理流程的基础上，重 点对在噪声压制和振幅保真方法做改进，提高煤层 下部岩层的成像效果。 2 资料处理关键技术 从球面扩散补偿后的单炮数据（图1a）可以看 出450ms以下反射几乎完全被面波遮盖，并且面 波的振幅远大于反射，对深部成像效果影响最大。 因此，在资料处理过程中，将压制面披作为去噪的 切入点和首要任务。 2.1 面波压制 资料中面波的频率范围为8～45Hz，与有效反 射频率（20～95Hz）存在部分重叠。并且随着激发层 位的不同，面波振幅也发生变化，单一的频率滤波 方法无法将面波有效地去除［2-3）。经过试验，选用 Grisys处理系统中的自适应面波衰减方法（ATTGRO 对面波进行压制。该方法的优点是使用时频分析 的方式，根据面波和反射波在频率域分布特征、空 间分布范围和能量等方面的差异，自动检测出面波 的特性做加权压制。面波去除是在于动拾取野值、 坏道剔除、速度准确拾取、球面扩散补偿的数据之 上进行。在此之前要避免做大值压制和线性噪声衰 减，尽量保持面波的振幅和空间分布规律，这样的 压制效果比较好，不容易产生振幅畸变。使用过程 中，需要对单炮进行抽样调查，对面波的视速度做 精确的统计，求准最大视速度参数，避免对于深部 地层视速度较小的绕射波能量造成误伤。从图lb中 可以看出，其面波压制取得比较满意的效果。 nUAUnunununUAU nunUAUnununu az句，＆句 3A饨， 、Jto EF〈冒’一芷 。 100 nuoυnMAMAU UAUnununu 句，＆句3A怜 ζJ，。 mE、军」 TE b）面波去除后单炮 图l面披压制 Fig. I Surface wave suppression 2.2 煤层下部反射波能量补偿和保护 观察压制面波后数据（图lb），可以看出深部反射 能量并未随球面扩散补偿方法补偿到位，这是由于地 表固结程度低，地层对能量的吸收衰减作用强，需要 进一步做吸收补偿。数据中道与道之间也存在能量差 异，这是因为激发层位不同和检波器藕合程度不同导 致的振幅能量差异，需要进一步做地表一致性振幅补 偿（4-5］。从图2的补偿效果看（图lb是补偿前），煤层下 部反射的弱信号能量不足、道与道之间能量有差异的 问题得到了改善。需要指出的是，要避免使用自动增 益方法（AGC），特别是小窗口参数，会将深部无关的 能量提起来，对深部的偏移成像带来较大的影响f6）。 图2信号补偿和保护 Fig.2 Weak signal compensation and protection 2.3 多次波衰减 观察重新补偿后的数据可以发现，深部的能量得 到提升。但这其中包含反射和多次波，由于排列短加 之噪声的干扰，单炮中的多次波特征不明显。在速度 谱中（图3a）可以看出，500ms以下的速度并不随着 深度的增加而增加，呈现较明显的多次波特点。 a.全程多次波压制因采集时排列短，速度 差异在远道导致的时差很小，很多的多次波压制方 法无法有效地发挥作用。在这种情况下，针对全程 多次波，选用CGG处理系统中F-X域的多次波压 制方法（FKMUL）对其进行压制。该方法的优势是 在反射被遮蔽、速度无法拾取的情况下，拾取多次 波速度将道集进行动校正（NMO），在校正后的道集 上对校平的数据进行压制，从而达到压制多次波的 目的。通过对比两次迭代压制前后的速度谱图（图3 可看出，浅部煤层的全程多次波被有效地压制。 b.微曲多次波衰减除全程多次波外，因含 煤地层中有多层煤，这些煤层之间也会发育微曲 （层间）多次波。针对微曲多次波具有时间间隔小和 延续性的特点（7-8），使用时窗200ms步长23ms 的预测反榴积对其进行衰减。从图4看出，局部 微曲多次波得到一定衰减，反射的波阻特征也有 所提升。 ChaoXing 第2期 四 100 200 主300 董I古400 500 600 a）压制前 200 Loo －言400 主 500 600 张宪旭等煤层下部地层地震成像研究 飞．；凡丁ω均7引飞二 ；．；；淤；泣i引斗＼＼注；j二；；）＼ 直 图3全程多次波压制 Fig.3 Whole process multiple suppression AUAUAUAUAυA Unυnυ AUAUAUAUA V nunu ’l句414aayr3FO叮f 的E＼ EE a f-11\iil前b）压制后 图4微曲多次波衰减 Fig.4 Attenuation of microbending multiple 3 效果对比 对比两次处理的剖面（图5）可以看出，由于煤层 下部的能量得到了比较好的补偿，煤层与围岩之间 波阻特征更为突出。由于面波和多次波被有效压制， 绕射波得到保护，偏移后原先煤层下部不是很清晰 的基底古风化壳得到了较好的成像，与上覆地层的 不整合接触关系较为清晰、合理，为煤层下部围岩 的构造和隔含水情况解释提供了可靠的依据。 4结论 煤层下部地层成像不佳是多种因素叠合的结 果，需要根据实际情况进行分析，在明确问题主次 因素的基础之上分步解决。 a.面波是影响深部成像的最大因素。依据面波 的能量、空间分布和频率等特征，选择自适应压制 方法进行压制。 b.面波压制之后，深部能量不够转化为影响成 像的主因。此时需要对数据进一步做吸收补偿和地 表一致性振幅补偿。 85 100 200 由300 400 芷500 600 700 （的老数据lM丽I 100 200 300 吕400 \ 应500 苔600 700 800 900 b）重新处理giJ而 图5偏移剖面对比 Fig.5 Comparison of migration profile c.在深部能量补偿之后，多次波成为影响成像 的剩余因素。选择F-X域的多次波压制方法，拾取 多次波速度对全程多次波进行压制；使用预测反榴 积，对微曲多次波进行衰减，最终使煤层下部构造 形态在偏移剖面中比较清晰地呈现出来。 参考文献 [1］付黎明，庄新国．李建伏内蒙tr手白斐世五间房含煤盆地 煤层煤相分析［J].煤田地质与勘探，2011,393 1 6 [2］谢金峨，郭全仕，刘财，等高密点地震资料面波压制的自 适应波束方法［巧．石油物探，2009,482 111-114. [3］李文杰，魏修成，宁俊瑞，等基于频率衰减特性的面波压 制方法［几石油物探，2008,47 3 225-227. [4］王正和，崔永福，向东井控处lJl中的真振俯恢复与Q补偿 方法及应用［呵．物探与化探，2008,32 4 434--437. [5］王西文，赵帮六．地震资料相对保真处理方法研究［几石油 物探，2009,484 320-331. [6］张宪旭，强娟，杨光明，等地震资料处理中自动增益控制 方法对振阳的影响［巧，煤田地质与勘探，2012,402 82-85 [7］王学军，李虹，郭惠英，等－阿曼Amal区块地震数据中复杂 多次波的分析与压制［月石油地球物理勘探.2012, 476 894-900. [8］耐金娥，郭全仕面波和多次波干扰衰减技术的新进展［C］／／油气 地球物理技术新进展第77届SEG年会论文集美国德克萨斯 圣安东尼美国勘探地球物理学家学会（SEG,2007 28-40. （责任编辑末震炎） ChaoXing