疊前時(shí)間偏移技術(shù)在煤田高精度三維地震勘探中的應(yīng)用

1、會(huì)前時(shí)間偏移技術(shù)在煤田高精度三維地震勘探中的應(yīng)用摘要：本文從疊前時(shí)間偏移技術(shù)原理入手，分析了疊前時(shí)間偏移技術(shù)自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì), 指出會(huì)前時(shí)間偏移技術(shù)已成為提高大傾角地層、構(gòu)造復(fù)雜、橫向非均勻介質(zhì)地區(qū)的三維地震 數(shù)據(jù)空間歸位效果的一種有效手段。疊前時(shí)間偏移處理應(yīng)作好以下三方而的工作：疊前偏移 的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，偏移速度場(chǎng)的建立，合理選取偏移參數(shù)。通過分析會(huì)前時(shí)間偏移技術(shù)在三個(gè)不 同地區(qū)的三維地震勘探中的應(yīng)用情況得，疊前時(shí)間偏移剖面比疊后時(shí)間偏移剖面斷層清晰， 斷點(diǎn)可靠，分辨率明顯提高：無煤區(qū)邊界波形特征明顯：逆斷層斷點(diǎn)歸位準(zhǔn)確，斷層小斷塊 清楚，能夠較準(zhǔn)確地識(shí)別邊界。關(guān)鍵詞：高精度；三維地震勘探：復(fù)雜地

2、質(zhì)條件：趣前時(shí)間偏移：會(huì)后時(shí)間偏移Abstract： The article starts with the principle of prestack time migration technology analyzes the advantage of prestack time migration technology itself> points that the prestack time migration technology has become an effective means to improve space migrating effect of 3D Seis

3、mic data in the areas of stratigraphic dip larger, structurally complicated, lateral heterosphere. Prestack time migration processing should do well in the following three sides work： data preparative of prestack migration, establishing the migration velocity pattern, selecting a rational migration

4、parameter. Through analyzing the application instance of prestack time migration technology in 3D seismic prospecting in three different areas, finding that prestack time migration section is clearer in its interpreted fault surface, more dependable fault point than poststack time migration section

5、and its resolution improved obviously, the wave character of coal on the border area is obvious, antifault point is correct homing, small fault pieces is clear and its boundary can be identified more accurately.Keywords： high precision ： 3D seismic prospecting： complicated geologic conditions ： pres

6、tack time migration： poststack time migration煤炭作為我國(guó)目前的主要能源，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用；而且在將來的較長(zhǎng)時(shí) 間里，煤炭仍將是不可替代的主要能源。與此同時(shí)，煤炭資源的開采也正由淺部上組煤轉(zhuǎn)向 深部下組煤，由簡(jiǎn)單地質(zhì)條件區(qū)轉(zhuǎn)向復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū)，這就給作為煤炭地質(zhì)勘探工作重要 手段的三維地宸勘探提出了更高的要求，勢(shì)必走高精度勘探之路。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的 發(fā)展，疊前時(shí)間偏移技術(shù)正以其固有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)作為解決這類復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū)數(shù)據(jù)成像較 理想的偏移成像處理手段得到推廣應(yīng)用。1 .會(huì)前時(shí)間偏移技術(shù)原理趣后時(shí)間偏移基于共中心點(diǎn)的疊加技術(shù)是建立在

7、水平層狀、橫向均勻介質(zhì)的簡(jiǎn)單假設(shè)基 礎(chǔ)上的，共中心點(diǎn)疊加的結(jié)果等價(jià)于自激自收的零炮檢距剖面。而當(dāng)?shù)叵聵?gòu)造復(fù)雜、橫向速 度變化劇烈時(shí)，共中心點(diǎn)道集中的反射波旅行時(shí)已不再是雙曲線形式，共中心點(diǎn)疊加的結(jié)果 也不完全等價(jià)于自激自收的零炮檢距剖面，卷后偏移已不能使地下構(gòu)造正確成像，相反會(huì)由 于NM0的傾角濾波作用破壞有效信號(hào)，即使采用傾角時(shí)差校正（DM0,也稱疊前部分時(shí)間偏移）也難以得到真正零炮檢距剖而。疊前偏移不受水平層狀介質(zhì)、自激自收的零炮檢距剖而等假設(shè)限制，比疊后偏移技術(shù)更 適應(yīng)實(shí)際資料的復(fù)雜情況，更好地適應(yīng)復(fù)雜構(gòu)造成像，得到地下構(gòu)造正確的空間形態(tài)及位置， 諸如：大傾角、逆掩斷層、復(fù)雜斷塊、特殊地

8、質(zhì)體（巖漿巖體）等。疊前時(shí)間偏移處理技術(shù) 利用疊前道集，使用均方根速度場(chǎng)將各個(gè)地震數(shù)據(jù)道偏移到真實(shí)的反射點(diǎn)位置，形成共反射 點(diǎn)道集并進(jìn)行疊加，提高了偏移成像精度。疊前時(shí)間偏移方法自身迭代過程也使最終得到的 速度場(chǎng)精度比會(huì)后時(shí)間偏移方法高，從而有利于提高構(gòu)造解釋成圖精度。會(huì)前時(shí)間偏移算法可基本分為三大類即：Kirchhoff積分法、有限差分法和Fourier變 換方法。目前的商用成像軟件中，趣前時(shí)間偏移算法基本上都是采用的Kirchhoff積分法。 它的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度快，具備非常靈活的、可以將任意一組采樣偏移歸位的特點(diǎn)，能夠適應(yīng) 野外不規(guī)則的觀測(cè)系統(tǒng)。Kirchhoff枳分法疊前時(shí)間偏移是建立在

9、點(diǎn)繞射的非零炮檢距方程 基礎(chǔ)上，并沿非零炮檢距的繞射旅行時(shí)間軌跡對(duì)振幅求和。Kirchhoff積分法疊前時(shí)間偏移 在實(shí)現(xiàn)時(shí)包含兩部分：走時(shí)計(jì)算和積分求和。圖1為會(huì)前時(shí)間偏移流程圖。 影響疊前時(shí)間 偏移效果的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)包括：走時(shí)計(jì)算方法、偏移孔徑、抗假頻方法等。走時(shí)計(jì)算方法 （如：雙曲線近似計(jì)算法、4階近似計(jì)算法、射線追蹤近似的彎曲射線計(jì)算法等。）的選擇對(duì) 運(yùn)算時(shí)間和偏移結(jié)果的精度有很大的影響。雙曲線近似計(jì)算方法基于層狀介質(zhì)，較小炮檢距 假設(shè)，4階近似走時(shí)計(jì)算方法考慮到各向異性參數(shù)，而彎曲射線的走時(shí)計(jì)算方法采用層速度 面，非均方根速度計(jì)算走時(shí)。偏移孔徑的選擇直接影響偏移結(jié)果和運(yùn)算時(shí)間，偏移孔徑

10、的 大小與地下反射的傾角有關(guān)。偏移孔徑過小時(shí)，由于不能涵蓋相帶范圍，大傾角的反射波同 相軸難以準(zhǔn)確成像：而偏移孔徑過大時(shí)，反射波的同相軸可能出現(xiàn)連續(xù)性變差、信噪比降低 的現(xiàn)象。為保證在偏移成像過程中不出現(xiàn)假頻現(xiàn)象，偏移過程中最大頻率成份必須滿足空 間采樣定理，進(jìn)行反假頻處理。2 .疊前時(shí)間偏移處理的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和速度場(chǎng)建立高質(zhì)量的疊前數(shù)據(jù)是會(huì)前時(shí)間偏移處理的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確合理的會(huì)前時(shí)間偏移速度場(chǎng)是會(huì)前 時(shí)間偏移成功的關(guān)鍵。為此需要做好以下工作：2.1 疊前偏移的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（1）進(jìn)行卷前去噪與異常振幅處理，提高偏移速度分析精度以及在成像道集或偏移后 的疊加中壓噪效果，提高成像精度。（2）數(shù)據(jù)規(guī)則化處理。采

11、用地表一致性振幅處理技術(shù)、卷前道內(nèi)插技術(shù)、炮檢距均化技 術(shù)等，消除由地表?xiàng)l件、激發(fā)或接收因素造成的輸入地震數(shù)據(jù)空間能量不均衡、空間采樣不 均勻問題，造成的疊前時(shí)間偏移剖而上的畫弧現(xiàn)象，或偏移疊加不成像，信噪比降低。（3）靜校正。在做精做細(xì)野外表層調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)行近地表的處理和成像，包括： 做地表浮動(dòng)基準(zhǔn)而校正和處理；在浮動(dòng)基準(zhǔn)面校正基礎(chǔ)上做cmp而速度分析和自動(dòng)剩余靜 校正等提高資料品質(zhì)：以射線替代垂線，做動(dòng)態(tài)校正，或做波動(dòng)方程基準(zhǔn)面校正，完成浮 動(dòng)面到偏移基準(zhǔn)面的校正。2.2 疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)的建立利用初始RMS速度模型進(jìn)行目標(biāo)線的會(huì)前時(shí)間偏移之后，除產(chǎn)生了偏移疊加數(shù)據(jù)外還產(chǎn) 生了時(shí)間偏

12、移后的CRP道集數(shù)據(jù)體。根據(jù)偏移后的CRP道集修改RMS速度，并最終建立會(huì)前 時(shí)間體偏移用速度場(chǎng)有兩種方法:基于層位的RMS速度修改和基于垂向延遲的RMS速度修改。 在偏移后的CRP道集上，如果偏移速度大于正確值，則出現(xiàn)欠偏移現(xiàn)象，表現(xiàn)為同相軸下拉： 如偏移速度小于正確值，則出現(xiàn)過偏移現(xiàn)象，同相軸上翹：而速度正確時(shí)，同相軸是平的。3 .趣前時(shí)間偏移應(yīng)用實(shí)例及效果分析2005年10月，我隊(duì)在煤田地質(zhì)系統(tǒng)首次將疊前時(shí)間偏移技應(yīng)用于三維地震資料處理， 并獲得了成功。以后又在多個(gè)礦區(qū)開展了該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用實(shí)踐，在技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用效果 兩方而取得明顯進(jìn)展。這些項(xiàng)目處理過程中的每一環(huán)節(jié)，包括功能模塊和使用

13、參數(shù)，都經(jīng)過 反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題給予修正，保證了測(cè)區(qū)內(nèi)地震資料處理的質(zhì)量和精度。3. 1青海省魚卡煤田東部三維地震勘探疊前時(shí)間偏移處理及效果青海省魚卡煤田位于青海省海西州大柴旦行委魚卡鄉(xiāng)境內(nèi)，三維地震工作區(qū)的標(biāo)高 3200m以上，最大高差50m,屬高原丘陵區(qū)，其表淺層及深層地震地質(zhì)條件非常復(fù)雜。本區(qū)主要含煤地層為侏羅系中下統(tǒng)大煤溝組上含煤段及下含煤段。其中上含煤段含煤5 層，下含煤段含煤3層，詼煤層、M7下煤層為主要煤層。經(jīng)過多次劇烈的地殼運(yùn)動(dòng)，斷層及 褶皺非常發(fā)育，地層傾角大且變化劇烈：主要目的層的埋深和層間距變化非常大，M5煤層底 板與X7下煤層底板間距100m280m；沉積環(huán)境復(fù)雜多

14、變，主要目的層（煤層）的厚度變化 大，區(qū)內(nèi)M5煤層平均厚度為2m煤層穩(wěn)定：M7下煤層厚度為0.而40m,平均厚度為12m, 區(qū)內(nèi)存在M7下煤層無煤區(qū)。三維地震工作區(qū)內(nèi)煤層整體呈一單斜構(gòu)造，在單斜構(gòu)造的基礎(chǔ)上 發(fā)育幾條比較大的褶曲，地層傾角一般為20°40°。常規(guī)疊后時(shí)間偏移處理已不能滿足該區(qū)地震勘探的需要，因此采用了克希霍夫積分法疊 前時(shí)間偏移處理獲得了三維空間歸位良好，比較真實(shí)反映實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造特征的三維數(shù)據(jù)體。 從處理的效果看，主要表現(xiàn)在：疊前時(shí)間偏移剖面比疊后時(shí)間偏移剖面斷層清晰，斷點(diǎn)可靠， 分辨率明顯提高：無煤區(qū)邊界波形特征明顯；逆斷層斷點(diǎn)歸位準(zhǔn)確，斷層小斷塊清楚，能

15、夠 較準(zhǔn)確地識(shí)別邊界。見圖2圖3。3. 2開灤林南倉礦三維地震勘探疊前時(shí)間偏移處理及效果開灤林南倉礦位于河北省唐山市玉田縣林南倉鎮(zhèn)及林西鎮(zhèn)，位于京、津、唐三角地帶中 部，測(cè)區(qū)內(nèi)地形較平坦，村莊多而大，房屋密集：區(qū)內(nèi)地層傾角陡，構(gòu)造復(fù)雜，既有正逆斷 層發(fā)育，又有巖漿巖侵入和煤層露頭，需要研究目的層多，地震波場(chǎng)復(fù)雜，構(gòu)造識(shí)別難度大。 為了更好地完成地質(zhì)任務(wù)，本區(qū)資料處理時(shí)既作了卷后時(shí)間偏移處理又作了疊前時(shí)間偏移處 理。通過采用疊前偏移時(shí)間處理，時(shí)間剖面上煤層反射波成像良好，主要目的層反射波連續(xù) 性、橫向?qū)Ρ刃约皵嗔褬?gòu)造的歸位成像均好于疊后時(shí)間偏移剖而，在地層復(fù)雜地帶構(gòu)造合理、 斷點(diǎn)清晰，波組特征明

16、顯，便于識(shí)別和追蹤，易于準(zhǔn)確地進(jìn)行精細(xì)的構(gòu)造解釋和落實(shí)斷裂的 空間展布和平而組合。同時(shí)也應(yīng)該看到，煤層較淺，勘探區(qū)村莊多，這對(duì)于淺層煤層成像很不利，對(duì)高精度成像的會(huì)前時(shí)間偏移形成不利。（圖5圖7示）3. 3山西沁水胡底煤礦大巷和首采區(qū)三維地震勘探會(huì)前時(shí)間偏移處理及效果胡底煤礦位于山西省沁水縣胡底鄉(xiāng)，測(cè)區(qū)內(nèi)地表?xiàng)l件復(fù)雜，低降速帶厚度變化大，局部 煤系地層傾角較大，時(shí)間剖而偏移歸位很重要。為了尋求在復(fù)雜地質(zhì)條件下使地震成果能夠 正確反映地下構(gòu)造形態(tài)，資料處理方法采用了卷前偏移和疊后偏移，充分利用已有資料，為 后續(xù)工作提供更多參數(shù)，給解釋工作打下良好的基礎(chǔ)。通過對(duì)比會(huì)前時(shí)間偏移剖面和疊后時(shí)間偏移剖而

17、對(duì)構(gòu)造的反映的清晰程度看，部分疊前 時(shí)間偏移剖面好于疊后時(shí)間偏移剖面，大多數(shù)斷陷點(diǎn)在疊前時(shí)間偏移剖而上繞射波收斂的較 好、歸位合理且斷點(diǎn)反映較清楚，尤其是15#煤層反射波品質(zhì)有所提高，構(gòu)造形態(tài)及位置會(huì) 前時(shí)間偏移剖面和疊后時(shí)間偏移剖面在傾角大的地段有明顯的差別（見圖8圖12）0卷前時(shí) 間偏移比疊后時(shí)間偏移有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）疊前時(shí)間偏移剖而上繞射波收斂的較好（2）疊前時(shí)間偏移剖面斷點(diǎn)歸位合理（3）剖而質(zhì)量提高，構(gòu)造清晰，尤其是15#煤層反射波品質(zhì)提高（4）排除因資料處理造成的假異常（5）斷陷點(diǎn)顯示更清楚5.結(jié)論在障礙物密集、大傾角、構(gòu)造復(fù)雜以及多煤層地區(qū)進(jìn)行高精度三維地震勘探，一方面必 須詳細(xì)分析測(cè)區(qū)地質(zhì)條件，在數(shù)據(jù)采集時(shí)合理設(shè)計(jì)使用觀測(cè)