高密度地震资料品质综合分析技术研究

苏燕

（中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司，山东 东营 257100）

【摘要】在地震勘探中，对采集数据的定量分析是评价采集质量和制定处理流程、参数选择的依据，也是分析资料能否满足勘探需要的重要手段。与原始地震资料品质有关的属性包括有效信号能量、频率、噪音能量、频率、资料信噪比等方面。常规采集中，质量监控的手段主要有对记录的分析和现场处理剖面监控。当面对超万道的高密度采集资料时，常规的监控分析技术不论在技术方面还是时效方面均不能适应。在这种情况下，展开高密度采集质量监控分析技术的研究就很有必要。

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关键词 能量；频率；信噪比；定量分析

0　引言

随着地震勘探技术的不断深入，野外采集地震道数越来越多，特别是近几年来万道地震仪的广泛应用，使地震数据量成倍增长，地震处理（数据输入、定义观测系统、解编记录、滤波等）工作量越来越大。按照常规的处理手段不论在技术方面还是时效方面均已不能满足处理要求，不能及时有效的进行反馈，严重阻碍野外生产质量、生产进度，面对高密度地震数据在正式确定处理流程之前需要定性、定量地对地震资料进行评价，对数据中的激发能量、激发子波、高频干扰和信噪比等参数进行定量、系统、直观地分析为科学地制定后续处理流程以及快速、有效地实现对处理数据的全面质量控制提供依据。

1　综合能量分析及应用

实际地震勘探中激发能量受各种因素的影响而发生变化，传播路径、储层物性、地表岩性、激发井深和爆炸药量等因素均会对激发能量造成影响。激发能量的变化又将直接影响激发频率和激发子波的变化。因此在地震资料处理前有效地分析各炮的激发能量变化，依据近地表资料和静校正分析结果为后续地震资料处理提供炮集质量的变化和近地表变化的信息。该技术为快速分析各炮激发能量提供了手段。

1.1　方法原理

利用希尔伯特变换能有效地从地震信号中提取复杂信号的瞬时参数一一瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位。设一个解析信号可表示为依赖于时间变化的复变量，即

Ut=Xt+jYt（1）

式中：X(t)为信号本身；Y(t)为它的正交。正交是记录信号的900相移。对X(t)进行希尔伯特反变换就可以得到

式中：R(t)为瞬时振幅；Φt为瞬时相位。

希尔伯特瞬时振幅变换能使地震剖面上能量包络更加清晰，该技术利用希尔伯特变换得到的振幅包络对属性参数进行统计分析的功能。在统计激发能量时，将分析时窗分成7个子时窗分别统计，最后求取平均值。

1.2　能量分析技术应用

1.2.1　野外激发能量监控

从罗家全区能量统计平面图可以清楚地看出全工区各炮反射能量的变化。全区中部和南部初至能量强，即激发能量强，通过叠加后能量分布比较均衡。根据分析结果，处理人员不仅可以全面了解原始资料的品质,而且可以通过平面监测与监控炮相结合的方式全程监控整个处理过程。

1.2.2　干扰能量分析

地震采集中经常遇到的干扰波主要分为规则干扰和环境噪音两类。噪音是影响资料质量的主要因素，直接影响了剖面的成像效果。根据干扰能量分析图，可以快捷有效的分析全区或整束线的噪音分布情况，查找干扰源，排除干扰，提高资料质量。同时，还可以根据噪音的能量分布特征来压制噪音，提高信噪比。

1.2.3　振幅处理效果监控

在资料处理中，振幅一致性处理是一个重要环节，振幅处理效果如何，如果逐炮分析，既费时，又不直观。借助综合能量分析的方法，可以方便直观的进行处理效果监控。

2　信噪比综合定量分析

剖面法信噪比估算方法基于地震数据存在相干性的原理。它以小时窗作为研究对象，并滑动外推进行整条测线的信噪比计算，抛开常规信噪比估算用一个时窗内信号和噪音总能量的计算方法，因此对全测线资料信噪比的描述更加直观。它的估算前提有两个，一个是信号的相关性，二个是噪音的随机分布。剖面法信噪比估算理论上基本可以分为三个过程：

2.1　地震信号的相关性判断及能量估算

假设相邻两道中地震波分别用f1(t)和f2(t)表示，计算两道的互相关就可表为：

两道相关性决定于相关系数：

根据Φ值可以进行信号或噪音的判断。给定一个门槛值，假设Φ的值大于这个门槛值，则认为地震道相干，作为有效信号统计；假设Φ的值小于这个门槛值，则认为地震道不相干，作为噪音统计。

在信噪比分析时窗内，将数据体记为：

D=dijM×N（6）

式中，M为时窗内采样点数，N为时窗内地震道数，i=1，2，3，…，M，j=1，2，3，…，N。

假设在整个时窗内地震子波波形、振幅和相位都保持不变，则有：

dij=si+nij（7）

式中，si为有效信号振幅，nij为噪音振幅。

计算时窗内，有效信号总能量为：

2.2　噪音的随机分布及其能量计算

如果噪音满足基本的地震假设，即关于褶积模型的假设，即地震数据可以认为是子波Wt和反射系数序列Rt的褶积：

2.3　求取信噪比值

上面分别求出了一个计算时窗内有效信号和噪音的能量，在实际计算时噪音可以按照Φ的值是否小于门槛值来判断。

计算时窗内信噪比：

横向上按N/2道，纵向上按M/2采样点进行滑动，直到覆盖整条剖面，然后将估算值显示到剖面上。

为了解决相关计算的不稳定，剖面法信噪比估算可以采用不同大小时窗多次计算，然后加权平均得到最后的信噪比谱。

2.4　工区信噪比分析

资料信噪比的地域特征明显，从全区信噪比图上可以概括为南高北低，东高西低。经过实地踏勘、与野外地震队施工人员结合，了解到工区内鱼池、虾池、台田、沟壑众多，影响到了排列的正常摆设，并由面到点分别抽取不同位置的单炮，从单炮信噪比看与工区对应，

３　处理效果分析

与老的偏移剖面对比可以看出，高密度资料在横向分辨率上有了大幅度提高，一些小的断层和断块得到了清晰的刻划，信噪比明显提高如图1。

4　结束语

高密度地震资料品质综合技术研究对野外采集资料品质做出全面快捷的监控分析，为野外采集提供技术支持。

1）处理分析结果显示，与老资料以及同源激发模拟检波组合采集资料相比，高密度采集、处理资料纵、横向分辨率以及保真度均有明显提高。

2）针对单点、高密度、全数字三维采集资料频带宽、弱信号记录能力强、信噪比低、数据量庞大等特点，形成与高密度三维地震资料相适应的处理流程。

3）高密度三维地震采集数据量爆炸式的增长，对目前处理分析软硬件环境提出了更高要求，包括：磁盘存储能力、网络传输能力、集群运算能力、单个节点的内存配置以及海量数据下处理应用软件的适应性问题等。

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参考文献

［1］李庆忠．走向精确勘探的道路[M]．北京：石油工业出版社，1994．

［2］董世学，张春雨．地震检波器的性能与精确地震勘探[J]．石油物探，2000（39）．

［3］丁贵明，张一伟．油气勘探工程[M]．北京：石油工业出版社，1997．

［4］闵成花．零相位校正和子波反褶积[J]．油气地球物理，2004（2）．

［责任编辑：薛俊歌］