摘要:鄂爾多斯盆地北部多次波異常發(fā)育，嚴(yán)重影響中深部目標(biāo)層地震資料的信噪比，給地質(zhì)解釋及煤系氣賦存特征研究帶來很大的困難。通過分析某研究區(qū)的原始資料，結(jié)合地層特點(diǎn)，總結(jié)了多次波成因、類型和特征，采用多道預(yù)測反褶積、高精度Radon變換、F-K濾波的優(yōu)化組合策略取得了滿意的多次波壓制效果，提高了目標(biāo)層地震資料的成像質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞:鄂爾多斯盆地北部;多次波;多道預(yù)測反褶積;高精度Radon變換;F-K濾波

　　礦產(chǎn)地質(zhì)論文范文：深部礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查中問題及對策分析

　　摘要：礦產(chǎn)資源作為一種基礎(chǔ)資源，支撐著各項工程建設(shè)的。然而，目前我國的深部礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查工作還存在較多的漏洞和缺陷，為了解決這些問題，本文將對深部礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查工作進(jìn)行深入的分析，結(jié)合實際給出改進(jìn)措施，希望能夠為礦產(chǎn)資源的開發(fā)貢獻(xiàn)一些力量。

　　關(guān)鍵詞：深部礦產(chǎn)資源;地質(zhì)勘查;問題;改進(jìn)措施

　　0引言

　　鄂爾多斯盆地北部地區(qū)蘊(yùn)含著豐富的煤系非常規(guī)天然氣資源，上古生界太原組和山西組的煤系源巖是非常規(guī)氣藏的主要烴源巖，主要產(chǎn)氣層位即為上古生界太原組、山西組及石盒子組[1-4]。由于三疊系以上的淺中地層存在多個強(qiáng)反射界面，不僅對下伏地層的有效反射有一定的屏蔽影響，而且產(chǎn)生了多組強(qiáng)能量多次波。多次波嚴(yán)重干涉太原組—石盒子組地層的有效反射波，加上石盒子組內(nèi)部缺乏明顯的反射界面或反射界面較弱，造成該區(qū)段地震資料信噪比差，根本不能有效進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造解釋及含氣性研究。為此，探索一套有效壓制多次波技術(shù)，確保目標(biāo)層地震資料的成像質(zhì)量，是該地區(qū)地震資料噪聲壓制的重點(diǎn)及難點(diǎn)。在地震勘探中，多次波被公認(rèn)為一種很難去除的干擾波，壓制多次波一直是國內(nèi)外地震資料處理中的一個難點(diǎn)。

　　長期以來，地球物理學(xué)家研究出多種壓制多次波的方法，大致可以分為兩大類:①基于運(yùn)動學(xué)特征的濾波法，主要利用一次波與多次波的特征差異壓制多次波，包括預(yù)測反褶積、高精度Radon變換、F-K濾波、加權(quán)疊加等;②基于波動方程的預(yù)測減去法，主要通過波動理論從地震數(shù)據(jù)中預(yù)測出多次波模型，然后將其從地震數(shù)據(jù)中自適應(yīng)減去，包括SRME技術(shù)、波場延拓法、逆散射方法等[5-7]。

　　預(yù)測減去法主要用于海洋地震資料，壓制自由表面多次波[8-9];濾波法可用于陸地與海洋地震資料，壓制各類層間多次波。針對鄂爾多斯盆地北部某研究區(qū)多次波的特點(diǎn)，采用多道預(yù)測反褶積、高精度Radon變換及F-K濾波的優(yōu)化組合策略，不僅有效地壓制了多次波，提高了資料的信噪比，而且較好地保持波組原有的相對關(guān)系，具有一定的保幅性和保真性，為后續(xù)開展地質(zhì)構(gòu)造解釋及煤系氣賦存特征研究奠定了基礎(chǔ)。

　　1多次波發(fā)育特點(diǎn)

　　在地震勘探中，產(chǎn)生多次波的基本條件是地下具有良好的強(qiáng)反射界面，這類界面包括基巖面、不整合面、火成巖界面和其他強(qiáng)反射界面(如煤層、石膏層、巖鹽、石灰?guī)r)等[10]。震源激發(fā)的地震波通過地下巖層向下傳播，當(dāng)遇到強(qiáng)反射界面時，會產(chǎn)生能量很強(qiáng)的反射波，反射波在上行過程中遇到上覆強(qiáng)反射界面，可能再次反射后向下傳播，如此往返就形成了多次反射波。多次波有著不同的類型:根據(jù)反射周期分為長周期多次波與短周期多次波;根據(jù)下行反射界面分為自由表面多次波和層間多次波[9];根據(jù)傳播路徑分為全程多次波、短程多次波、微屈多次波、虛反射[10]。在地震勘探中，自由界面是空氣與水層或空氣與地表的分界面，陸地上由于表層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，一般不會產(chǎn)生自由表面多次波，當(dāng)?shù)叵掠袕?qiáng)反射界面時，會產(chǎn)生層間多次波[11]。虛反射常見于海洋地震勘探中，全程多次波、短程多次波、微屈多次波在海洋與陸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發(fā)生反射，上行至自由界面又向下反射，到達(dá)地下同一界面再次發(fā)生反射，來回一次或多次，為全程多次波。(2)短程多次波。地震波在地下某深度界面發(fā)生反射，上行至自由界面又向下反射，然后又在某一較淺的界面發(fā)生反射。或者地震波在某一較淺的界面發(fā)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發(fā)生反射。(3)微屈多次波。地震波在地下幾個界面間發(fā)生多次反射，或在一個薄層內(nèi)發(fā)生多次反射。(4)虛反射。震源在某深度激發(fā)，一部分能量向上傳播，上行至自由界面發(fā)生反射下行而形成的一種特殊波，這類波又稱鬼波，常見于海洋地震勘探中。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地北部，處于伊盟隆起與伊陜斜坡交界處，屬高原半沙漠地貌特征，大部分地區(qū)被第四系風(fēng)積沙覆蓋。

　　淺部第四系低速帶與降速帶的分界面以及新近系降速帶與白堊系高速層的分界面是2個強(qiáng)反射界面，中部侏羅系的多套煤系地層以及深部石炭—二疊系煤系地層也皆是一套能量強(qiáng)、連續(xù)性好的強(qiáng)反射界面。因此，研究區(qū)內(nèi)產(chǎn)生層間多次波的界面主要有:①淺層的2個強(qiáng)反射界面之間;②侏羅系多套煤系層與淺部強(qiáng)反射界面之間;③侏羅系每套煤層之間;④侏羅系煤層和上覆地層之間;⑤石炭—二疊系煤層和上覆地層之間。這些強(qiáng)反射界面產(chǎn)生了具有來源可能性多、周期性差、橫向分布變化快的非常復(fù)雜的層間多次波。這些層間多次波包括長周期多次波與短周期多次波。由于這些復(fù)雜多次波的存在，嚴(yán)重影響研究區(qū)侏羅系下方三疊系、二疊系和石炭系等層系地震資料的信噪比及成像效果。

　　2多次波的識別方法

　　陸地地震資料中的多次波特征不如海洋中的多次波明顯，且不易識別。由于陸地上低降速帶的存在以及激發(fā)接收條件的變化，使得原始記錄上通常存在各種類型干擾波，不同記錄信噪比存在差異等，這些因素影響多次波的識別。在干擾波發(fā)育的低信噪比地區(qū)識別多次波，首先要對全區(qū)資料進(jìn)行調(diào)查篩選，尋找多次波特征明顯的道集，再采用不同的模式對該處多次波進(jìn)一步分析研究、歸納總結(jié)，最終才能達(dá)到準(zhǔn)確識別多次波的目的。研究區(qū)大部分地區(qū)被第四系風(fēng)積沙覆蓋，多臺可控震源同時激發(fā)，導(dǎo)致單炮記錄上各種干擾波極其發(fā)育。

　　800ms以上(即侏羅系以上地層)沒有明顯的有效反射波組，多次波在單炮記錄上除了低視速度，周期性特征表現(xiàn)不明顯，僅在極少數(shù)信噪比較高的速度譜上或局部信噪比高的速度掃描剖面上周期性特征較明顯。通過對區(qū)域地質(zhì)、鉆井、道集、速度分析和速度掃描等資料進(jìn)行綜合分析，從反射特征、速度特點(diǎn)和構(gòu)造形態(tài)等方面識別多次波，掌握地震數(shù)據(jù)中多次波的特性，為有效壓制多次波提供依據(jù)。

　　2.1單炮記錄識別多次波

　　根據(jù)鉆井及區(qū)域地質(zhì)等資料的綜合分析，研究區(qū)地層平緩，速度呈正梯度分布，即在單炮記錄上，一次波由淺至深的視速度應(yīng)遞增，同相軸向下彎曲形態(tài)趨于平緩。A、B、C、D、E、F處的波組視速度分別為2750，3000，3300，2550，1750，3750m/s。顯然，在單炮記錄零偏移距時間1100～1900ms，出現(xiàn)D、E兩組視速度反轉(zhuǎn)的波組，2組波比上覆波組的視速度低且同相軸形態(tài)更彎曲，可以斷定D、E所在的波組為多次波。

　　2.2速度分析識別多次波

　　速度分析是識別多次波最直觀有效的方法，包括速度譜及CMP道集分析。由于多次波是上覆地層的多次反射，而一次波是當(dāng)前地層的反射，所以多次波速度通常會小于相同時間的一次反射波速度，在速度譜上表現(xiàn)為低速特征。從速度譜能量團(tuán)的分布特征上很容易區(qū)分一次波與多次波，且基本可以確定多次波來源于什么時間的上覆地層。CMP道集用一次波速度進(jìn)行動校正，根據(jù)同相軸的形態(tài)特點(diǎn)也容易區(qū)分一次波與多次波。黑實線為一次波的疊加速度函數(shù)。黑實線的左側(cè)出現(xiàn)了幾組近似垂直的低速能量團(tuán)，低速能量團(tuán)表現(xiàn)出周期性特征，這是多次波的速度能量團(tuán)，這些多次波基本是縱向上與黑實線速度函數(shù)相交處層位的多次反射。用一次波速度動校正，一次波由于校正速度合適同相軸被拉平，多次波則由于校正速度大其校正量不足而同相軸呈現(xiàn)向下的彎曲狀。

　　2.3速度掃描識別多次波

　　因多次波是地震波向下傳播至強(qiáng)反射界面時產(chǎn)生的，通常在時間上具有周期特性。當(dāng)用某個強(qiáng)反射層的速度進(jìn)行掃描，剖面上強(qiáng)同相軸下方將存在與其形態(tài)一致、出現(xiàn)時間大約是其2倍的反射同相軸時，就可以斷定該組同相軸為多次反射波。在600ms與1200ms處出現(xiàn)了2組強(qiáng)水平同相軸，這是淺部白堊系頂界面的多次反射。由于600ms與1200ms處的一次反射波能量弱，多次波能量占主要成分，多次波特征明顯，特別是1200ms區(qū)段多次波基本覆蓋了有效反射波。其他時間段受強(qiáng)反射一次波的干涉影響，多次波特征不明顯。

　　3組合壓制多次波

　　為了有效壓制多次波，需要根據(jù)實際資料中多次波的特性，選擇相應(yīng)的壓制手段。由于每種壓制方法都有自己的局限性和適用條件，以及不同勘探區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性及多次波的多樣性，單一方法不可能同時對所有類型的多次波壓制有效，或某種多次波采用單一方法難以去除，通常壓制多次波需要多種方法組合使用，才能達(dá)到突出一次波的目的。本文探討了多道預(yù)測反褶積、高精度Radon變換及F-K濾波3種方法的適用條件及優(yōu)點(diǎn)，并對3種多次波壓制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，利用鄂爾多斯盆地北部某研究區(qū)地震資料，對組合方法壓制多次波進(jìn)行了應(yīng)用研究，取得了較好的處理效果。

　　3.1壓制多次波方法研究

　　多道預(yù)測反褶積是基于多次波的周期性特點(diǎn)壓制多次波，其本身是一種反褶積方法，能夠壓縮地震子波，提高時間方向的分辨率[12-14]。這種方法適合短周期和近炮檢距的多次波，對遠(yuǎn)炮檢距及長周期的多次波壓制效果不理想。多道預(yù)測反褶積的關(guān)鍵參數(shù):組合道數(shù)、預(yù)測步長、算子長度、白噪系數(shù)。由于陸地上多次波具有多樣性和較差的規(guī)律性，在地震資料處理中，參數(shù)需要反復(fù)試驗，根據(jù)道集及剖面的疊加效果來判斷參數(shù)是否合理。高精度Radon變換是利用多次波和一次波的時間差異來壓制多次波，具有大時差的多次波在Radon域與一次波可以實現(xiàn)較好的分離[15-17]，多次波能夠被有效壓制。

　　用一次波速度動校正后的CMP道集進(jìn)行拋物線Radon變換，將CMP道集從t-x域變換到τ-p域，通過定義切除函數(shù)，在Radon域切除多次波，切除處理后的數(shù)據(jù)再經(jīng)過Radon反變換，就可以得到多次波壓制后的t-x域數(shù)據(jù)。高精度Radon變換運(yùn)用拋物線聚焦，由于中遠(yuǎn)道多次波及長周期的多次波與一次波的時差較大，同相軸動校正后接近拋物線。因此，這一方法壓制中遠(yuǎn)道多次波及長周期的多次波特別有效。F-K濾波是利用多次波和一次波的速度差異來壓制多次波[18-20]。通常用介于一次波與多次波之間的中間速度對道集進(jìn)行動校正，一次波校正過量，同相軸上翹;多次波校正不足，同相軸下彎。

　　將動校正后的道集從時間—空間域變換到頻率—波數(shù)域即F-K域，一次波和多次波在F-K域內(nèi)被分離到2個不同的區(qū)域中，利用多邊形濾波器去除多次波而保留一次波，從而達(dá)到壓制多次波的目的。F-K濾波運(yùn)用線性聚焦，在F-K域可以靈活拾取多邊形，形成多邊形濾波器。F-K濾波可在不同的道集進(jìn)行多次波壓制，對動校正后時差小及拋物線特征不明顯的多次波可以靈活去除。

　　3.2組合壓制多次波效果

　　在壓制多次波前需要先去除其他類型干擾波，有利于突出多次波特征，便于多次波壓制。面波、聲波等干擾波被衰減，在炮域采用多道預(yù)測反褶積壓制短周期多次波。近道短周期多次波得到壓制，長周期多次波還有殘留，在CMP域采用高精度Radon變換壓制時差大、拋弧線特征明顯的多次波。強(qiáng)能量、拋弧線特征明顯的長周期多次波被壓制，仍然殘留拋弧線特征不明顯的多次波。在炮域采用F-K濾波壓制拋弧線特征不明顯的殘留多次波，按分時、分域、分速、分頻的模式精細(xì)進(jìn)行。組合壓制多次波后，同相軸連續(xù)性變好，波組形態(tài)自然。采用組合技術(shù)逐步壓制多次波后，特別是F-K濾波后的剖面，1100～1900ms區(qū)段多次波壓制更加徹底，同相軸的連續(xù)性明顯變好。

　　4結(jié)論

　　(1)層間多次波的壓制方法，多是基于多次波的周期性和可分離性。陸上地震資料采集一定要做好多次波的調(diào)查工作，根據(jù)多次波的發(fā)育特點(diǎn)，采用合理的排列長度，為室內(nèi)多次波壓制創(chuàng)造條件。排列長度過短，無法分離有效波與多次波，基于時差理論的濾波法作用被限制，多次波就很難去除。(2)在地震資料處理過程中，需要根據(jù)資料特點(diǎn)采用合適的方法正確識別多次波，了解多次波的特點(diǎn)及區(qū)域分布情況，采用針對性處理技術(shù)做好分區(qū)、分時、分步壓制多次波。

　　(3)在壓制多次波前做好靜校正和其他干擾波的壓制，有利于突出多次波形態(tài)和特點(diǎn)，有助于分離壓制多次波。(4)根據(jù)多次波壓制方法理論及資料的實際情況，進(jìn)行充分的試驗工作，尋求合理的組合壓制技術(shù)。

　　參考文獻(xiàn)(References):

　　[1]康玉柱.中國非常規(guī)油氣勘探重大進(jìn)展和資源潛力[J].石油科技論壇，2018(4):1-7.