CN107526101B - 一种获取地震反射波的采集和处理方法 - Google Patents

一种获取地震反射波的采集和处理方法 Download PDF

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Abstract

一种获取地震反射波的采集和处理方法，包括：(1)建立探区地质模型；(2)为探区地质模型赋予地球物理参数；(3)应用激发子波进行照明正演，根据照明强度确定对应模型获取最大能量的有效激发子波；(4)应用选择的激发子波进行照明正演，获取地质目标层最佳成像效果的排列长度对；(5)采用所选择的激发子波的最大频率和地球物理参数之地层最小层速度计算的垂向最小分辨率，作为空间采样率进行采样，获取地质目标层最佳成像效果的空间采样密度；(6)将步骤(3)‑(5)中确定的参数，作为现场试验参数进行先导试验；(7)获得影响地质目标体成像效果的敏感参数及成本因素的敏感参数；(8)获得技术有效经济可行的采集方案。

Description

一种获取地震反射波的采集和处理方法
技术领域
本发明涉及地球物理勘探地震资料采集的技术领域，具体地涉及一种获取地震反射波的采集和处理方法。
背景技术
地震勘探地震资料采集方法设计包含生成什么样的地震波、用什么样的检波器接收地震波以及在什么样的范围观测地震波。简言之就是地震波的激发方法、检波方法以及观测***设计。
通用的观测***设计方法是收集探区的地球物理模型参数，理论计算观测***的面元边长、排列长度、覆盖次数，三维还包含接收线距以及不同观测***的属性评价等。在地震勘探成熟区，还应用实际地震资料分析面元边长、排列长度以及覆盖次数等观测***参数。近年来波动方程照明和模型正演技术被逐渐引用到地震勘探地震资料采集方法设计中，为地震资料采集观测***定制提供了一种较好的手段。
地震波的激发和检波方法设计，一般是根据试验来定制。在地震波的激发方面，包含***震源和可控震源两个方面。如果是采用***作为震源，通常是先在探区进行表层结构和岩性调查，设计在降速层、高速层、不同岩性层等不同激发层位的多个井深段激发，优选激发井深开展激发药量试验，优选激发药量开展井数试验。如果是采用可控震源，则一般包含扫面长度、扫描频率、扫描斜坡、震动次数、震动台数等的试验。在地震波的检波方面，一般是多种组合方式试验，可能还包含检波器选型试验。
现有的地震勘探地震资料采集方法设计在技术层面上是成熟的，但在地震地质条件复杂区，也存在诸多不足。如褶皱构造下覆地层由于受高陡褶皱地层的屏蔽影响，其勘探成效差，一直是地球物理勘探家致力解决的难题。针对褶皱构造下覆地层勘探，通用的采集设计方法，因地球物理模型一般只是1-2个点，以点带面难以满足勘探区地震地质条件变化；地震波的激发和接收很少考虑地球物理理论条件，试验多或不全；单炮地震波场复杂、反射波能量弱、散射干扰强，原始资料信噪比低，难以评价效果。另一方面，现有的地震勘探地震资料采集方法设计只考虑了技术方法的有效性，而未考虑技术方法的经济性评估，设计的方法可能过于强化，强化的方法会进一步增加地震资料采集的高成本高风险，进而可能会制约勘探投资而延误了有利于区带的勘探进程。
青藏高原油气勘探地区地貌主要为草原，有少量沼泽及老地层出露区，盆地内地势平缓，其沉积物主要为砾石，多含水和流沙，钻井难度较大，成井率低，不适宜钻机作业。该地区地震勘探工作开展较少，多为***震源，所获地震数据品质不甚理想。并且随着国家对环保和安全的要求逐年提高，***震源已经不再是最优选择。
西藏高原地区是我国目前公认的陆地上面积最大、勘探程度最低、资源潜力最大的油气勘探新区。尤其是羌塘盆地、伦坡拉及尼玛等盆地群，面积较大，大隆大坳格局，地层厚度逾万米，具有良好的生烃物质基础，发育白云岩及古风化壳等良好储层，多套区域性膏盐盖层，还发现有油气运移证据，具备形成大型油气田的物质基础和基本条件。但由于西藏高原地区海拔高，野外工作环境恶劣，安全、环保要求高，油气地质工作投入严重不足，加之高原油气勘探技术不过关，地震资料采集未取得突破性进展，资料信噪比较低，不能满足构造解释需要等因素，制约了该地区的油气勘探开发工作，致使多年未能取得战略突破。近年来，随着西藏高原油气勘探力度的进一步加大，对地震勘探技术也提出更高要求，同时西藏高原生态环境比较脆弱，安全环境较严峻，迫切需要一种既能满足油气勘探开发需求又能满足环境保护要求的地震勘探技术，以实现西藏高原安全、环保油气勘探的目标。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种获取地震反射波的采集和处理方法,其能够解决通用设计方法中在观测***设计方面以点带面的问题、在地震波的激发和接收方面的试验过多或不足的问题、在技术价值方面的经济性评估问题，提高采集试验针对性，提高采集方案的有效性，提高采集方案的经济性。
本发明的技术解决方案是：这种获取地震反射波的采集和处理方法，其包括以下步骤：
(1)建立探区地质模型；
(2)为所述探区地质模型赋予地球物理参数；
(3)对赋予地球物理参数的探区地质模型，应用激发子波进行照明正演，根据照明强度确定对应模型获取最大能量的有效激发子波；
(4)应用步骤(3)中选择的激发子波对步骤(2)中赋予地球物理参数的探区地质模型进行照明正演，采用相当于目的层埋深3-4倍的观测排列进行地震波的接收，对照明正演数据进行分析处理，获取地质目标层最佳成像效果的排列长度对；
(5)应用步骤(3)中选择的激发子波和步骤(4)中获取的排列长度对，采用赋予地球物理参数的探区地质模型进行照明正演，采用所选择的激发子波的最大频率和地球物理参数之地层最小层速度计算的垂向最小分辨率，作为空间采样率进行采样，对照明正演数据进行分析处理获取地质目标层最佳成像效果的空间采样密度；
(6)将步骤(3)-(5)中确定的参数，作为现场试验参数进行先导试验；
(7)对步骤(6)中的试验数据资料进行分析处理，获得影响地质目标体成像效果的敏感参数及成本因素的敏感参数；
(8)根据步骤(7)中获得的敏感参数，设计技术有效的几种方案，采用价值工程学原理对各方案进行经济评价，获得技术有效经济可行的采集方案。
本发明采用模型理论指导试验参数制定、针对性试验优化采集参数，应用价值工程理论评价方案经济性，进而设计特定地震地质条件的经济有效采集方案，因此能够解决通用设计方法中在观测***设计方面以点带面的问题、在地震波的激发和接收方面的试验过多或不足的问题、在技术价值方面的经济性评估问题，提高采集试验针对性，提高采集方案的有效性，提高采集方案的经济性。
附图说明
图1是根据本发明的获取地震反射波的采集和处理方法的流程图。
图2示出了面元尺寸与不同倾角的能量关系。
图3示出了炮检距与不同倾角的能量关系。
图4是低频可控震源不同频带能量衰减示意图。
图5是观测***示意图。
图6示出了QN2012-01测线单炮时频分析曲线。
具体实施方式
如图1所示，这种获取地震反射波的采集和处理方法，其包括以下步骤：
(1)建立探区地质模型；
(2)为所述探区地质模型赋予地球物理参数；
(3)对赋予地球物理参数的探区地质模型，应用激发子波进行照明正演，根据照明强度确定对应模型获取最大能量的有效激发子波；
(4)应用步骤(3)中选择的激发子波对步骤(2)中赋予地球物理参数的探区地质模型进行照明正演，采用相当于目的层埋深3-4倍的观测排列进行地震波的接收，对照明正演数据进行分析处理，获取地质目标层最佳成像效果的排列长度对；
(5)应用步骤(3)中选择的激发子波和步骤(4)中获取的排列长度对，采用赋予地球物理参数的探区地质模型进行照明正演，采用所选择的激发子波的最大频率和地球物理参数之地层最小层速度计算的垂向最小分辨率，作为空间采样率进行采样，对照明正演数据进行分析处理获取地质目标层最佳成像效果的空间采样密度；
(6)将步骤(3)-(5)中确定的参数，作为现场试验参数进行先导试验；
(7)对步骤(6)中的试验数据资料进行分析处理，获得影响地质目标体成像效果的敏感参数及成本因素的敏感参数；
(8)根据步骤(7)中获得的敏感参数，设计技术有效的几种方案，采用价值工程学原理对各方案进行经济评价，获得技术有效经济可行的采集方案。
本发明采用模型理论指导试验参数制定、针对性试验优化采集参数，应用价值工程理论评价方案经济性，进而设计特定地震地质条件的经济有效采集方案，因此能够解决通用设计方法中在观测***设计方面以点带面的问题、在地震波的激发和接收方面的试验过多或不足的问题、在技术价值方面的经济性评估问题，提高采集试验针对性，提高采集方案的有效性，提高采集方案的经济性。
另外，所述步骤(1)的探区地质模型，包含探区典型的地震资料深度偏移剖面，这些剖面上有皱褶构造，同时皱褶地质体下覆地层是勘探目的层；探区地质模型还包含表层地质结构模型；探区地质模型是一个(x、y、z)空间模型。
另外，所述步骤(2)中地球物理参数之速度是深度偏移速度场或声波测井、VSP速度场；地球物理参数之密度是密度测井的密度或岩性调查的密度。
另外，所述步骤(3)中有效激发子波确定，是满符合探区地震地质条件的地震波；地震地质条件决定了特定探区地震波的有效频带，通过不同有效频带地震子波的模型照明正演，按照能量最大化原则，进而确定探区地震波的有效频带。
另外，所述步骤(4)中接收地震波的排列长度，根据费马原理满足获取到地层倾角约70度左右的地震反射波，根据绕射原理地层倾角大于70度的反射波被接收；针对高陡褶皱地层，这个排列长度是目的层埋深的3-4倍。
另外，所述步骤(7)中，敏感参数分析方法包含对获取的地震数据进行不同观测***参数叠前成像精度、保真度、分辨率分析，以及激发、接收和观测***的匹配分析。
另外，该方法采用低频可控震源施工。
另外，低频可控震源为二维宽频宽线高密度低频可控震源。
下面以西藏尼玛盆地二维地震勘探工程和青藏高原油气勘探为例来进一步说明本发明。
西藏高原地区是我国目前公认的陆地上面积最大、勘探程度最低、资源潜力最大的油气勘探新区。尤其是羌塘盆地、伦坡拉及尼玛等盆地群，面积较大，大隆大坳格局，地层厚度逾万米，具有良好的生烃物质基础，发育白云岩及古风化壳等良好储层，多套区域性膏盐盖层，还发现有油气运移证据，具备形成大型油气田的物质基础和基本条件。但由于西藏高原地区海拔高，野外工作环境恶劣，安全、环保要求高，油气地质工作投入严重不足，加之高原油气勘探技术不过关，地震资料采集未取得突破性进展，资料信噪比较低，不能满足构造解释需要等因素，制约了该地区的油气勘探开发工作，致使多年未能取得战略突破。近年来，随着西藏高原油气勘探力度的进一步加大，对地震勘探技术也提出更高要求，同时西藏高原生态环境比较脆弱，安全环境较严峻，迫切需要一种既能满足油气勘探开发需求又能满足环境保护要求的地震勘探技术，以实现西藏高原安全、环保油气勘探的目标。
西藏高原地区地震勘探始于20世纪90年代，目前已在羌塘盆地完成二维地震勘探3300km，在伦坡拉盆地完成二维地震勘探2460km、三维地震勘探 183km2；国土资源部中国地质调查局近10余年在羌塘等盆地部署完成二维地震试验及测量1132km；2010年中石化勘探南方分公司在伦坡拉盆地开展70km 二维地震采集攻关，取得了较好的效果。2013年中国地质调查局油气资源调查中心与中石化勘探分公司合作在伦坡拉盆地联合部署实施了二维地震勘探 450km；2014年中石化勘探分公司在羌塘盆地琵琶湖、半岛湖地区部署实施了二维地震勘探600km；尼玛盆地勘探程度低，仅2012年部署完成二维地震测线1条50km。
经过我国地震勘探工作者近20多年的探索与实践，形成了一套西藏高原地区***震源激发地震采集技术。表1为西藏高原地区不同年代二维地震采集参数表，90年代主要使用以SYSTEM-II和Telseis为代表的数字地震仪，道距50m和40m，覆盖次数60-120次观测***，大药量浅井组合激发，开展了KZ-20可控震源试验，检波器3×12个面积组合接收，获得的地震资料信噪比低，尤其中深层的反射较弱，内幕结构不清楚，波组特征不明显，难以在地震剖面上进行对比追踪解释。2010年以来，中石化勘探分公司组织具有良好装备和雄厚技术力量的勘探队伍进行***攻关试验，主要采用408UL和 428XL数字地震仪，道距20m、30m和40m，覆盖次数100-228次观测***，高速层以下5m和20-24m单深井大药量激发，通过改进检波器埋置工艺技术，保证检波器在疏松表层30cm以下接收，改善检波器耦合条件。此外，针对高原丘陵平地，山前带、草场、沼泽及冻土层等类型，采用高分辨率卫星照片和大比例地形图指导测线部署，通过避高就低、避干就湿、合理变观等方法得到较好的地震资料，剖面质量较以往有一定提高，尤其2014年采用3线1 炮宽线高覆盖观测***，剖面质量有很大提高，目的层三叠系、侏罗系、第三系内幕反射波组的信噪比明显改善，各构造单元间接触关系相对较清楚。但因表层地震地质条件较差，深层地震地质条件也十分复杂，主要目的层地层起伏激烈，褶皱严重，地层倾角较大，产状多变，逆掩断层发育，地层切割性强，成像效果差。
表1西藏高原地区不同年代二维地震采集参数表
尼玛盆地地区属于西藏高原地震勘探低信噪比区，其地形以高原丘陵平地为主，有山前带、草场、沼泽及冻土层等类型，区内地下地质结构复杂，断裂构造发育，地层倾角较陡。以往地震资料品质一直未能取得较大的突破，严重制约了该区油气资源的进一步勘探。介于常规地震采集存在的技术和环境问题，本次采集工作提出了低频可控震源地震勘探，并根据工作区具体情况进行了技术攻关试验。可控震源地震勘探可根据工区地表条件和勘探深度进行震源参数调整，具有“安全、环保、高效”的特点。在西藏高原地区推广可控震源符合国家安全生产和社会安全的需要，也符合高原地区环保的需要。
在尼玛盆地针对中深层油气勘探中，采用宽频、宽线、高密度、低频可控震源二维地震勘探方案，针对提高目标体的成像效果，设计具有道距小、高炮道密度、高有效覆盖次数、高采样率特点的观测***。
对空间采样间隔及宽线宽度优化设计，保证高陡浅层成像效果，重点考虑道间距、测线宽度，道间距应当满足空间采样定理，要求道间距小于有效波最小视波长的一半，宽线资料叠加浅层影响大，深层影响小，宽线的宽度必须保证地下垂直于测线方向的CDP面元宽度内反射波能够同相叠加，一般宽线宽度为CDP面元宽度的两倍，当覆盖次数一定的情况下，小面元具有明显的优势，但是当地层倾角增加，反射波能量急速衰减(图2)。因此采样点距的选择要综合考虑观测***各参数的相互匹配。
对有效排列长度优化设计，长排列有利于地层成像、有利于提高深层速度分析精度，但排列长度大于2倍目标地质体埋深后，反射波能量增幅不大，排列长度一定的情况下，反射波能量随地层倾角增加快速衰减(图3)。针对深层、较陡地层，可以适当增加排列长度，排列长度的选择不大于主要勘探目的层埋深的2倍。
对覆盖次数优化设计，高覆盖次数能提高复杂地质体的照明度，有利于噪音压制，噪音压制力相对于覆盖次数增加的量阶小。地震倾角较大时，覆盖次数对资料影响减小。因此，覆盖次数选择要结合构造复杂构造特点、噪音发育程度优选覆盖次数。
在西藏高原采用可控震源可有效降低劳动强度，保护较脆弱生态环境，适合老地层出露区、砾石堆积打井困难的地区。低频可控震源KZ28(LFV3) 最低使用频率达到1.5Hz，由于低频信号衰减慢，穿透能力强，有利于提高中深层资料能量和信噪比(图4)，降低扫描频率设计，有效增强中低频反射能量，提高低频段成像效果。
通过激发因素试验对比剖面可以看出，在相同覆盖次数条件下，2台1 次激发剖面略好于1台1次，与***震源对比，激发效果要好于高速层激发的剖面效果。试验表明，随着覆盖次数增加，低频可控震源资料成像质量逐步提高，同时经分频扫描对比，低频可控震源剖面比***震源剖面的优势频带要宽得多，说明西藏高原盆地区采用低频可控震源高密度宽线地震采集大大增强了压噪能力，有利于地震资料信噪比和分辨率的提高。为该区地震资料采集方案确定提供了可靠依据。
该区地表地下双复杂、反射信号弱、信噪比较低，纵横向发育不同特征的干扰波，根据噪音特征，针对性设计检波器组合，做到检波器组合噪音压制与观测***噪音压制相匹配，通过室内资料处理去噪和检波器组合压噪结合，提高信噪比。试验表明，横向大组合可有效压制侧面干扰，保护有效信号，纵向大组合在压制干扰的同时也压制了有效波，所以采用横向大组合有效压制侧面干扰，纵向干扰波由后续处理来压制，在资料处理中根据干扰波特点采取针对性的去噪措施，可有效提高资料信噪比。
通过试验攻关，结合地震地质条件，施工中采用2线3炮480道(2L3S480T) 宽线观测***(图5)，即观测***为7185-15-30-15-7185，道距30m，炮距30m，接收线距60m，炮线距60m，排列长度7200m，覆盖次数最高1440 次；低频可控震源KZ28(LFV3)采用2台1次震动激发，驱动幅度65％，扫描长度16s，扫描频率1.5-84Hz，成功实现了低于3Hz信号激发；检波器组合采用20个检波器95m基距横向拉开。可见，低频可控震源增加有效低频信息，提高成像分辨率，使用大排列、小道距、宽线、高密度、高覆盖、横向检波器大组合等方法较大提升观测***的压噪效果，提高资料信噪比，同时增加了地震波场的采样空间，提高地震波场的空间采样能力，对于本地区褶皱发育、地层倾角大、逆掩断层发育的情况，能够改善其地震波场的归位效果，增加目的层有效覆盖次数，提高目标地质体弱反射信息的能量，地震资料质量明显提高，在相同位置测线，与老资料相比，新资料叠加剖面的构造形态更加清楚，地层信息丰富，同相轴较连续，资料的信噪比、波组特征等有很大改善，能满足构造解释需要。
因此，通过采用低频可控震源施工，更加满足宽线、宽频、高密度地震采集技术的要求，大幅度的提高了采集覆盖次数，增强了目标地质体弱反射信息的能量，资料品质明显提高。针对该区褶皱发育、地层倾角大、逆掩断层发育的情况，其地震波场的归位效果得到更好的改善。相对于常规可控震源，低频可控震源在低频端有很好的拓展，地震激发信号具备了更加丰富的低频能量，通过利用低频信号穿透性强、衰减慢的特点，地震波下传能量提高，目的层的成像效果得到较好的改善。采用检波器横向大组合接收，有效压制侧面干扰波，保证有效波信息不受压制。从目前的采集情况来看，通过与老资料的对比，低频可控震源在该区的激发效果比井炮激发方式更好，初至较清晰，取得了应用较好的效果。攻关成果表明，西藏高原盆地区采用低频可控震源进行地震勘探的可行性和有效性，突破了高原油气勘查技术瓶颈，为该区油气勘探取得突破起到有效推动作用。同时，低频可控震源更加安全环保，对环境不会造成较大影响，得到当地政府的认可和接受。
青藏地区位于全球油气产量最高、储量最丰富的特提斯构造域中段，是我国现今陆上面积最大、油气调查和研究程度最低的一个含油气大区，发育众多的中、新生代沉积盆地。尽管近年来对青藏高原油气地质研究取得了一些成果，但是由于地球物理勘查技术尚未完全攻克复杂的地表和地下地质条件的难关，制约了我们对青藏高原重点盆地地下结构构造和石油地质条件的认识。尤其青藏高原存在有别于其他地区的永久“冻土层”，能够屏蔽能量向下传播，导致地震资料信噪比普遍不高。
青藏高原地区首先发现石油始于1871年。建国后，在青藏地区开展了多轮油气勘查工作。近年以来大量研究证实，青藏高原以羌塘盆地为代表的海相盆地和以伦坡拉盆地为代表的陆相盆地烃源岩厚度巨大、有机质类型好、有机质为高过成熟，具有形成大型油气田的物质基础，表明青藏地区具有广阔的油气资源前景。
青藏高原油气勘探地区地貌主要为草原，有少量沼泽及老地层出露区，盆地内地势平缓，其沉积物主要为砾石，多含水和流沙，钻井难度较大，成井率低，不适宜钻机作业。该地区地震勘探工作开展较少，多为***震源，所获地震数据品质不甚理想。并且随着国家对环保和安全的要求逐年提高，***震源已经不再是最优选择。
为解决青藏高原地震勘探面临的困难，探明该区地下结构构造，本次试验采用低频可控震源施工。可控震源更加满足宽线、高密度采集技术的要求，大幅度的提高了采集覆盖次数，增强了目标地质体弱反射信息的能量，能够明显提高资料品质。相对于常规可控震源，低频可控震源在低频端有更好的拓展，地震激发信号具备了更加丰富的低频能量，通过利用低频信号穿透性强、衰减慢的特点，地震波下传能量提高，目的层的成像效果能得到较好的改善。高密度采集和低频信息能够在一定程度上改善永久“冻土层”对信号的屏蔽作用，改善地震资料的中深层成像。
本次研究工作所属地区也属于青藏高原地震勘探低信噪比区，其地形以高原丘陵平地为主，有山前带、草场、沼泽及冻土层等类型，区内地下地质结构复杂，断裂构造发育。以往地震数据品质一直未能取得大的突破，严重制约了该区油气及水合物资源的进一步勘探。2015年，在尼玛盆地针对中深层油气勘探，采用宽频、宽线、高密度、低频可控震源二维地震勘探方案，3 线4炮480道宽线观测***，其道距30m，炮距30m、60m，接收线距60m，炮线距60m，覆盖次数达2520次；采用低频可控震源2台1次或3台1次震动激发，2串检波器横向面积组合接收。以提高目的层信噪比为中心，开展地震数据采集、处理、解释一体化攻关。
尼玛盆地研究区勘探程度低，油气勘探仅有2012年完成的一条二维地震测线，可供借鉴的参考资料很少。该地区海拔在4500m以上，冻土层在该地区广泛分布。冻土是被冰固结的土壤，其纵波速度远大于表层低速带以及下伏未完全成岩地层，是一个高速层。由于高速层的屏蔽，地震波能量透射困难。另外由于严重的静校正问题和线性噪声干扰，以往所获地震数据在深部位置基本难以成像。
线性干扰发育，原始地震数据信噪比低。该区主要表层结构为第四系沉积物，且沉积厚度差异性大，最大厚度达到100m。大部分激发能量沿近地表传播，能量散失严重，并且造成线性干扰发育。
冻土层影响地震数据品质。冻土层在该区广泛分布。由于表层冻土层地层速度很高，能够屏蔽掉大部分的地震激发下传能量，它使得透射过该层的地震波能量弱，地面接收到目的层的能量反射信号极弱。
复杂表层结构导致静校正问题严重。该区域低降速带起伏剧烈，表层结构厚度从几米、十几米至上百米变化，无稳定静校正界面，横向速度变化大。
通过分析该区以往地震数据和地质特点，影响该地区地震数据质量的因素主要是静校正、线性干扰和冻土层的信号屏蔽。静校正问题降低成像质量，线性干扰和冻土层的信号屏蔽导致地震数据信噪比偏低，资料质量差。为解决信噪比较低的问题，采集过程中以宽频宽线高密度为理念，利用低频信号的强穿透能力和高覆盖次数增强有效信号能量，利用高覆盖次数压制随机噪声，增强有效信号。同时在处理过程中采用针对性的去噪方法，尽量降低噪声影响；针对静校正问题，采用全初至信息层析综合静校正技术，达到精细刻画表层模型的目的和实现静校正的高精度计算。
①宽线高密度二维观测技术。在宽线高密度二维采集中，使用小道距、宽线、高覆盖等方法能够提升观测***的压噪效果，对于研究区内广泛发育的干扰波进行很好压制，提高资料信噪比；同时增加了地震波场的采样空间，提高地震波场的空间采样能力增加目的层有效覆盖次数，提高目标地质体弱反射信息的能量。
通过高密度宽线观测大幅度提升目的层有效覆盖次数，增加了空间激发点密度，能有效改善冻土层能量屏蔽，提高深层目的层弱反射信号能量。通过建立冻土层正演模型，很好的说明了这一问题。可以看出冻土层对深部地层的能量屏蔽作用，通过增加空间激发点密度能够改善冻土层对深部地层的能量屏蔽。
②低频激发技术。对该区2012年采集的单炮地震数据进行了时频分析，可以看出该区地震波能量衰减很快(图6)，再加上冻土层对能量的屏蔽作用，中深层目的层的有效反射能量弱，信噪比低。因此针对侏罗系、白垩系目的层有效反射波能量弱、且以低频响应为主的特点，需采用保护低频、提高弱反射能量的激发技术。
低频激发技术主要是指采用专门的低频可控震源进行激发，相对于常规可控震源，低频可控震源在低频端有很好的拓展，地震激发信号具备了更加丰富的低频能量，可以利用低频信号穿透性强、衰减慢的特点，较好克服上覆地层能量屏蔽及对有效反射能量的吸收衰减，提高地震波下传能量，提升对于中深层目的层的弱反射信息的识别能力，从而使接收到的目的层反射波的能量增强，较好的改善目的层的成像效果。
③全初至信息层析综合静校正技术。宽频宽线高密度二维观测***具有道距小、接收道数多的特点，有利于获取高精度的初至信息，从该区以往单炮资料来看，单炮能获取较清晰的初至信息，因此在本项目的实施过程中采用全初至信息层析综合静校正技术，实现表层模型的精细刻画与静校正量的高精度计算，解决该研究区的静校正问题。
该项技术包括基于模型约束的表层控制点调查、基于大炮初至的高精度表层建模和基于高密度初至层析静校正。基于模型约束的表层控制点调查技术是根据研究区的表层变化情况，科学合理的布设调查点；基于大炮初至的高精度表层建模技术是利用高密度采集获得丰富的初至信息特点，利用表层信息约束，建立精确的表层结构模型，达到精细刻画表层模型的目的和实现静校正的高精度计算。
研究区地势较为平坦，单炮资料整体差异不大。研究区西南部QN2015-01 线地表出露火成岩，激发接收条件较差，单炮品质较差。研究区中部达则错湖边地势较为平坦、低降速带横向、纵向都较为稳定，资料信噪比较高，有效频带较宽。
该区域大部为第四系地层所覆盖，在研究区北部有部分古新-始新统牛堡组老地层出露，研究区中部部分出露中侏罗统俄蒙勒组，研究区南部有部分古近系(牛堡组、丁青湖组)老地层出露。从表层反演模型来看，虽然该区地表平缓，地形绝对落差不大，但低降速带极薄(绝大部分在15m以下) ，极薄的表层下，速度瞬间达到高速，绝大部分地区达到3000m/s，横向、纵向上速度变化大，没有稳定的折射层，地表表现为强非均质高速特性。在第四系沉积物区域，表层速度也存在横向的剧烈变化，可能受达则错水系冲沟影响，分布有东西向的小型冲积扇，静校正问题较为严重。从共偏移距剖面分析可知，初至抖动、扭曲严重，高频静校正问题突出，从层析反演的 QN2015-01测线近地表模型来看，低速带薄，低速带下直接就是高速顶，高速顶横向速度变化剧烈。
通过对原始资料的细致分析，本研究区资料特点主要体现在以下两方面：
①信噪比低、噪声发育：该区地形地貌横向变化剧烈，激发接收条件存在差异，冻土层及近地表砾岩层对地震能量的传播有屏蔽作用；由于激发接收条件的不同，在地震原始单炮记录上的面波、折射波以及次生干扰波等的特点各有不同；从原始资料的分析看，资料信噪比低。
②高频静校正问题突出：本区地形绝对落差大，高速顶速度变化大，低降速带薄，从层析反演速度剖面看，中、长波长引起的静校正问题较小，而高频静校正十分突出。
信噪比是地震数据成像的基础，由于研究区地表结构复杂，使得面波、折射波及散射波发育，戈壁区可控震源资料谐振干扰、异常干扰能量强，而且随着地表变化，噪声特征差别较大，给叠前噪声压制造成困难。
通过分析，区内各种噪声发育特点，主要干扰波为面波、浅层折射、异常振幅干扰。针对干扰波特征，采用多域组合去噪方法，先强后弱，先规则后随机，先低频后高频，一体化辨识、多方法组合优选，逐步去噪的办法提高资料信噪比，落实复杂地层构造形态，提高资料信噪比。尤其要加强低频端和高频端有效信号的保护，优化叠前道集，形成配套叠前压噪技术。
根据以上处理思路，考虑了不同干扰的分布规则、能量级别，将多种去噪方法进行组合，形成了针对尼玛盆地的叠前噪声压制技术：①在炮域采用自适应面波衰减压制面波；②采用分频异常振幅衰减对残留面波和异常振幅进行衰减；③在炮域和检波域利用叠前线性干扰压制对线性干扰波进行压制；④利用地表一致性振幅补偿和分频异常振幅衰减在炮域进行迭代，逐步压制各种残留的高能异常振幅；⑤在CMP域通过分频异常振幅衰减压制残留异常振幅，进一步提高资料信噪比。
研究区表层结构较为稳定，但静校正高频精度不够，如何解决高频成像问题是本次处理的重点。通过采集、处理一体化静校正攻关工作，结合微测井资料，建立研究区表层结构模型，采用拟三维宽线层析静校正解决基准面静校正，最大限度地消除高频分量引起的成像问题，保证反射波同相叠加，提高资料的成像质量。同时通过综合全局寻优剩余静校正等配套剩余静校正技术进一步改善高频成像问题。
①拟三维宽线层析静校正。基准面静校正是将地表激发、接收获得的地震记录校正到一个假想的平面，从而消除地表起伏变化对地震数据的影响。方法主要有高程校正、野外模型静校正、层析静校正、折射静校正。针对基准面静校正，采用拟三维宽线层析静校正解决基准面静校正问题，提高目的层成像精度，拟三维宽线层析静校正方法是指以所有二维数据应用整个区块的三维网格，宽线和纵、横向二维线均参与静校正拾取、计算，这样保证了静校正计算时的统计道数；通过大网格三维模式的计算解决了闭合问题，通过三维小网格解决了成像问题，既很好解决了闭合问题，也圆满解决了成像效果。
经过以上对比分析，可以看到拟三维宽线层析静校正，能够更准确反映低降速带变化趋势，解决了其它基准面静校正量较大误差的问题，应用野外多信息约束的宽线层析静校正之后，共炮检距初至扭曲现象得到了很好的解决，叠加成像效果优于其它方法的成像效果，很好地提高了剖面叠加成像精度。
②综合全局寻优剩余静校正。研究区地表条件多样、低降速层厚度极薄、速度变化剧烈，静校正问题严重，在应用基准面静校正量后，仍然存在一定的高频剩余静校正问题，剩余的静校正量可用传统的剩余静校正方法求取。但由于本地区信噪比较低，速度拾取困难，地表一致性剩余静校正所需的模型道无法准确建立，效果微弱。因此，采用综合全局寻优剩余静校正，同时通过速度分析多次迭代，能解决好全区的剩余静校正问题，使反射同相轴达到最佳同相叠加。
综合全局寻优剩余静校正技术是一种新的静校正计算方法，它是综合最大能量法、模拟退火法、遗传算法三种方法上的优势，形成新的交替式混合寻优剩余静校正量求取算法。其基本思路是将最大能量法和模拟退火法产生的解作为遗传算法的初始群体，使得体中的个体针对性强，有效的控制了群体的规模，使搜索具有更高的效率。同时在遗传算法演化后进行最大能量法和模拟退火法搜索，强化局部搜索能力，弥补遗传算法缺局部集中搜索的缺陷，最终达到快速收敛到最优解(即最佳静校正量)的目的。经过综合全局寻优剩余静校正后，南部和中北部构造复杂的区域同相轴连续性明显增强，高频静校正问题进一步得以解决。信噪比得到了极大地提高。
通过拟三维宽线层析静校正、分域多步综合叠前去噪技术、精细成像技术的使用以及处理-解释一体化结合，在处理过程中发现问题及时反馈整改，使本次处理较好地完成了地质任务，最终成果资料能较好地满足构造解释的要求。
老资料构造轮廓不清晰，成像质量较差。新资料与老资料相比，最终成果的构造形态、信噪比、波组特征等方面有了明显改善，同时由于低频的贡献，深层成像质量更好。
本次试验采用低频可控震源进行高密度的地震数据采集，并通过实验研究建立起一套有效的冻土区地震资料处理技术。通过高精度基准面静校正、多域综合噪声压制、精细成像技术的综合应用，使资料的信噪比和分辨率逐步提高，获得了较高品质的成果剖面，也取得了一些认识。
(1)资料采用二维宽频宽线高密度低频可控震源采集，低频端信息丰富，为深层的发现奠定了良好的基础。通过采集处理解释一体化攻关，在西藏尼玛盆地取得较高质量的地震剖面。
(2)通过分析实验对比和处理攻关，在西藏尼玛盆地初步形成了以拟三维宽线层析静校正技术和叠前多域综合噪声压制技术为核心的冻土区处理技术。
(3)地震剖面品质与老资料相比有了显著提高，但是局部地区受地下地震地质条件复杂的影响，地震数据品质依旧不高，需要继续进行研究。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种获取地震反射波的采集和处理方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)建立探区地质模型；
(2)为所述探区地质模型赋予地球物理参数；
(3)对赋予地球物理参数的探区地质模型，应用激发子波进行照明正演，根据照明强度确定对应模型获取最大能量的有效激发子波；
(4)应用步骤(3)中选择的激发子波对步骤(2)中赋予地球物理参数的探区地质模型进行照明正演，采用相当于目的层埋深3-4倍的观测排列进行地震波的接收，对照明正演数据进行分析处理，获取地质目标层最佳成像效果的排列长度对；
(5)应用步骤(3)中选择的激发子波和步骤(4)中获取的排列长度对，采用赋予地球物理参数的探区地质模型进行照明正演，采用所选择的激发子波的最大频率和地球物理参数之地层最小层速度计算的垂向最小分辨率，作为空间采样率进行采样，对照明正演数据进行分析处理获取地质目标层最佳成像效果的空间采样密度；
(6)将步骤(3)-(5)中确定的参数，作为现场试验参数进行先导试验；
(7)对步骤(6)中的试验数据资料进行分析处理，获得影响地质目标体成像效果的敏感参数及成本因素的敏感参数；
(8)根据步骤(7)中获得的敏感参数，设计技术有效的方案，采用价值工程学原理对各方案进行经济评价，获得技术有效经济可行的采集方案。
2.根据权利要求1所述的获取地震反射波的采集和处理方法，其特征在于：所述步骤(1)的探区地质模型，包含探区典型的地震资料深度偏移剖面，这些剖面上有皱褶构造，同时皱褶地质体下覆地层是勘探目的层；探区地质模型还包含表层地质结构模型；探区地质模型是一个(x、y、z)空间模型。
3.根据权利要求2所述的获取地震反射波的采集和处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中地球物理参数之速度是深度偏移速度场或声波测井、VSP速度场；地球物理参数之密度是密度测井的密度或岩性调查的密度。
4.根据权利要求3所述的获取地震反射波的采集和处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中有效激发子波确定，是符合探区地震地质条件的地震波；地震地质条件决定了特定探区地震波的有效频带，通过不同有效频带地震子波的模型照明正演，按照能量最大化原则，进而确定探区地震波的有效频带。
5.根据权利要求4所述的获取地震反射波的采集和处理方法，其特征在于：所述步骤(4)中接收地震波的排列长度，根据费马原理满足获取到地层倾角约70度左右的地震反射波，根据绕射原理地层倾角大于70度的反射波被接收；针对高陡褶皱地层，这个排列长度是目的层埋深的3-4倍。
6.根据权利要求5所述的获取地震反射波的采集和处理方法，其特征在于：所述步骤(7)中，敏感参数分析方法包含对获取的地震数据进行不同观测***参数叠前成像精度、保真度、分辨率分析，以及激发、接收和观测***的匹配分析。
7.根据权利要求1-6任一项所述的获取地震反射波的采集和处理方法，其特征在于：该方法采用低频可控震源施工。
8.根据权利要求7所述的获取地震反射波的采集和处理方法，其特征在于：低频可控震源为二维宽频宽线高密度低频可控震源。
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