□姜文龍 □胡偉華 □裴少英（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司工程物探研究院）

淺水域單道水上地震一致性處理方法研究

□姜文龍 □胡偉華 □裴少英（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司工程物探研究院）

以水庫和河道為主的淺水域水上地震勘探，其目的不在于單純地尋找地下地質構造，還可利用水上地震中的振幅信息對地下泥沙特征等進行分析。這種情況下，傳統的水上地震處理方法不保真的缺點凸顯。針對淺水域地震的特性，對于振幅保真相關的一致性處理進行研究，通過水上直達波對地震數據的一致性進行補償可有效地保持反射地震數據的一致性。

振幅補償；振幅屬性；一致性處理；泥沙分布

0 前言

水庫和河道等泥沙的淤積對水庫和河道的安全等有著重要的影響，探測水底泥沙的分布對于合理制定泥沙治理策略十分重要。利用地球物理手段探測水底泥沙情況也成為研究的熱點。宋海斌等運用水上地震手段等對物理海洋學特征進行研究表明，地震可用于變化更加細微的介質，如海水溫度等的解釋。相對于海水溫度的變化等，泥沙的變化特征則更為明顯，因此引入水上地震數據對水下泥沙沉積情況進行描述具有一定的可行性。

水庫和河道常規(guī)水上地震勘探的目的是為了對水底的地質構造或覆蓋層厚度進行探測，但這也局限了地震勘探的用途，這種以構造特征為目的的勘探對地震數據各道之間的振幅相對變化不做要求。因此一些對振幅特征有破壞且能提高分辨率的處理手段，如AGC（自動增益補償）等方法被廣泛應用于數據處理之中。這類處理手段在破壞振幅的同時，也將噪音補償進來。

在水庫和含泥沙較多的河道中，水上地震勘探目的更希望通過地震數據來提取水底泥沙的分布特征，如泥沙的分布范圍、不同粒徑泥沙的識別等等。由于水下不同泥沙速度和密度不同，所以波阻抗也不相同，在存在不同波阻抗的情況下，則會產生不同的反射界面，反射系數與速度密度之間的關系可以用公式（1）進行表示：

式中:ρ1、υ1表示上層介質的密度和速度，ρ2、υ2表示下層介質的密度和速度，ρ和υ的乘積表示地層的波阻抗，r表示該界面的反射系數。由于上下層介質速度、密度的差異也不相同，所以反射系數r也不相同。由地震波傳播理論，單道地震數據的一維正演模型可表示為公式（2）所示：

式中：d表示觀測的地震記錄，r表示反射系數，w表示震源激發(fā)的子波。綜合公式（1）和公式（2）所示，在震源子波相同的情況下，不同粒徑的泥沙也決定了反射地震波的振幅大小。因此在數據處理中如何使相對振幅信息得到保持十分重要，運用地震數據進行泥沙研究的首要環(huán)節(jié)就是地震數據的一致性處理，即保真處理。

1 一致性處理方法研究

地震中常見的一致性問題大都是由于激發(fā)能量的不一致、檢波器所在不同地表的不一致性所導致的。在常規(guī)地震數據中的一致性處理方法多基于多道地震數據來處理的。這類方法多是基于模型炮或VSP測井等信息來對地震數據中喪失的頻帶和能量進行補償。這類方法考慮的是通過保持AVO（振幅隨偏移距的變化）振幅特征達到數據的一致性處理需求。

在淺水域地震勘探中，常見的觀測系統如圖1所示：

圖1 淺水域地震觀測系統示意圖

淺水域水上地震勘探為了達到快速探測的目的，常運用單道水聽器進行接收，因此常用的多道地震數據處理手段并不適用。相對于常規(guī)地震勘探，水上勘探中檢波器的一致性通常較好，主要面臨的一致性問題即電火花激發(fā)能量的不一致。

通過圖1所示的觀測系統，電火花與水聽器的距離理論上是保持不變的。通常在相同水域，水的波速和吸收衰減特性是相同的。理論上，在電火花激發(fā)能量均一，即一致性好的情況下，水聽器所接收到的直達縱波能量應該相同。因此，淺水域單道地震數據一致性處理的關鍵就是研究通過水的直達波能量的一致性。文章應用常規(guī)地震中常見的屬性技術提取直達波的能量信息，公式（3）所示為均方根振幅屬性。在直達波能量等相同的情況下，各道的均方根屬性應該相同。

式中：N表示計算均方根屬性中所取的樣點總數，a表示各樣點對應的振幅值的大小，RMS表示均方根振幅屬性。

如震源的激發(fā)能量不一致，則直達波的振幅屬性表現也不一致。如果將這種直達波的不一致性補償回去，使得直達波的振幅能量達到一致，則地震數據的一致性將得到保持。

2 實際資料應用結果

通過上述討論，文章將該理論應用于實際電火花資料處理。圖2所示為運用Geo-Source200FW在某大型水庫中采集的地震數據。數據縱向采樣間隔為ms，縱向采樣時間為0.1ms。測線采樣間隔為2m，測線長度為1800m。

圖2 水上電火花接收原始數據圖

圖3 直達波屬性曲線圖

圖3所示為水聽器接收的直達波的屬性曲線。通過曲線可以發(fā)現，震源的激發(fā)能量存在不一致性，尤其在600～800m區(qū)間激發(fā)能量很弱。將圖3所示的不一致性補償給圖2所示的原始數據，提取補償后的振幅屬性曲線對比如圖4所示。

對比圖 4（a）和（b）在原始數據中，圖（a）中 200～800m之間反射能量較弱，對比砂礫石等反射能量較強沉積地層，該區(qū)域主要表現為松散的泥沙沉積特征。對比圖3，600～800m處直達波振幅屬性較弱，即600～800m處電火花激發(fā)的能量很弱，因此未經一致性處理直接對其物性進行解釋存在不合理情況。經過一致性處理后，圖4（b）中該能量分布于200～400m之間，表現為較松散的泥沙沉積，400～600m之間振幅值表現為相對的高值且較穩(wěn)定，解釋為較穩(wěn)定的沉積，600～800m區(qū)間經補償后其沉積特征不同于400～600m區(qū)間，推測表現為含泥沙較薄的砂礫石層段。對比實際地質情況，一致性補償后的解釋結果與實際地質情況相符。

圖4 原始數據屬性曲線（a）和一致性處理后的數據屬性曲線（b）對比圖

3 結語

運用地震數據來區(qū)分泥沙特征等是一個新的研究領域，該手段對地震數據的保真度要求極高，如何提高原始地震數據的保真特征對運用地震信號研究泥沙至關重要。運用直達波能量一致性的選擇對地震數據進行一致性處理，可消除水上地震最常見的震源不一致問題，很大程度上降低解釋中的錯解。后續(xù)研究將基于更多的地震屬性對一致性處理方法進行對比。

[1]渥伊爾馬茲,著.黃緒德,袁明德,譯.地震數據處理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994.

[2]云美后，丁偉，王開燕，唐付良，張曉梅.地震資料一致性處理方法研究與初步應用[J].石油物探，2006(01):65-69.

[3]王開燕，徐清彥，張桂芳，程某存，李培海.地震屬性分析技術綜述[J].地球物理學進展，2013（02）:815-823.

[4]宋海斌，董崇志，陳林，宋洋.用反射地震方法研究物理海洋地震海洋學簡介[J].地球物理學進展,2008,23（4）:1156-1164.

P631.4

A

1673-8853(2014)06-0032-02

水利部國際先進水利科學技術計劃“948”項目（201212）《河道、庫區(qū)非爆炸震源工程安全檢測成套關鍵技術引進》

2013-11-29

左英勇）