串联反褶积在提高下组煤层成像效果上的应用_解洁清.pdf

第 35 卷 1 期2023 年 1 月中 国 煤 炭 地 质COAL GEOLOGY OF CHINAVol.35 No.1Jan.2023doi:10.3969/j.issn.1674-1803.2023.01.11文章编号:1674-1803(2023)01-0064-04串联反褶积在提高下组煤层成像效果上的应用解洁清(中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院,河北涿州,072750)摘 要:由于煤系地层具有多煤层叠置的赋存特点,在煤炭地震勘探资料处理过程中,往往遇到由于上组煤层对下组煤层的屏蔽作用进而影响下组煤层反射波成像效果的问题。因此,如何在煤炭地震资料处理中提高下组煤层的成像效果成为当前普遍关心的问题。随着煤层的深度加大,原始资料中的低频成分对反射波成像质量的贡献也越大,资料处理过程中低频成分利用越多,下组煤层成像效果就越好,因此在处理过程中应尽量保留地震资料的低频成分。本次研究在应用地表一致性反褶积的基础上,串联使用预测反褶积方法并结合剩余静校正的运用,充分拓展资料低频段频带宽度,从而达到提高下组煤层成像效果的目的。关键词:多煤层;屏蔽作用;低频;串联反褶积中图分类号:P631.443 文献标识码:AApplication of Cascaded Deconvolution to Improve Imaging Effect of Lower Coal SeamXIE Jieqing(Research Institute of Coal Geophysical Exploration,CNACG,Zhuozhou,Hebei 072500)Abstract:Due to the characteristics of coal strata with multiple coal seams overlapping,it is often encountered that the shielding effect of the upper coal seams affects the imaging effect of the reflected waves for the lower coal seams,in the procedure of coal seismic data processing.Therefore,it has become the current common concern how to improve the imaging effect of lower coal seam for coal seismic data processing.Along with coal seam depth increasing,the contribution of low-frequency components in the original data to the reflec-tion wave imaging quality is also greater,and the more low-frequency components are utilized in the data processing process,the better the imaging effect of lower-group coal seam will be.Then the low-frequency components of seismic data should be retained as much as possible in data processing procedure.In this study,based on the application of surface consistent inverse fold product,the predicted deconvolution method is cascaded used with the residual static correction to expand the frequency band of the low frequency band of the data,so as to achieve the purpose of improving the imaging effect for the lower coal seam.Keywords:multiple coal seams;shielding effect;low frequency;cascaded deconvolution基金项目:中国煤炭地质总局科技创新项目“清洁能源勘查与开发利用技术研究”(ZMKJ-2021-ZX04)作者简介:解洁清(1984),女,河北保定人,高级工程师,长期从事煤田地震勘探和工程地震勘探的数据处理及研究工作。E-mail:274359173 收稿日期:2022-07-09责任编辑:张燕生0 引言煤田资料中煤层赋存状态都是多层叠置的,上组煤层对下组煤层的反射波存在屏蔽作用,尤其是上组煤层是多层或较厚煤层的情况,直接影响下组煤层的成像效果。随着煤田进一步开发利用,矿方越来越重视摸清下组煤层的赋存情况。基于以上原因,如何在资料处理中找到一种提高下组煤层成像质量的有效处理方法,成为解决此需求的关键所在。本文立足于改善资料处理流程,利用反褶积技术的应用来提高下组煤层成像质量,处理中采用定性分析与定量分析相结合的手段,使用地表一致性反褶积与预测反褶积串联的方法,最终使得下组煤层成像效果明显提高,从而满足对下组煤层的解释需求。1 地震资料处理中的反褶积方法1.1 地表一致性反褶积技术在地表起伏、表层结构多变的地区,当震源和接收点位置变化时,激发条件、接收条件等都发生变化,不仅造成地震反射波的静态延迟,而且会影响地震记录的振幅和频率,使地震反射波波形发生畸变,最终导致地震反射剖面的分辨率下降,这种近地表条件变化对地震波的影响可以视为一种线性的滤波作用。针对这一问题,就必须对地表的滤波作用进行反滤波,在相位、频率等方面进行多方位的补偿1。研究者们相继尝试了不同的地表一致性反褶积校正方法,取得了较好的效果2-6。1 期解洁清:串联反褶积在提高下组煤层成像效果上的应用65 地表一致性反褶积是一种多道计算的反褶积,这种反褶积方法是基于地震波可以被分解为共炮点、共接收点、共偏移距等多种成份的思想,消除了炮点、检波点、共反射点和炮检距几个方向上滤波器的混合效应,求出的反褶积因子比较平稳,褶积效果消除了地表变化引起的频率和相位差异,使得地震记录的振幅、频率、相位一致性更好,有利于提高叠加效果,使地震剖面真正反映地下介质变化。1.2 预测反褶积技术预测反褶积方法是由 Peacock 和 Treitel 在 1969年提出的,该方法在地震资料处理中得到广泛应用7。其核心是根据从实践与理论中总结出来的规律,求得预测滤波因子。使预测值与实际值的平方和最小的预测滤波因子为最终结果8。针对地震记录不同频带范围内信噪比有差异的问题,对地震信号进行分频段的预测反褶积处理,以具有较高信噪比的低频段反褶积结果对高频段反褶积结果进行预测或修正,消除噪声对反褶积的影响,并且选择性地改变输入数据的频谱来拓宽地震资料的频带宽度,从而满足高精度地震勘探的需求9-10。1.3 串联反褶积技术实际勘探中地表激发接收条件必然存在差异,由于表层介质的吸收不尽相同,激发后向下传播子波的差异导致了地震资料的波形、能量不一致,降低资料分辨率11。地表一致性反褶积具有对子波在纵横向一致性校正的功能,但它主要目标是校正子波的振幅谱,并不着重拓宽频带,对高频成分损失严重的深部资料,并不能达到提高成像质量的目的12-13。而现阶段在多煤层赋存地区,要求资料处理成果中浅、中、深部的煤层均呈现较好的成像效果,尤其对下组煤层的成像需求与日俱增,这就需要对地震记录中低频段信息加以利用,来满足深部煤层的成像需求。因此,常规的单一反褶积方法已不能满足要求。串联反褶积技术是利用地表一致性反褶积来统一地震子波,在此基础上进行预测反褶积处理工作,以达到进一步压缩地震子波,拓宽频带的目的14-15。2 串联反褶积应用效果分析以提高下组煤层成像效果为目标的处理流程为:首先在保留原始资料低频信息的基础上,做好噪音衰减与振幅补偿,保证资料信噪比。随后在共炮(CSP)域应用第一步地表一致性反褶积技术,然后在共反射点(CRP)域进行速度分析与剩余静校正的多次迭代,使叠加速度与静校正量逐步优化。最后在共检波点域应用第二步预测反褶积技术,具体过程如图 1 所示。图 1 串联反褶积应用流程Figure 1 Cascaded deconvolution work flow根据不同目标区块处理要求,两步反褶积技术应用过程中需分析资料实际特点,通过优选对比来选取合适的反褶积参数。反褶积处理效果直接与预测步长、预测白噪百分比以及算子长度等数值息息相关9。调节预测步长值可控制反褶积的输出频率,预测步长越小,输出频率越高,但信噪比越低,反之亦然。所以,实际处理时,要兼顾输出频率与信噪比,根据实际资料选择合理的参数。表 1 为处理过程中两种反褶积方法需要测试的关键参数表。表 1 反褶积试验参数Table1 Deconvolution test parameters试验内容试验参数地表一致性反褶积预测步长范围:432ms 间隔 4ms白噪百分比:0.010.05预测反褶积预测步长范围:432ms 间隔 4ms白噪百分比:0.010.052.1 上覆多煤层的下组煤成像效果为了验证提高上覆多煤层的下组煤的成像效果,试验选取山西某矿实际地震勘探资料,处理目标为提高 3#煤层与 9#煤层下伏 15#煤层成像效果。该区内 3#煤相对较厚,9#煤相对薄,15#煤受上覆两层煤屏蔽影响,难以形成可连续追踪同相轴,无法满足解释需求。在资料处理的过程中,充分保留地震记录中低频信息,经上述串联反褶积流程处理后,15#煤层成像效果显著提高,区内可连续追踪,为资料解释提供了高质量的成果数据体,圆满完成地质任务。图 2 为串联66 中 国 煤 炭 地 质第 35 卷反褶积提高下组 15#煤成像效果的展示图,目标煤层15#煤逐步由无法辨认到可连续追踪,改善效果显著;图 3 为串联反褶积过程中叠加剖面频谱分析,很明显该方法使资料的频带逐步展宽,低频段能量逐步增强。图 4 为串联反褶积应用过程中压缩子波的效果展示,这是通过目标煤层自相关来实现质控的,可以看出子波压缩效果逐步增强,子波一致性逐步提高。各方面质控均体现出地表一致性反褶积后资料频带展宽,子波压缩,子波一致性变好,再次串联应用预测反褶积后频带进一步展宽,子波得到进一步压缩11。图 2 串联反褶积提高某区下组 15#煤成像效果Figure 2 Effect on improving the imaging result for No.15 coal seam at lower by cascaded deconvolution图 3 串联反褶积频谱拓宽效果Figure 3 Effect on broadening spectrum by cascaded deconvolution图 4 串联反褶积压缩子波效果Figure 4 Effect on compacting wavelet by cascaded deconvolution1 期解洁清:串联反褶积在提高下组煤层成像效果上的应用67 2.2 上覆近距离厚煤层的下组煤成像效果为了测试上覆近距离厚煤层的下组煤层的成像效果,试验基于安徽某矿精细处理项目,处理目标为获取厚煤层 7#煤层下 20m 深处 8#煤层的赋存状态。由于上组煤层 7#煤厚度大且距离很近,8#煤层受其屏蔽影响严重,在原成果剖面中难以辨识,无法进行资料解释。应用本方法流程后,叠加剖面显示 8#煤层反射波同相轴易于分辨,可实现连续追踪,满足解释需求。图 5 为该项目应用串联反褶积技术逐步提高