复杂山地宽线观测系统叠加效果分析

张三元

（中国石化江汉油田分公司勘探处，湖北 潜江433124）

目前，尽管地震资料采集已经步入高精度阶段，然而在复杂山地如何提高地震资料信噪比和成像的精度，依然是复杂山地地震资料采集面临的一个主要难题。某些地区由于近地表激发和接收条件差，地下构造复杂，原始记录信噪比低、能量弱，常规二维地震采集仍然难以获得对地下复杂构造做出较精确解释的地震资料。

一般情况下，增加覆盖次数是提高资料信噪比的重要手段；但仅仅采用减小道距、炮距和单纯增加接收道数、激发点数的做法会使采集成本急剧增加，引起随机干扰的相干性增强，减弱叠加压制随机干扰和相干干扰的统计效应。同时，对于地下的复杂构造，常规二维采集得不到有效的侧面信息，不利于最终的叠加、偏移成像。

宽线采集可以有效地获得单线采集得不到的侧面信息，炮点可以在一定宽度范围进行优选，从而改善激发效果。增大观测方位角能采集到更多有效的地下反射信息，可以选取更加均匀的反射点、线密度，能有效压制各种复杂干扰。多线叠加可以大幅度地提高覆盖次数，提高资料的信噪比。宽线采集已成为复杂山地提高地震资料品质和地质效果的较好的选择。

1 研究区特征

所研究工区地表山体陡峭、沟壑纵横、地形切割剧烈、岩溶发育，具有典型的南方喀斯特地貌特征。出露的地层为 T、P、C、D，地表岩性主要为灰岩，局部为砂岩、砾石层等。区内低降速层速度及厚度变化较大，形成横向剧烈变化的反射波速度差异，易产生原生、次生干扰和能量散射，对资料品质造成很大的影响。以往剖面（见图1），该区深层地层倾角大，断裂发育，使得地震波场复杂，强折射波、侧面波、散射波等干扰波严重，更加降低了资料信噪比。根据以往所获资料分析，该地区中、深层可看到有一定的有效反射，但局部波组特征不明显，不易连续追踪。

图1 以往地质解释剖面

2 宽线观测系统

研究区采用三线三炮宽线观测系统进行了采集，每个排列接收道数是540道，道距是20m，最大偏移距是5 390 m，线距40m，炮距60m。可以形成线元10m，覆盖次数依次为90，180，270，180，90的5条CMP线，通过不同的组合叠加处理方式，可以形成面元为10m×20m，覆盖次数从90次至810次的不同的叠加剖面。

3 处理效果分析

3.1 对复杂干扰的压制

1，2线相邻排列段接收，不同炮点位置的两炮叠加效果对比图（见图2）。其中左图是相邻两个排列线接收，横向相邻两个炮点激发的叠加记录；右图是相邻两个排列线接收，纵向相邻两个炮点激发的叠加记录（在炮记录叠加时均消除静校正影响）。从两个叠加记录的效果以及对应的频谱能量图可以看到，横向炮点叠加可以更好地压制散射波、侧面波、规则干扰波等各种波的干扰，提高有效波频带范围和主频能量，提高资料信噪比。山地成像效果的提高。

图2 相邻排列接收、不同分布位置激发的叠加记录（上）与各自的频谱图（下）

相同覆盖次数不同炮点位置激发的浅表层射线路径分布图（见图3）。其中上图为炮点与排列同线的常规二维观测系统的层析分析的浅表层射线分布图，下图为相同覆盖次数的两炮单线的宽线的层析分析的浅表层射线分布图。从下图可以看到在覆盖次数相同的情况下，宽线观测方式可以使测线浅表层射线路径密度分布更加均匀。这样静校正量的精度就会更高，有利于复杂

图3 单炮单线常规观测系统（上）与两炮单线宽线观测系统（下）的浅表层射线路径分布图

3.2 对能量、主频和信噪比的影响

采用宽线观测系统不仅可以增加覆盖次数，加强速度谱的能量聚焦，更好地进行叠加、偏移速度的准确拾取，而且可以提高叠加、偏移的成像效果和精度。在不同覆盖次数的叠加剖面同一位置选取时窗进行能量、频率和信噪比的定量分析，根据分析数据绘制了覆盖次数对其影响的变化规律曲线（见图4）。

图4 覆盖次数对叠加剖面能量、频率和信噪比的影响变化曲线

从图4中可以看出，覆盖次数对能量、频率和信噪比的变化影响呈曲线变化关系。随着覆盖次数的增加，能量与信噪比逐渐增强，但当覆盖次数增大到一定程度时（例如540次），随着覆盖次数的继续增加，能量与信噪比的变化已经不明显。覆盖次数增加对叠加剖面高频影响很大，且随着覆盖次数的增加，叠加剖面频率逐渐降低，所以高覆盖次数对资料有很大的高频滤波效应。

4 效果分析

经过不同的观测形式叠加试验，选择有代表性的观测系统进行270次、540次、810次覆盖次数的叠加剖面进行对比（见图5）。从图5可以看出，当覆盖次数从270次逐步提高到540次时，叠加剖面整体上信噪比、能量明显提高，反射同相轴连续性增强；当覆盖次数进一步提高到810次时，剖面效果提高不明显。这表明本地区覆盖次数在540次左右较为适宜。

图5 不同覆盖次数的宽线叠加剖面效果对比图

5 认识与结论

1）宽线观测系统可以接收来自地下不同方向的反射信息，从而使叠加剖面信息更加丰富，细节更加清楚。

2）宽线叠加可以有效压制来自不同方向的各种复杂噪音。

3）研究区覆盖次数超过540次时，信噪比与能量的提高不大，主频降低明显，覆盖次数不是越高越好。

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