陳耀，喻兵良

（安徽省勘查技術(shù)院， 安徽合肥 230031）

0 引言

頁(yè)巖氣是從富含有機(jī)質(zhì)的暗色泥頁(yè)巖層中開(kāi)采出來(lái)的天然氣，是一種重要的非常規(guī)天然氣資源。頁(yè)巖氣主要分布在沉積盆地內(nèi)厚度大、分布廣的頁(yè)巖烴源巖地層中，其形成和富集有自身獨(dú)特的特點(diǎn)。我國(guó)雖然蘊(yùn)藏著豐富的頁(yè)巖氣資源，但頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)還處于早期階段。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，工業(yè)生產(chǎn)和居民生活對(duì)天然氣的需求越來(lái)越大，常規(guī)油氣資源的供應(yīng)已日益緊缺，由此推動(dòng)我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)在近幾年得到了快速發(fā)展。

在常規(guī)油氣勘探過(guò)程中，地球物理方法是最經(jīng)濟(jì)、最有效的勘探手段。其中的地震勘探方法由于其勘探深度大、分層精度高和地震屬性參數(shù)豐富而受到地球物理工作者的廣泛青睞。頁(yè)巖層中含氣量越高，其速度和密度就越低，頁(yè)巖層相對(duì)圍巖具有較低的波阻抗，在地震剖面上表現(xiàn)為斷續(xù)—弱振幅反射[1]?；谶@樣的深部地震地質(zhì)條件，地震勘探法在查明含氣頁(yè)巖的埋深、厚度和構(gòu)造方面同樣有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不僅如此，地震資料中還攜帶有豐富的地震屬性，地質(zhì)解釋人員可以利用這些資料來(lái)優(yōu)選、分析和提取頁(yè)巖氣敏感屬性，對(duì)頁(yè)巖氣“甜點(diǎn)”進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此，在頁(yè)巖氣勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中，地震勘探起著不可替代的重要作用。但是，我國(guó)在利用地震方法對(duì)頁(yè)巖氣勘探方面尚處在起步階段，在地震勘探方法技術(shù)特別是地震資料的處理和解釋方面研究及實(shí)際應(yīng)用還沒(méi)有形成成熟的技術(shù)[2]?；诖?，本文以浙西某頁(yè)巖氣二維地震勘探項(xiàng)目為例，對(duì)山區(qū)頁(yè)巖氣地震勘探數(shù)據(jù)處理若干技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，取得了較好的地震成像剖面，為下一步地質(zhì)研究提供了基礎(chǔ)資料。

1 原始地震資料特點(diǎn)

測(cè)區(qū)出露地層以侏羅系為主，巖性主要有凝灰?guī)r、花崗巖、砂巖、泥巖、硅質(zhì)頁(yè)巖及灰?guī)r，少部分地區(qū)有黃土礫石沉積，河灘兩邊有河灘礫石沉積，激發(fā)接收條件較差。但目標(biāo)層位為志留—震旦系頁(yè)巖，兩者之間存在較長(zhǎng)的沉積間斷，其不整合接觸面能形成較好的反射界面，在古生界及元古界內(nèi)部不同巖性界面（如砂巖、泥巖、頁(yè)巖與灰?guī)r之間）存在一定的波阻抗差異，能產(chǎn)生較好的反射。

野外數(shù)據(jù)采集主要參數(shù)為：道距20m、炮距60m、排列道數(shù)480道、覆蓋次數(shù)80次、最小炮檢距10m、最大炮檢距4790m、記錄長(zhǎng)度6s、采樣間隔1ms。

由于測(cè)區(qū)地表起伏劇烈，溝深坡陡，表層巖性變化大，因此地震數(shù)據(jù)存在較大靜校正問(wèn)題和能量、頻率差異問(wèn)題。由于目的層埋藏深，深部反射波信號(hào)能量相對(duì)較弱。測(cè)區(qū)內(nèi)人文干擾源多，背景干擾大，造成部分原始資料信噪比偏低。

2 關(guān)鍵的處理技術(shù)

2.1 復(fù)雜地表?xiàng)l件下靜校正技術(shù)

在高陡山區(qū)采集的地震資料，不可避免地存在嚴(yán)重的靜校正問(wèn)題。如果靜校正問(wèn)題解決不好，將會(huì)影響資料后續(xù)處理中的干擾波壓制、速度分析等效果以及成像剖面的構(gòu)造形態(tài)，導(dǎo)致錯(cuò)誤的解釋結(jié)果。靜校正是本次浙西頁(yè)巖氣地震資料處理中最難解決的問(wèn)題，原因是近地表低降速帶厚度變化大，部分地區(qū)山體老地層直接出露，另外地形變化大，地表高差大，地形條件復(fù)雜，也是造成本次資料靜校正處理難度大的主要原因。在山區(qū)地震資料處理中，靜校正處理是消除地表高程起伏、地表不規(guī)則影響及地下低速帶引起地下界面產(chǎn)生的反射波時(shí)移變化的必要手段。對(duì)于靜校正問(wèn)題嚴(yán)重的地震資料，往往需要采用聯(lián)合靜校正方式來(lái)解決問(wèn)題，即采用野外一次靜校正解決低頻靜校正量和大數(shù)值的高頻分量，采用剩余靜校正方法解決殘余的高頻靜校正量。

野外一次靜校正方法比較多，早期的資料處理主要采用野外施工期間獲取的小折射或微測(cè)井資料來(lái)解決低速層帶來(lái)的靜校正量，用高程靜校正將物理點(diǎn)從浮動(dòng)基準(zhǔn)面校正到固定基準(zhǔn)面。這些方法雖然具有單點(diǎn)測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于山區(qū)資料來(lái)說(shuō)，由于觀測(cè)點(diǎn)較少，內(nèi)插精度低，不能較好地解決非測(cè)點(diǎn)的靜校正量，因此只能提供靜校正的低頻趨勢(shì)和宏觀模型[3]。隨著處理技術(shù)的提高，靜校正技術(shù)也在快速發(fā)展，目前應(yīng)用最廣泛的靜校正量解決方法主要是折射靜校正和層析靜校正方法。

折射靜校正和層析靜校正都是基于初至波走時(shí)信息來(lái)計(jì)算靜校正量的，兩種方法都需要炮集記錄有清晰且足夠多的初至波信息。層析靜校正適用復(fù)雜地區(qū)靜校正問(wèn)題，它對(duì)初至波沒(méi)有要求，既可以是折射波，也可以是繞射波、反射波，因此它的適用范圍更廣。折射靜校正對(duì)淺部模型要求比較苛刻，即低速層下有一連續(xù)的折射界面，且需要人為提供低速層速度，初至波必須是折射波，所以適用范圍較窄。但當(dāng)淺地表模型符合折射靜校正所需條件時(shí)，折射靜校正效果往往要好于層析靜校正。本工區(qū)地表雖然起伏大，但資料初至波基本都是高速頂界面產(chǎn)生的折射波，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，通過(guò)測(cè)試兩種靜校正方法，從單炮和疊加剖面對(duì)比效果分析，折射靜校正效果優(yōu)于層析靜校正方法。圖1所示，折射靜校正處理后，單炮記錄上由于地形和低速層引起的同相軸錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象基本消除，疊加剖面的信噪比和同相軸的連續(xù)性都得到明顯改善。

圖1 折射靜校正前后效果對(duì)比（左上:靜校正前單炮；右上:靜校正后單炮；左下：靜校正前疊加剖面；右下：靜校正后疊加剖面）Figure 1. Effect comparison before and after refraction static corrections（top left: single gun before static correction, top right: single gun after static correction, lower left: stack profile before static correction, lower right: stack profile after static correction）

2.2 低信噪比資料綜合去噪技術(shù)

由于浙西地區(qū)頁(yè)巖層埋藏深，含氣頁(yè)巖與圍巖之間的波阻抗差異小，反射信號(hào)弱，怎樣壓制各種噪音，突出反射信息，是地震勘探必須面對(duì)的重要問(wèn)題。雖然在數(shù)據(jù)采集階段采取了諸如組合檢波器、多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)等旨在提高信噪比的措施，但這些措施對(duì)壓制規(guī)則干擾的作用是有限的。要切實(shí)提高疊后資料信噪比，必須在資料的疊前處理階段，分析有效反射信號(hào)和干擾信號(hào)的地震屬性和波場(chǎng)特征，采取相應(yīng)的措施把各種干擾波分離出來(lái)并進(jìn)行壓制和衰減。

圖2 去噪前（左）后（右）疊加剖面對(duì)比Figure 2. Stacked profile comparison before（left）and after（right） denoising

圖3 反褶積處理前（左）后（右）單炮及其頻譜對(duì)比Figure 3. Comparison of single gun and its spectrum before（left） and after（right）deconvolution treatment

疊前去噪主要是壓制包括面波、聲波和折射多次波等線(xiàn)性干擾波。每一種線(xiàn)性干擾波都有其與有效反射波相異的物性特點(diǎn)，如傳播速度、頻率、衰減特征等。去噪過(guò)程中，根據(jù)這些特點(diǎn)，分別采取相應(yīng)的手段來(lái)壓制這些噪音。比如面波具有低頻低速的特點(diǎn)，可以采用高通濾波和f-k 濾波相結(jié)合的方法來(lái)壓制。比如聲波具有振幅強(qiáng)、頻率高、振幅衰減快和速度恒定的特點(diǎn)，采用分頻去噪、線(xiàn)性噪聲壓制或強(qiáng)振幅自動(dòng)識(shí)別等方法對(duì)聲波壓制都有較好的效果。當(dāng)然，由于地震地質(zhì)條件的多變性，各種干擾波也變得復(fù)雜起來(lái)，往往有多種噪聲疊合在一起，而且相干噪音的許多參數(shù)與反射波相差不多，不能簡(jiǎn)單的利用這些參數(shù)來(lái)壓制干擾波。要壓制單炮記錄上的噪聲，不是使用一個(gè)方法和模塊就能解決問(wèn)題，需要使用多種方法和多種模塊組合，在去噪的過(guò)程中，合理地安排先后順序，采取多域（炮域、檢波點(diǎn)域、偏移距域和t-x域、f-k域、τ-ρ域等等）、分時(shí)、分頻、分類(lèi)別和分區(qū)域有針對(duì)性的采用多種方法組合去噪，保護(hù)和突出各種頻率的有效信號(hào)。圖2是去噪前后的部分疊加剖面對(duì)比，去噪之后，低頻背景和傾斜噪音得到明顯的壓制，突出了有效反射信號(hào)，提高了信噪比。

2.3 地震信號(hào)一致性處理技術(shù)

地震波在地下介質(zhì)的傳播過(guò)程中，由于受地震波本身的球面擴(kuò)散以及地層吸收衰減和地表?xiàng)l件復(fù)雜多變的影響，振幅、頻率和相位都在發(fā)生變化。比如地震波在通過(guò)低速地層時(shí)高頻能量吸收嚴(yán)重；地表地質(zhì)條件的變化導(dǎo)致地震子波橫向上不一致；由于激發(fā)和接收因素的影響使得原始資料能量在橫向上存在差異；由于地層對(duì)地震波的吸收以及地震波的透射損失使得來(lái)自中深部頁(yè)巖層系的地震反射波振幅微弱等等。這些與反射系數(shù)無(wú)關(guān)的能量和頻率變化，在資料處理時(shí)如不得到合理的恢復(fù)和補(bǔ)償，會(huì)對(duì)含氣地層和構(gòu)造解釋帶來(lái)困惑。

為了解決上述問(wèn)題，首先應(yīng)用球面擴(kuò)散補(bǔ)償技術(shù)和彈性衰減補(bǔ)償技術(shù)對(duì)來(lái)自中深部的反射波能量從縱向上進(jìn)行合理恢復(fù)。其次，采用地表一致性振幅補(bǔ)償技術(shù)對(duì)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)振幅進(jìn)行補(bǔ)償，消除由激發(fā)、接收因素引起的橫向能量差異，使橫向能量均衡，從而使工區(qū)資料能量在縱橫向上達(dá)到協(xié)調(diào)一致。另外，為了彌補(bǔ)高頻信號(hào)的損失，擴(kuò)展頻帶寬度，提高資料縱向分辨率，采用了地表一致性反褶積和多道預(yù)測(cè)反褶積串聯(lián)使用的方法。應(yīng)用地表一致性反褶積抗干擾能力強(qiáng)，調(diào)整子波振幅的優(yōu)勢(shì)，消除地表差異對(duì)地震子波的影響。應(yīng)用多道預(yù)測(cè)反褶積對(duì)子波的壓縮能力強(qiáng)的特點(diǎn)，壓縮子波，擴(kuò)展頻寬（圖3），改善波組特征[4]。消除不同區(qū)塊間或不同單炮間的子波及相位的影響，盡量保證處理中整個(gè)數(shù)據(jù)體的子波一致。

2.4 偏移成像處理技術(shù)

下寒武統(tǒng)荷塘組是本區(qū)主要頁(yè)巖氣勘探目標(biāo)層，該套地層起伏較大，部分地區(qū)產(chǎn)狀陡峭，斷裂構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造變形劇烈。當(dāng)?shù)叵陆缑娲嬖诮嵌葧r(shí)，CMP 疊加成像位置與實(shí)際反射點(diǎn)位置會(huì)有不同程度的移動(dòng)，在斷點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生繞射波，斷面位置不準(zhǔn)確，向斜產(chǎn)生回轉(zhuǎn)波等。為了使反射點(diǎn)回歸到正確位置上去，必須做好偏移成像工作。

以數(shù)據(jù)疊加為節(jié)點(diǎn)，可以將偏移成像分為疊后偏移和疊前偏移。疊后偏移是建立在地下介質(zhì)是水平均勻?qū)訝罱橘|(zhì)、地層橫向速度連續(xù)變化、地震波是最短直射線(xiàn)路徑的前提之下。由于本區(qū)地下構(gòu)造復(fù)雜、橫向速度變化大，共中心點(diǎn)道集中的反射波旅行時(shí)已不再是雙曲線(xiàn)形式，共中心點(diǎn)疊加的結(jié)果也不完全等價(jià)于自激自收的零炮檢距剖面，疊后偏移已不能使地下構(gòu)造正確成像。

圖4 疊加剖面（左）和疊前時(shí)間偏移剖面（右）對(duì)比Figure 4. Comparison of the stack profile（left）and the prestack time migration profile（right）

疊前偏移依據(jù)的模型是任意的非水平層狀介質(zhì)，因此，疊前偏移資料比疊后偏移在空間位置上更準(zhǔn)確。疊前偏移有疊前時(shí)間偏移和疊前深度偏移兩種方法。疊前深度偏移適合復(fù)雜構(gòu)造偏移歸位，但它需要高信噪比資料作為基礎(chǔ)，否則得不到好的成像效果，甚至?xí)霈F(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。在地層傾角較大但橫向速度變化不劇烈的情況下,疊前時(shí)間偏移能夠把存在于每一記錄道中的反射波能量轉(zhuǎn)移到它真實(shí)的地下位置處[5]。雖然疊前時(shí)間偏移對(duì)資料信噪比也有要求，但不像深度偏移那樣苛刻，含氣頁(yè)巖層雖然橫向起伏大，但橫向速度變化不是十分劇烈， 疊前時(shí)間偏移能夠取得較好的成像效果（圖4）。

疊前時(shí)間偏移的關(guān)鍵參數(shù)其一是偏移速度場(chǎng)。偏移速度場(chǎng)是在資料常規(guī)處理階段建立的初始速度模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)疊前時(shí)間偏移與速度分析反復(fù)迭代的方法來(lái)優(yōu)化得到的均方根速度場(chǎng)，它能夠最大限度的逼近地下介質(zhì)的速度，從而使CRP 道集全部拉平。疊前時(shí)間偏移另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是偏移孔徑，偏移孔徑是用于積分計(jì)算的區(qū)間，是影響疊前時(shí)間偏移效果的重要參數(shù)。過(guò)大的偏移孔徑不僅增加計(jì)算工作量，而且引進(jìn)了偏移噪音，降低信噪比，影響到偏移結(jié)果的質(zhì)量；而偏移孔徑過(guò)小，則陡傾角地層反射得不到充分成像。根據(jù)本區(qū)的構(gòu)造特點(diǎn)測(cè)試了1000m、3000m、5000m、7000m、9000m 等參數(shù)，綜合考慮偏移剖面的波組特征和信噪比等諸多因素，最終選定了偏移孔徑采用5000m。疊前時(shí)間偏移的其他參數(shù)，比如偏移角度、反假頻系數(shù)等對(duì)偏移成像效果都有較大的影響，需要根據(jù)各自的規(guī)律通過(guò)測(cè)試進(jìn)行選擇。

3 效果分析

本區(qū)炮集記錄初至波為淺層折射波，能量較強(qiáng)，一致性較好，采用初至波折射靜校正方法很好地解決了由于地形和低速層帶來(lái)的靜校正問(wèn)題，同相軸連續(xù)性得到很大改善。處理中注意了地表一致性振幅和子波的處理，既消除了由于表層因素造成的子波差異，又保持了地震反射固有的頻率響應(yīng)，在保持一定信噪比的前提下成像剖面的分辨率得到提高。采用疊前時(shí)間偏移方法對(duì)資料進(jìn)行成像處理，保障了層位和構(gòu)造的準(zhǔn)確歸位，處理結(jié)果真實(shí)地反映了該區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地下構(gòu)造特征，為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層地震識(shí)別與綜合評(píng)價(jià)技術(shù)提供基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

我國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富，具有良好的勘探前景。目前我國(guó)頁(yè)巖氣勘探技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)研究和探索階段，作為頁(yè)巖氣勘探最有效的地球物理方法，反射地震方法不僅能圈出頁(yè)巖的規(guī)模與埋深，還可以評(píng)價(jià)頁(yè)巖層儲(chǔ)氣能力。山區(qū)頁(yè)巖氣地震資料處理的重點(diǎn)須放在靜校正、疊前去噪和偏移成像等關(guān)鍵處理步驟上，只有這樣才能確保最終成像資料既能真實(shí)反映頁(yè)巖氣含氣地層及構(gòu)造形態(tài)，又有較高的縱橫向分辨率，滿(mǎn)足地層和構(gòu)造內(nèi)部細(xì)節(jié)描述和含氣預(yù)測(cè)的需求。