刘玉红何黄生喻兵良

（1.安徽省勘查技术院（安徽省地矿局能源勘查中心），安徽 合肥 233001；2.江苏省煤炭地质物测队，江苏 南京 210046）

由于沙漠地区地表松散干燥的砂土层对地震波能量具有强烈的吸收作用，致使炮井激发的地震波通过松散地层时会发生严重衰减；检波器埋置在砂土层，由于耦合性差，使之接收到的反射信号能量弱。因此，在沙漠地区开展地震勘探，采集的地震数据面临信噪比低的风险。为探明位于毛乌素沙漠西北边缘的鹰骏煤田可采煤层的赋存状况及构造情况，开展了三维地震勘探。通过对低速层的调查和激发、接收因素的试验论证后，采用合理的采集方法，获取了具有一定反射能量的地震原始资料；在数据处理阶段，通过对提高信噪比的处理模块和参数的测试，选择有针对性的处理流程，达到消除静校正量的影响，压制各种噪音，突出目的层反射波组信号，提高成像剖面信噪比的目的。

1 地震地质条件

勘探区地表属高原侵蚀性低缓丘陵地貌，为固定、半固定沙丘，第四系浅部砂层基本不含水。新生界地层由粘土、亚粘土、淤泥质亚沙土及冲积沙、风积沙组成，含水性差，不利于地震波的激发、传播和接收，浅层地震地质条件差。

含煤地层为侏罗系延安组，总体呈自西向东逐渐变深的单斜形态，埋深在600～1000 m 之间，煤层厚度一般在4～7 m 之间，其顶底板岩性主要为砂岩和泥岩，与煤层之间的界面有一定的波阻抗差异，能够产生较强的反射波，勘探目的层具有良好的地震地质条件。

2 数据采集阶段提高地震数据信噪比

（1）做好调查试验，提高激发效果

本区布置了21 个低速带调查点，采用40 道不等间隔道距、对称排列111 m 接收的小折射方法。通过低速带资料分析可知，全区的低速层厚度是北厚南薄，西厚东薄，与试验点揭露的浅层松散层的厚度基本一致。

激发点试验进行了井深和药量试验。开展了四个点的井深试验，均采用2.0 kg 药量激发，进行了10～30（2）m 的不同井深的激发效果测试对比。当井深达到20 m 的时候，四个试验点均能获得目的层反射波，对低频面波、高频声波等干扰波的压制也较好。药量试验采用24 m 井深，进行了1～5（1）kg 的不同药量试验。试验结果表明，药量小，反射能量较弱；药量大，反射能量增强了，但相应的面波对反射波的干涉也随之增强。综合考虑，选定激发药量为3 kg。

（2）改善激发条件，提高下传能量

当炮井深度（激发层位）确定后，激发效果与几何耦合（药柱直径与井孔直径之比）有关，当药柱半径和炮井半径接近时激发效果最佳[1]。因此，在设计成孔和炸药选择上，选用了直径接近孔径的乳胶成型药柱进行激发。

由于浅层存在多层砂砾层，钻掘炮井时容易塌孔。为了提高成孔质量和生产效率，采用大型机械钻机进行成孔作业，保证每个炮孔都能达到设计深度。所有炮孔均采用潮湿的粘土对药包进行填埋，达到既减小几何耦合，提高下传能量，同时压制声波和面波，提高激发效果的目的。

（3） 改进接收因素，提高接收效果

检波器与大地耦合越好，其接收效果越好。由于沙土地比较松散，因此将检波器埋置在地下，并适当进行压实，增加检波器与大地的耦合程度。

在地表条件复杂的低信噪比地区，利用检波器组合进行数据采集是提高资料信噪比的有效手段[2]。组合检波不仅可以利用有效波与干扰波的传播方向或振动方向的不同压制部分面波，而且可以使反射信号产生同相叠加效应，提升反射信号能量。实施组合检波，既要考虑提高信噪比，同时也要考虑高频信号的损伤。通过综合论证，采用了三个检波器串联组合的方式进行数据采集。

（4）优化观测系统，提高接收效果

基于提高资料信噪比的目的，设计观测系统的时候，重点考虑以下几点：一是根据目的层的深度、动校拉伸率、速度分析精度、反射系数稳定性和远偏移距直达波干涉情况来确定最大炮检距；二是近、中、远炮检距分布均匀，以利于精确的速度分析和偏移成像；三是采用高密度采集方式，提高纵、横向分辨率，确保小构造精确成像；四是采用宽方位接收方式，使地震数据有合理的炮检距、方位角，提高速度分析精度和偏移归位的准确性；五是采用全频带接收方式，保障接收到各个频段的反射信号。

图1 为野外单炮监视记录，深部出现明显反射信号，但能量较弱。

图1 野外单炮监视记录

3 数据处理阶段提高成像资料信噪比

重点加强三项针对提高成像资料信噪比的处理工作，一是消除静校正量高频分量对地震波走时的影响，实现动校正后反射相位的同相叠加，提高成像剖面反射波组能量；二是在不损伤微弱反射信号的前提下，在叠前和叠后数据上对各种线性干扰波进行充分压制；三是做好目的层反射波振幅补偿工作，恢复非反射系数因素造成的能量损失。

3.1 利用静校正技术解决高频静校正问题

沙漠地区地震资料存在严重的静校正问题。其中高频部分将影响动校正后的CMP 道集反射信号的同相性，降低叠后反射信号能量，从而影响叠加和偏移成像剖面信噪比。

利用初至波折射静校正、层析静校正和高程静校正对资料进行了测试，通过对单炮效果、速度谱效果和叠加效果进行了对比。层析静校正因为具有对初至波的要求不高，不需要有稳定的折射层等特点，因而对包括沙漠地貌在内的复杂地表条件更具适应性[3]。层析静校正通过利用初至波走时，反演出近地表低速层速度模型，从而求取静校正量，其处理效果明显优于其他两种静校正方法。

用基于反射波信息的地表一致性剩余静校正技术来消除残余的短波长静态时差的影响，改善叠加成像，提高资料的信噪比。图2 为静校正处理前后的叠加剖面对比，经过静校正处理后，反射波同相轴连续性增强，目的层波组特征更加突出。

图2 静校正前（上）后（下）叠加剖面比较

3.2 利用综合去噪技术压制各类干扰波

沙漠地区地震资料最大的特点是反射信号弱，干扰波能量相对较强，地震资料信噪比偏低。资料处理阶段，对干扰波进行了充分压制，突出有效反射信号。

在两个阶段开展噪音压制工作，一是在叠前道集（炮集、接收道集、共偏移距道集等）上进行噪音压制，二是在叠后剖面（叠加剖面或偏移剖面）进行噪音压制。

利用叠前道集干扰波的视速度、频率、振幅、走时等特性，压制各种线性干扰波。基于干扰波与反射波的频率差异，采用频率滤波进行噪音衰减；利用干扰波与反射波的视速度差异，在FK 域进行频率--波数二维滤波；利用动校正后的多次波与一次波的时差，在Radon 域压制多次反射波；利用设定振幅门槛值和扫描时窗措施，压制包括声波和脉冲在内的短时强振幅的噪音。图3 为去噪前后的单炮对比，进行去噪处理的单炮，反射信号得以突出。

图3 去噪前（上）后（下）单炮对比

叠后去噪主要是压制残余的规则干扰波以及没有固定视速度和频率的随机干扰波。对于规则干扰波，在包含该干扰波的时窗内采用F-K 滤波进行压制；对于随机噪音，最有效的方法是采用f-xy 域预测技术进行压制[4]，该方法能较好地压制随机噪声，起到突出反射波等相干信号的作用。

3.3 利用振幅恢复技术提高目的层反射信号能量

沙漠地区开展地震勘探，大地滤波（球面扩散、地层吸收、界面透射损失）作用非常严重，地震波随着传播时间的增加，地震波能量快速衰减，目的层反射信号非常微弱。因此消除非反射系数因素对反射波振幅影响的振幅补偿处理显得尤其重要。图4 为振幅恢复处理前后的叠加剖面对比，处理后，中深部反射能量明显增强。

图4 振幅恢复处理前（上）后（下）的叠加剖面对比

4 效果分析

由于野外数据采集观测系统合理，激发、接收的质量保障措施到位，因此获得了来自深部目标层具有一定反射能量的原始地震信数据。把保护和提高成像资料信噪比作为数据处理的主要任务，对影响反射波能量和资料信噪比的静校正处理、振幅恢复处理和噪音压制处理等关键处理步骤进行重点监控，确保资料信噪比得到逐步提升，最终获得了具有较高信噪比的偏移成像数据体（图5）。

图5 偏移成像剖面效果

5 结语

在沙漠地区开展以煤系地层为目标层的地震勘探，资料的信噪比是首要考虑的问题。数据采集时，须优化激发和接收方式，采用“两宽一高”观测系统，获取有一定能量的反射信号的地震数据。开展以实现同相叠加为目的的静校正处理、以恢复目的层反射能量为目的的振幅补偿处理，以及以噪声衰减为目的的综合去噪处理，从而提高成像剖面的信噪比。