Question

深反射地震技术

Answer 1

深反射地震方法的原理与沉积盆地油气地震勘探相似。所不同的是：（1）由于反射传播的距离长，信号的能量弱，只有16位以上数字地震仪才能取得良好记录；（2）由于排列长（陆上10km，海上3km以上），表层地质变化大，静校正幅度大；（3）由于反射记录中缺乏深部地壳的波速及其横向变化信息，CMP叠加效果不如油气勘探；（4）剖面长随之遇见障碍物（河流、城镇等）的机会多，数据信噪比较低；（5）结晶岩内部的反射系数小（约为沉积岩层的1/3），虽然使反射信号弱，但穿透波在深层仍有一定能量。

经过20年的总结，陆上深反射地震采集形成了一套标准的工作方法：首选用炸药震源（在20km以下记录好），井深20m.炸药量30kg。如果当地不允许使用炸药震源，用4～8台可控震源组合，垂直（时间）叠加在千次以上。接收仪器数字记录（16位以上），120～512道，取样率2～4ms.记录长度20～32s.排列长度10km左右，共中点叠加次数15次。当然，根据工区的地形地质情况的差异，上述参数会有所增减，但目的都是要取得Moho面以上地壳内部的清晰反射模式。

由于对象不同，反射地震处理与油气勘探地震处理有原则上的不同。油气勘探是在沉积盆地上进行的，而盆地沉积具有成层性。与油气储集层有关的多是薄层、互层与砂体，提高分辨率和信噪比乃是油气地震处理的首要任务。同时，整个盆地有稳定的沉积间断面，可作为“标准层”进行对比追踪。由上一讲可知，对以结晶岩为主的大陆地壳而言，很少有像沉积盆地那样的细层、薄层，尤其是不存在可供大区域对比的“标准层”。实际证明即使Moho面，也不一定是连续的反射面（见下几节）。因此，深反射处理时遵循的原则是尽可能“原汁原味”，保持真实可信的地震相位和振幅信息。

在深反射地震处理时，要掌握好以下环节：

（1）在解编与精细的静校正后，在道均衡与共炮点道集能量均衡上要采用新的准则。我们知道，由于接地条件及炮点岩性的区别，适当的均衡仍是需要的。但是，由于地下构造的变化不同的共炮点道集的接受能量不一样。假定实测道集的地震能量为E_i,i=1,2，……N,N为道集总数，E_i服从正态分布。σ为其方差。道集均衡的目的，不应使E_i变成均等，而应使它处于士σ范围内，并仍服从正态分布，从而反映出反射能量空间分布的差异。

（2）振幅保持与滤波。提高信噪比与保真度是互为矛盾的，深反射数据处理对振幅保真的要求高于油气勘探，原始记录信噪比常比油气勘探差。因此，像叠前反褶积这样易产生人造假象的处理方法尽量不用。同时，要采用高保真的方法去除面波、横波等干扰波。

（3）在进行动校—叠加时，由于倾斜反射体多，由叠加速度计算的层速度很不准确，一定要参考折射反演的波速剖面进行速度分析。在叠加后偏移处理时也要用上一讲中叙述的兼容原则选取波速模型。

（4）在地震记录信噪比很低时，可适当采用相干滤波来增强反射信号。但在90年代以来，由于地震仪器的改进，相干滤波已越来越少用。

（5）制作反射模式线条图。为便于解释，深反射地震特有的一项处理是计算并增强包络振幅，并在白化弱振幅后形成如图6.1所示的反射模式图。由于在图中将多条反射剖面拼接了起来，可清晰地看到穿插整个地壳的立体构造。

图6.1　美国西部过内华达的多条深反射地震剖面的组合解释

剖面上A为地面上追出的Rand山逆掩断层，其分支插入中地壳.在3～5s之间有一组强反射，可能反映韧性剪切带。用M标记的Moho面有断续的反射，估计深度在30km左右.WWF—White Wolf断层；TM—Tehachapi山；GF—Garlock断层；SAF—San Andreas断层

在深反射地震解释时，要有分辨率的概念。由于深反射信号的频率为8～80Hz，主频在25Hz左右，垂直分辨率约为60m。在用可控震源激发时，主频可提高到50Hz.分辨率也随之提高到30m左右，但这时因高频衰减快，20km以下的深层反射信息弱，远不如用爆炸震源。即使在处理中经过偏移，反射地震的水平分辨率仍然较差，大约为深度的1/10左右，而不像垂直分辨率可达到深度的1%～2%。在深反射地震中，由于排列长度小于探测深度，地震射线近似垂直，这种原理上的弱点不仅是造成水平分辨率不高的原因，而且也造成大倾角反射体的反射信号不能返回地面为仪器记录。因此，弱反射的所谓“透明体”并不等于均匀介质，而可能是陡倾的不均匀介质。深反射地震解释的多解性是难以避免的。但是，只要遵循上一讲开头叙述的解释原则，深反射地震资料常在综合解释中起关键作用。

当前深反射地震方法的发展趋势首先是大幅度降低采集成本。新一代分布式及遥测式地震仪的出现为此提供了可能性。图6.2表示我们在大别山采集的一张单炮记录，此记录中各种反射信号都非常清晰，说明只要改进采集方法，将水平叠加次数从15次降为5次仍可能保证地震记录的质量，这样成本就可以降低为目前的1/3，用同样的成本可使深反射地震的网度大大加密。其次，应采用叠前偏移和非线性反演等新技术，还可使地震处理水平提高一大步。最后，深反射地震不仅可用于探测地壳内部的精细结构，也应该用于探测整个岩石圈，这个问题将在本讲最后讨论。

图6.2　在大别山的一个共炮点反射记录

可见结品岩区单炮记录上可取得良好的反射信号