双检采集资料合并处理技术研究

【摘 要】在滩海地区的地震勘探时，由于海面和海底引起的多次波的干扰问题，这个问题一直妨碍海底勘探的发展。随着海底电缆的双检采集技术的应用，从一定程度上解决了该问题。现阶段发展的双检采集技术就是利用压电检波器和速度检波器对鸣震有相反的响应，将双检资料合并叠加处理，达到压制鸣震的目的。本文从双检合并叠加的原理入手，提出了根据水检和陆检资料自相关函数估算合并系数，找出压制鸣震的最佳比例因子，进行地震数据合并压制海底鸣震的方法。最后结合实际地震资料进行了双检合并压制鸣震的处理，取得了较好的效果。

【关键词】多次波；鸣震；双检合并；自相关函数

0 前言

在进行滩浅海地震勘探时，需要将震源和接收器均置于海水面以下一定的深度，由于海水与空气的接触面是一个良好的反射面，因此，接收器除了接收到来自地下的反射上行波外，还将接收到与海水面的反射作用相关联的伴随下行波，通常称为海底鸣震。这种鸣震与一次波叠加在一起，难以区分。因此，以海底电缆双检接收采集为主的新采集技术在近海地震勘探中得到广泛应用。该技术是利用压电检波器和速度检波器对鸣震有相反的响应，将双检资料合并叠加处理，达到最大程度地压制海底鸣震的目的。

双检合并处理技术的关键难点是水检数据和陆检数据的能量差异较大，不能很好地进行合并处理。在总结前人的工作成果和经验的基础上，提出了利用双检叠加的自相关函数计算合并系数，达到较好地压制鸣震的目的。通过对埕岛东海上双检地震资料的合并处理，取得了理想的处理效果。

1 双检合并的基本原理

海底电缆地震采集数据中通常出现海水鸣震干扰，这种干扰仅用水检资料很难去除。后来人们发现水检和陆检对鸣震和一次波具有不同的响应特征：对于鸣震，两者的响应互为反向；而对于一次波，二者的响应则是同向。因此，可通过水检和陆检同时采集的数据叠加来压制鸣震干扰，并增强一次波。实际应用表明，只要将两种检波器数据进行最佳比例求和，即可压制鸣震噪声。

设海底的反射系数为r，地震有效反射为x（t）。当海底以下地层反射回来的地震波x（t）入射到海底时，透射到海水中的波会在海水面与海底之间来回震荡。其中τ=2h/v为地震波在海水中的垂直双程旅行时。

由水、陆检波场表达式（1）和式（2），可以通过振幅一致后，将陆检记录（式2）乘以因子■，然后与水检记录进行混波就得到消除鸣震后的双检地震记录。

当海底反射系数r=-1时，双检记录实际上就是水检记录；

当海底反射系数r=0时，双检记录就是水检与陆检直接叠加（均等混波双检记录）；

当海底反射系数变大时，双检记录中陆检的成分逐渐变大（非均等混波双检记录）；

当海底反射系数r=1时，双检记录实际上就是陆检记录，此时的双检记录是不含鸣震的地下真实地层的反射记录（精确混波双检记录）。

2 双检合并处理技术

根据双检合并的原理，在理想情况下，双检资料合并处理过程中，运用陆检资料乘以系数■，再与水检资料合并，就能达到去除鸣震的目的，其中，r是有效海底反射系数。这系数因子也包含了水检和陆检之间的灵敏度差异和与海底的耦合差异，所以比较精确计算海底反射系数是比较困难的，因此需要比较简单而且在实际运用中比较可靠的方法来计算比例系数。在实际的合并处理过程中，运用水检和陆检的叠加的自相关函数来计算出最佳的比例因子，达到较好地压制鸣震的目的。

2.1 双检中鸣震的自相关函数分析

自相关就是某一道的自身相关，也就是相关的两个道是同一个副本。如果某个道在移动一定的量后还能较好的自相关，那么该道之内一定包含了某些重复出现的东西。从每一道作出的自相关图，可以并列显示成记录剖面的形式，以帮助解释是否在衰减处理后还残留某些不能去除的鸣震。

地震记录可以表示为地震有效信号与鸣震的和，即

即，一个地震记录之间的自相关就是地震有效信号之间的自相关与鸣震之间的自相关之和。从式（3）可以看出，如果鸣震之间的自相关为零，则地震信号之间的自相关就是地震有效信号的自相关。

在自相关函数的显示中，鸣震作为旁瓣出现的。在计算合并系数时，我们通过对陆检乘以系数后与水检数据叠加后的自相关函数的旁瓣特征，分析出最合适的系数因子。当某个系数使得叠加的自相关函数旁瓣最小时，说明这个系数能最好的达到压制鸣震的目的（图1）。

2.2 残余鸣震的压制

合并后，为了压制残余的鸣震，我们采用预测反褶积。预测反褶积是利用多次波的周期性压制多次波，可以消除虚反射、鸣震等短周期多次波，同时一些改进后的方法可以较好地用于长周期多次波的压制。另外，由于它本身是一种反褶积，有压缩地震子波，提高时间分辨率的作用。预测反褶积压制相对于其他滤波方法，最大优点在于它不受一次波和多次波速度的影响。

3 实例——埕岛东地区的双检资料合并处理

埕岛东工区位于山东东营市仙河镇东北部，渤海湾南部水深2～25m的浅海海域。该区资料受鸣震影响，造成资料的部分主频率段缺失，分辨率降低，给资料的地质解释增加的难度。针对以上问题，工区采用双检勘探技术进行资料采集。在对该区采集的双检资料进行了自相关函数计算合并系数的合并处理后，鸣震被充分地压制，剖面得到了明显效果。

3.1 原始资料分析

对水、陆检地震数据进行对比分析，从图2的双检资料频谱分析上看出，速度检波器记录频率低，压电检波器接收的地震波信号频率高。因为鸣震的影响，水检资料在40Hz、80Hz有明显陷波，而陆检资料在60Hz有较明显的陷波。从图3的双检资料能量对比上看出，两种检波器输出振幅存在较大差异。

通过对双检原始资料的分析，形成以下合并处理思路：

（1）水检和陆检数据在振幅上存在着巨大的差异，直接将两种数据叠加无法达到预期的效果，因此有必要在合并前做好振幅匹配性处理。

（2）合并处理是将陆检数据乘以一个系数，然后与水检数据进行叠加。因为海底反射系数是变化的，所以计算好系数是关键。

对陆地检波器资料共检波点道集乘以给定的一系列系数与水检资料的共检波点道集叠加做自相关分析，找出最佳的系数因子，对双检资料做合并处理，压制鸣震。

（3）用预测反褶积来压制双检合并后的残余鸣震，达到进一步压制鸣震，提高资料分辨率的目的。

3.2 效果分析

从水检资料、陆检资料和合并后资料对比（图4）可以看出，在有效保持一次波的同时，鸣震被充分压制。通过对水、陆检单炮以及合并后单炮的频谱分析（图5）可以看出，通过合并处理后，合并后的资料消除了鸣震陷波，弥补了缺失频段资料。

图6是对水、陆检资料以及合并后资料的共检波点道集及其自相关分析。从压制前、后的共检波点道集和自相关分析对比，可以看出：经过合并处理后，鸣震得到了压制，自相关分析的旁瓣明显减少。

图7是水、陆检资料以及合并后资料的叠加剖面。由于鸣震的影响，在水检的剖面上，地震有效波与鸣震叠合在一起，剖面分辨率低；在合并数据的剖面上，鸣震得到很好的压制，有效反射波能量明显提高，反射同相轴变细，地震资料品质提高。

合并后，为了压制检波器端残余的鸣震以及炮点端的鸣震，要进一步做预测反褶积。图7为预测反褶积压制前、后的炮集记录及自相关分析，可以看出经过预测反褶积以后，残余鸣震得到了很好地压制。

图7 预测反褶积压制前（a）、后（b）的检波点道集记录及自相关分析

图8分别显示了水、陆检记录地震剖面和水、陆检记录地震数据合并后地震剖面。在浅海条件下，由于地震有效波与多次波叠合在一起，地震数据偏移，剖面分辨率低，有效反射同相轴因受多次波的污染，甚至不能在剖面上较好地成像，能量较强的多次波却较好地成像，这在很大程度上影响了地震资料的分辨率与解释精度。在水、陆检记录地震数据合并后偏移剖面上，多次波得到很好的压制，有效反射波能量明显提高，反射同相轴变细，地震资料品质提高。

通过以上的试验表明，利用双检资料的自相关函数计算合并系数进行双检合并处理切实可行，能够对鸣震有很好的压制效果。

4 结论

在双检合并处理过程中，合并系数的确定是关键。合并系数的计算方法是多种多样的，可以通过计算海底反射系数来计算合并系数，也可以直接计算合并系数。利用双检资料的自相关函数来计算合并系数是比较好的方法。通过一系列的系数来对合并的资料进行自相关分析，可以比较明显对比出合并后的压制效果，这样就可以选择出最佳的系数因子，保证了整体合并效果。而且该方法计算方法简单，直接跳过了对复杂的海底反射系数的计算，减少了各种干扰因素的影响。

【参考文献】

[1]全海燕，韩立强.海底电缆双检接收技术压制水柱混响[J].石油地球物理勘探，2005，40（1）：7-12.

[2]曹孟起，等.OBC地震资料处理技术[J].石油地球物理勘探，2004（东部会议专刊）.

[3]贺兆全，等.双检理论研究及合成处理[J].石油地球物理勘探，2011，46（4）：522-528.

[4]单刚义，等.压电式检波器在高分辨率地震勘探中的试验研究[J].石油物探，2009，48（1）：91-95.

[5]周建新，姚姚.双检波器压制海上鸣震[J].中国海上油气（地质），1999，13（5）：359-362.

[责任编辑：王静]