1 概述

准噶尔盆地石炭系主要是一套中深层火山岩(图 1)，地震响应特征以低频为主(2800ms~3600ms)。受强能量面波等影响，信噪比较低。其上覆侏罗系发育一套煤层，对下伏地层反射有很强的屏蔽作用，使石炭系有效波高频成分迅速衰减，有效波的频率偏低。由于石炭系构造较复杂，地层速度横向变化大，造成石炭系顶界反射波难以成像(图 2红色虚线处)。目前针对石炭系勘探目标，地震采集技术已经实现从拓展高频到同时拓展高、低频的转变，随着低频可控震源采集技术的应用，中深层地震数据的品质得到明显提升^[1-7]。

在地震数据处理方面，传统的叠前面波压制处理会造成有效波低频信息的损失，本文研究选择保护低频的十字排列域噪声压制方法改善石炭系资料成像品质。同时自主研发了层控低频增强处理方法，大大提高目的层段地震资料的信噪比。

2 方法原理 2.1 十字排列域FKK噪声压制

三维地震采集中，地震数据按文件号记录方式进行记录，即一个单炮数据对应一个文件号，一次炮点激发有多个检波点接收，以单条炮线与区块内所有相关检波点对应的地震道进行分选，形成的子集是十字交叉子集，对该子集进行三维傅里叶变换，利用傅里叶变换域中信号和规则干扰可以分离的特点，进行视速度滤波处理，达到叠前真三维压制规则干扰的效果^[8-11]。图 3是在炮域(图 3a)和十字排列域(图 3b)中噪声压制效果对比，从单炮去噪效果可见，十字排列域能有效区分低频噪声与一次波低频端信息，在提高信噪比的同时，最大程度保留有效反射的低频成分。

2.2 基于层控的频率域低频能量补偿技术

首先通过快速傅里叶正变换将地震数据从时间域变换到频率域，然后设计一个频率域低频增强因子，将其与频率域地震数据相乘，再通过快速傅里叶反变换到时间域，即得到低频增强后的地震数据，具体流程如图 4所示。

2.2.1 频率域低频增强因子的设计

设计的低频增强因子频率与强度关系如图 5所示。f₁、f₂和A是根据地震资料直接给定的参数，该低频增强因子的作用是：大于f₂的强度为1，对应振幅保持不变，小于f₁的强度为A，对应振幅增强A倍，f₂和f₁之间由增强1倍逐渐过渡到增强A倍。

2.2.2 二元全区间插值

对空间上剧烈变化的目的层段进行低频增强处理，需要运用时间随空间变化的插值处理技术，本文针对三维地震数据采用了二元插值方法^[12-15]。

假设给定的矩形域上n×m个节点在x方向与y方向上的坐标分别为

x₀＜x₁＜…＜x_n-1与y₀＜y₁＜…＜y_n-1，对应的函数值为

$z_{k j}=z\left(x_{k}, y_{j}\right) k=0, 1, \cdots, n-1 ; j=0, 1, \cdots, m-1 $

(1)

在两个方向上，以(u, v)为中心插值点，左右各取4个坐标，即

$ \begin{array}{c} x_{p}<x_{p+1}<x_{p+2}<x_{p+3} <u<x_{p+4}<x_{p+5}< \\ x_{p+6}<x_{p+7} \end{array} $

(2)

$ y_{q} <y_{q+1} <y_{q+2}<y_{q+3}<v<y_{q+4}<y_{q+5}< \\ y_{q+6}<y_{q+7} $

(3)

再用二元插值公式

$ z(u, v)=\sum\limits_{i=p}^{p+7} \sum\limits_{j=q}^{q+7}\left(\prod\limits_{k=p \atop k \neq i}^{p+7} \frac{u-x_{k}}{x_{i}-x_{k}}\right)\left(\prod\limits_{l=q \atop l \neq j}^{q+7} \frac{v-y_{l}}{y_{j}-y_{l}}\right) z_{i j} $

(4)

计算插值点(u，v)处的函数近似值。

二元全区间插值技术能够对三维地震资料进行中深层空变低频增强，从而提高中深层地震数据信噪比及成像质量(图 6)。

3 应用效果

上述低频补偿和低频保护去噪处理技术被应用到准噶尔盆地滴南地区资料处理中，处理成果显示，石炭系成像质量得到明显提升，石炭系内幕断裂体系展布特征清晰(图 7b)。基于新资料的解释在该区石炭系发现多个有利勘探目标，部署的多口探井均获得成功。

4 认识与结论

本文总结出一套针对准噶尔盆地石炭系火山岩低频保护的处理技术流程，将该流程应用于新疆准噶尔盆地多个目标区块，地震资料石炭系成像品质得到明显提升，取得如下结论。

(1) 通过以十字排列域滤波为主的噪声压制叠前配套技术的应用，能够在压制噪声的同时较好地保护有效低频信息，为石炭系成像提供基础。

(2) 二元全区间插值技术使低频能量补偿技术有效应用到地震层位起伏变化剧烈的地震数据，并且可以应用到不同地震目标的成像处理中。

(3) 层控频率域低频补偿技术在新疆准噶尔盆地多块目标区推广应用并取得效果，该技术是提高地震资料深层信噪比卓有成效的特色技术。