0 引言

地震资料处理中，经常会对炸药震源地震数据与可控震源地震数据进行融合处理。这是因为在复杂地表条件下开展地震资料采集时，往往会采用炸药震源与可控震源不规则交替施工，互为补充，所以往往单块资料中可能存在炸药震源和可控震源两种单炮记录。同时，随着地震勘探对高效、安全、环保等方面的需求，近些年来可控震源逐渐成为主要的激发震源^[1-3]，广泛应用于油气勘探开发，所以在地震资料连片处理中，不同区块震源类型不同，经常存在混合震源资料处理的情况。

炸药震源子波与可控震源子波的产生机制、记录方式以及波形都不同。炸药震源产生的激发波延续时间很短，类似于冲击脉冲，地震子波近似为一个最小相位子波；可控震源激发波持续时间很长，激发波形人为控制，通常为一线性扫描信号，地震子波类似于一个零相位子波^[4-5]。由于这两种不同震源的地震子波的差异性，炸药震源记录和可控震源记录在振幅、频率、相位、波形等方面不一致，采用常规处理手段无法真正实现资料的同相叠加，必然会降低资料的信噪比和分辨率。

本文以辽河坳陷西部凹陷兴隆台构造带三维地震资料为例，基于GeoEast处理系统，开展混合震源资料处理技术研究，采用振幅调整、相位最小化、匹配滤波、随机噪声压制等技术，消除两种震源资料的差异，改善了资料的整体一致性，提高了资料的信噪比，为后续高分辨率处理、叠前偏移成像等技术手段的应用提供了高品质的基础资料。

1 炸药震源与可控震源资料的差异

兴隆台构造带三维地震采集工区横跨辽宁省盘锦市兴隆台区和盘山县城两个城区，面积约70km²，共采集3447原始单炮，其中炸药震源激发2267炮，可控震源激发1180炮。

图 1为一个经叠前去噪后的叠加剖面，可以明显看到，混合震源采集区资料频率、信噪比、波组特征均与炸药震源采集区资料存在明显差异。因此，有必要对混合震源区资料开展针对性处理。首先需明确两种震源资料之间的差异。本文结合兴隆台城市三维混合震源采集实际资料，从相位、振幅、频率、噪声发育情况等方面，对可控震源资料与炸药震源资料之间的差异性进行了细致分析，认为两者之间主要存在以下几方面差异。

(1) 相位。可控震源的源信号是扫描信号的自相关，它本身就是一个零相位信号，即使考虑大地吸收的影响，设计的扫描信号和接收到的经过大地吸收后的扫描信号互相关后，其子波还是零相位的；而炸药震源为一个混合相位子波，在处理中更多地将其近似为最小相位^[6-7]。对比图 2中炸药震源单炮记录与可控震源单炮记录可见，从初至起跳来看，两者存在明显的相位差异。很显然，这种相位上的差异会严重影响地震资料的同相叠加效果。

(2) 振幅。通过对原始单炮记录开时窗进行振幅统计，得到兴隆台城区不同类型震源单炮记录振幅平面分布(图 3)。可以看出，炸药震源激发的单炮记录振幅为0.2~2.5，而可控震源激发的单炮记录振幅为0.35×10⁹~1.25×10⁹，二者明显存在非常大的数量级差，如果不进行相应调整，两种类型震源资料无法进行后续的融合处理。

(3) 频率。对可控震源和炸药震源单炮记录分别进行倍频程扫描，发现二者的有效频带存在一定差异，可控震源单炮记录有效频带比炸药震源窄，前者为8~50Hz，后者为6~60Hz。频率上的差异也会造成两种类型震源记录波形特征不一致，使资料无法同相叠加，降低资料信噪比和分辨率。

(4) 噪声发育情况。从兴隆台城区三维原始单炮记录(图 4)分析来看，炸药震源单炮记录普遍发育面波、随机噪声、50Hz工业电等干扰(图 4左)，而可控震源普遍存在强能量噪声干扰，从原始单炮记录上基本看不见有效信号(图 4右)。这也是导致混合震源采集区资料信噪比低的主要原因之一。

兴隆台构造带三维地震采集工程炸药震源采集资料与可控震源采集资料对比分析表明：两种不同类型的震源记录在振幅、相位、频率、噪声等方面均存在显著差异，简单的融合处理难以实现资料同相叠加，影响地震资料的成像质量。因此，无论是针对西部斜坡带沙四段湖相碳酸盐岩高分辨率处理，还是针对兴隆台中生界潜山的精细成像处理，围绕混合震源资料开展针对性处理技术研究，消除震源类型不同造成的地震记录差异，改善资料的整体一致性，都是该地区地震资料处理的一个关键点。

2 混合震源资料处理技术

针对兴隆台城区三维炸药震源和可控震源之间的差异，基于GeoEast地震处理系统，在静校正、叠前去噪、球面扩散补偿等预处理的基础上，开展混合震源资料处理针对性技术研究，依次采用振幅调整、相位最小化、匹配滤波、叠前随机噪声压制等技术手段，逐步提高两种震源采集资料的一致性，取得了较好的应用效果。

2.1 振幅调整

振幅调整是混合震源资料处理的基础。由于该区地震资料以炸药震源资料为主，研究过程中采用可控震源资料向炸药震源资料靠齐的原则，应用GeoEast处理系统道操作模块，对可控震源地震记录振幅进行了整体调整。为了获取准确的调整量，分别对炸药震源和可控震源地震记录振幅进行统计，得到图 5所示单炮振幅统计直方图，据此确定以1.6×10^－9的比例因子对可控震源资料振幅进行调整。

图 6是可控震源记录振幅调整前、后的纯波叠加剖面。可以看出，通过振幅调整，可控震源记录与炸药震源记录的振幅一致性得到明显提高。在此基础上，后续可通过地表一致性振幅补偿等技术进一步提高数据振幅的横向一致性。

2.2 相位最小化

可控震源与炸药震源这两种激发方式获得的地震资料相位不统一，如果将这两种震源的地震资料进行简单融合处理，因同相轴不能同相叠加而导致信噪比、分辨率降低。炸药震源资料可近似为最小相位，可控震源资料则为零相位，考虑到后续预测反褶积处理要求输入的地震子波是最小相位，所以对可控震源资料进行相位最小化处理。一方面，与炸药震源资料统一相位，利于同相叠加；另一方面，可满足后续预测反褶积处理对最小相位子波的假设条件^[8-9]。

本次研究采用了以理论扫描信号计算最小相位因子的方法。首先，根据理论子波信号的可控震源扫描频率、扫描长度、采样率等震源参数，计算自相关子波；然后，选择最小平方法求得自相关子波的最小相位转换因子；最后，将得到的最小相位转换因子应用于可控震源地震资料，即可得到相位最小化的可控震源地震数据。

图 7是可控震源资料相位最小化前、后的叠加剖面对比。可以看出，可控震源资料经相位最小化处理后，资料一致性更高，从浅至深同相轴更聚焦，资料信噪比有所提升。

2.3 匹配滤波

匹配滤波技术是地震资料连片处理中常用的一项技术，主要目的是消除不同期次采集资料由于震源、检波器、激发岩性、地表条件和地震地质条件等多样性引起的地震记录在频率和相位上的差异，实现同相叠加。本次研究针对可控震源与炸药震源资料间存在频率、能量等方面的差异，在对可控震源资料进行振幅调整、相位最小化处理的基础上，采用了匹配滤波技术，进一步提高资料的一致性。

首先，对炸药震源资料和可控震源资料分别进行叠加，得到两者的叠加剖面；其次，分别选取同一位置且信噪比较高的叠加段；然后，以炸药震源的数据作为参考，对可控震源和炸药震源的数据进行互相关分析，提取子波匹配滤波算子；最后，用提取的子波匹配滤波算子对可控震源的所有地震道进行褶积运算，开展可控震源资料与炸药震源资料的匹配滤波处理^[10-11]。考虑到盘山县城可控震源资料与兴隆台区可控震源资料存在一定的频率差异，对其分别求取匹配滤波算子，分块进行匹配滤波处理，使处理精度得到进一步提升。

图 8是匹配滤波处理前的叠加剖面图，可见混合震源区资料频率特征、能量、波组关系与炸药震源区资料存在明显的差异。图 9是采用单一匹配滤波算子进行处理后的叠加剖面，可以看到，资料一致性有所改善，信噪比得到提升。图 10是分块求取匹配滤波算子进行匹配滤波处理后的剖面图，由于算子的求取更加精细、合理，匹配滤波处理效果更好，资料一致性和信噪比均得到明显提高。

2.4 叠前随机噪声压制

通过前面一系列处理后，混合震源区地震资料品质有了明显改善，但资料信噪比仍低于炸药震源资料^[12]，主要是因为可控震源资料随机噪声极其发育，降低了资料的信噪比。为此，开展了叠前随机噪声压制技术研究，通过压制可控震源资料随机噪声提高混合震源区资料的信噪比。

叠前随机噪声压制技术是利用数据中有效信号的相干性对噪声进行预测、压制^[13-16]。为了更好地体现有效信号的相干性，本研究摒弃了仅对需去噪数据进行处理的常规做法，对混合震源采集覆盖范围内所有数据进行三维叠前噪声衰减处理，再抽取去噪后的可控震源数据与原始炸药震源数据进行合并，得到最终数据体。这样既能保证可控震源资料随机噪声的压制效果，也能最大程度地保护炸药震源数据的有效信号特征。图 11是叠前随机噪声压制前、后的叠加剖面，可以看出混合震源区资料的信噪比得到明显提升。

3 应用效果

对辽河坳陷西部凹陷兴隆台构造带地震资料，通过混合震源资料处理技术，有效消除了可控震源资料与炸药震源资料在振幅、相位、频率、信噪比等方面的差异，资料品质得到明显改善。图 12为混合震源资料应用本文技术处理后的叠加剖面，图中红框为混合震源采集资料。可以看出，混合震源区地震资料与纯炸药震源区地震资料在相位、波组特征、信噪比等方面均保持较高的一致性，基本消除了不同类型震源造成的资料差异，为后续处理工作奠定了重要的数据基础。

4 结束语

可控震源资料与炸药震源资料在相位、振幅、频率等方面均存在差异，这种差异会严重影响混合震源资料的处理质量。本文研究形成的振幅调整、相位最小化、匹配滤波、叠前随机噪声压制等混合震源资料处理技术，能有效改善混合震源采集区资料品质，对混合震源资料处理具有一定的借鉴意义。考虑到不同地区采集参数、资料特征的差异，建议在实际资料处理中，应针对不同地震资料的特点进行具体分析，明确数据处理的关键点，选择合理的处理方法，科学设计混合震源资料处理流程，才能获得高品质的地震剖面。