数字检波器地震资料特点与处理对策 - 图文

单点数字检波器地震资料特点及处理对策

冯 刚1，毕丽飞2,3，李建明3，孔庆丰3

（1. 中石化胜利油田物探公司，山东东营，257001 ；2.中国地质大学，湖北武汉，430074；

3.中石化胜利油田物探院，山东东营，257001） 摘要：数字检波器单点采集的地震资料具有高分辨率、低信噪比等特点。针对分辨率、信噪比这一矛盾问题，在分析数字检波器基本原理的基础上，本文提出了利用多种、多域反褶积技术和优选偏移距叠加等方法进一步提高资料的分辨率，对原始噪音及提高分辨率时产生的噪音多次运用多种去噪手段和室内组合等技术来提高资料的信噪比。在垦71实际资料处理过程中，通过认真分析原始资料和大量实验，形成了一套进一步提高分辨率并兼顾信噪比的处理方法，取得了良好的效果。

关键词：数字检波器；处理；分辨率；信噪比

前 言

胜利油田在国家级及中石化“十条龙”重点项目油藏综合地球物理技术研究重点区块垦71地区利用三分量数字检波器采集了一条二维多波实验线和三维多波资料。通过分析和处理资料认为：数字检波器单点采集的地震资料频率动态范围变化大，分辨率高但信噪比相对较低，分辨率与信噪比之间存在着很大的矛盾。

提高地震剖面信噪比和分辨率一直是石油物探技术领域研究的主题[1]，也是公认的一对矛盾，即大多数去噪方法提高了信噪比却降低了分辨率，反之提高了分辨率却降低了信噪比[2]，在数字检波器接收的三分量地震资料处理中这种现象表现得尤为明显。

在大量实验与处理攻关后，本文提出了在多域、多次应用多种提高分辨率与信噪比方法进行迭代处理，既能提高资料的分辨率，又能提高信噪比，做到了高分辨率与高信噪比的最佳组合。

1 数字检波器工作原理及资料特点

1.1 工作原理

数字检波器（图1）由MEMS传感器和力反馈集成电路ASIC组成。其中MEMS传感器由两对固定电极和一块可移动的质量块电极构成振动响应系统，可移动电极和固定电极之间形成了一个电容器。当可动的质量块电极感应到地震加速度时，质量块电极就会沿着轴的方向上下移动，此时两个电极之间的间隙就会发生变化。因而就改变了电极构成电容器的电容量。这个电容量变化的信息反馈到ASIC电路中，从而使ASIC电路产生一个配平力来组织质量块电极的运动，

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以便使质量块电极返回到零位置。同时，这个配平力在ASIC电路中被转换成??格式编码输出的电压，送往地震仪。

图1 数字检波器工作原理 ASIC

MEMS

ZSensor Housing X, Y Line management 图2 数字三分量检波器内部结构

数字三分量检波器内部由两大板块组成，上方板块是Line management，相当于采集站，进行电源及数据传输的管理；下方是由一个垂直分量（Z）和水平分量（X、Y）组成的传感板块，见图2。

1.2 数字检波器资料特点

由于数字检波器传感器采用芯片，而常规模拟检波器传感器采用弹簧，两种检波器性能及工作原理不同，致使资料存在很大差异,如表1所示。

模拟检波器 结 果 性能指标 数字检波器 线性振幅和 相位响应 畸 变

0-800Hz -90dB 2

10-250Hz -70dB 频带宽 小 动态范围 信噪比 陡度范围 振幅测定精度 正交测定精度 120dB HF较好，但单点采集 高低频噪音严重 20° +0.25% +0.25° 60-80dB LF较好 10° +3.5% +1.0° 大 单点HF较差 大 高 高 表1 数字检波器与模拟检波器技术指标对比

从垦71地区实际原始资料来看（图3），也存在分辨率高、信噪比低等特点。

(a)模拟检波器资料 (b)单点数字检波器资料

图3 不同检波器资料比较

通过认真分析原始资料，认为单点数字检波器资料处理的重点是：在提高信噪比的情况下，继续保持数字检波器资料的高频优势。

2 信噪比与分辨率间的关系

为了深入研究信噪比与分辨率关系，先给出含噪记录分辨率的定义。在有噪音的情况下，地震记录的分辨率和信噪比定义如下：

分辨率定义为：????GS(?)?GN(?)?d??G?GS[?GS(w)d?]2(?)d?(?)d? （1）

信噪比定义为：SNR? （2）

N（设地震记录为：x(t)=s(t)+n(t)，信号s(t)和噪声n(t)都是平稳随机过程，它们的谱密度分别为GS(ω)和GN(ω)，又设信号与噪声是带限的，频带宽度为B，且信号与噪声在频率域重叠）[1]。

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由定义式（1）（2）可以看到，信噪比越高分辨率越低，提高分辨率之后，记录的信噪比大大降低，这主要是因为提高分辨率前记录本身存在噪音，提高分辨率之后，这些噪音被放大，对于数字检波器资料来说，由于频带较宽，低频端和高频端信噪比更低，提高分辨率后两端噪音放大更明显，更需要多次去噪保证反褶积前的输入记录和反褶积后的资料都具有高的信噪比。

3 处理对策

3.1多域、多种提高分辨率技术

反褶积是提高分辨率的重要手段，它通过压缩基本地震子波来提高地震资料的时间分辨率，使信号变为脉冲函数。其数学形式为：x(t)= ω(t)*e(t)+n(t)，式中，x(t)表示地震记录，ω(t)为基本地震子波，e(t)为地层脉冲响应，n(t)为随机环境噪音，*为褶积符号

[3、4]

。

本文提出了在炮域、CMP域和剖面上运用不同的反褶积方法，同时在信噪比有保障的情况下，通过减少叠加次数或不叠加的方法逐步来提高资料的分辨率。炮域地表一致性反褶积技术的应用效果见图4所示，反褶积后信号的有效频带变宽。CMP域统计子波反褶积技术的应用效果见图5所示，反褶积后NMO道集的分辨率提高，NMO道集的有效频带变宽。优选偏移距叠加、叠后预测反褶积及反Q滤波技术的应用效果见图6，后者分辨率得到明显改善。

(a)提高分辨率前频谱 (b)提高分辨率后频谱

图4 炮集提高分辨率

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(a)提高分辨率前频谱 (b)提高分辨率后频谱

图5 CMP域提高分辨率

(a)提高分辨率前 (b)提高分辨率后 图6 叠后提高分辨率剖面

通过在多域应用多种反褶积方法有效地提高了资料的分辨率，但同时也在一定程度上降低了信噪比，需要加大去噪力度。 3.2 多域、多种去噪技术

数字检波器三分量地震资料高低频噪音都很严重，尤其在提高分辨率的同时，高频噪音比有效信号提高的幅度更大，需要在提高分辨率技术前后多次对噪音进行压制，以达到分辨率、信噪比的最佳组合。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d9oh.html