CN109856680B - 一种沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法 - Google Patents

Abstract

受地质勘探设备和潮汐时间的制约，沿海滩涂区地质探测程度低，探测精度不足，常规浅层地震勘探方法虽能有效地探测到沿海滩涂区浅层第四系底界面及内部层位，但其数据采集仪器设备复杂、采集效率低，直接制约着沿海滩涂区地震探测工作。本发明公开了一种沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法，能够有效解决上述困难，充分利用沿海滩涂区地表地势平坦的特征，采用改造的拖曳式地震探测设备采集原始数据，通过高质量的沿海滩涂区浅层地震有效信号提取方法还原滩涂区浅层地下地层结构，为受潮汐影响严重的沿海滩涂区地震探测提供一种新思路，同时为地下地层精细划分提供真实可靠的数据支持。

Description

一种沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法

技术领域

本发明涉及沿海滩涂区地震探测领域，具体涉及一种沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法。

背景技术

沿海滩涂区，一般是指沿海大潮高潮线与低潮线之间的潮浸地带，在发育良好的沿海地区滩涂宽可达10km以上，坡度极小，一般仅0.2‰左右，主要以细粉砂－黏土级的细颗粒沉积物为主，广义的滩涂还包括部分未开发的潮上带及低潮时仍难以出露的水下浅滩。沿海滩涂是我国未来发展的重要后备土地资源，具有巨大的经济、环境、生态、能源等价值，开发利用潜力很大。由于沿海滩涂区地表条件特殊、表层结构复杂且受潮汐影响大等因素限制，地质数据采集施工难度大，有效施工时间短，并且单纯的陆地地面探测技术或单纯的海上探测技术均不能解决沿海滩涂区的地质问题，因此沿海滩涂区地质数据采集工作一直是一个世界性难题，致使沿海滩涂区地质调查工作不足，海陆地质调查统筹管理工作缺失。

国外在沿海滩涂区开展地质勘探研究工作较早，根据滩涂区地表差异选取不同震源、检波器以及仪器设备组合，在单个地震记录内采用匹配滤波法校正不同仪器采集到的数据。国内主要是石油单位在这类地区做了大量工作，但主要是针对滩涂区深层油气资源的，将沿海滩涂区作为滩浅海地区的过渡带进行施工处理，通过联合陆地和浅海地震探测技术，组合采用多种激发震源、多种检波器接收装置、衔接海陆观测系统以及采用针对性的地震数据处理方法等手段，形成了一套针对滩浅海地区油气资源的地震探测技术。上述探测方法技术虽然解决了油气资源勘探的需求，但是未将沿海滩涂区作为单一目标区域进行探测，滩涂区地质勘探程度低，探测精度不足，无法满足沿海滩涂区高精度地质调查、确定第四系地层结构以及圈定隐伏活动断裂分布等需求。高精度的浅层地震探测技术和地震有效反射信号提取技术的结合，能够精确查明浅层地下地质结构和活动断层位置等，并且广泛应用于城市地下空间探测、城市活动断层探测、陆域天然气水合物以及金属矿勘查等方面。

而在沿海滩涂区开展浅层地震探测研究工作较少，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所在江苏省如东县的沿海滩涂区开展浅层地震探测方法应用实验工作，在潮退时选用锤击震源和60Hz检波器组合的滚动排列式地震探测方法，有效地探测到测区内第四系底界面位置，并划分了第四系内部层位，同时查明了测线敷设范围内的隐伏活动断裂及浅层气的存在及分布范围。但是该类技术方法勘探仪器设备较复杂，工作中需要消耗大量人力和时间布设仪器设备，同时受潮汐时间约束，每日施工效率较低，很难进行大规模生产，亟需在沿海滩涂区开展研究一套能够快速高效地采集野外地震数据的浅层地震探测技术。

发明内容

针对上述难点及沿海滩涂研究区内地表特点，本发明设计了一种快速高效的沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法，不仅能够达到精细探测研究区第四系地层结构的目的，同时能够提高常规滚动排列式浅层地震探测方法的施工效率，节约地震数据采集施工时间，特别适用于受潮汐时间影响严重的沿海滩涂区。

本发明采用以下的技术方案：

一种沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法，包括拖曳式地震探测设备，拖曳式地震探测设备包括沿海滩涂拖曳车、Geode采集站和地震数据监视存储器，沿海滩涂拖曳车的尾部连接有可拖曳装置，可拖曳装置包括多个串联在一起的金属船体，在每个金属船体上设置有一个检波器，所有的检波器通过一条拖曳电缆连接，所述拖曳电缆分别与Geode采集站和地震数据监视存储器连接，利用以上拖曳式地震探测设备进行浅层地震探测的方法包括以下步骤：

步骤1：在沿海滩涂区地表规划一条勘探测线，利用滩涂泥沙抽取器在勘探测线的起点钻取一个井，将电火花震源的激发电缆头埋入井中并注满水作为激发炮点；

步骤2：调整沿海滩涂拖曳车的位置，使得可拖曳装置形成一条直线并平行于勘探测线，同时保持激发炮点与第一道检波器串的距离不变，给炮点上的电火花震源充电，激发在井中埋置的电缆头产生地震波，采集该炮的地震数据并记录存储，同时监控该炮采集的地震数据质量；

步骤3：待所采数据质量合格后，移动沿海滩涂拖曳车带动可拖曳装置向前移动一个炮间距，同时在勘探测线上向前一个炮间距的位置再钻取一个井，埋入电火花激发电缆头并注满水；

步骤4：重复步骤2和步骤3直至测试到勘探测线的终点或者沿海滩涂区涨潮；

步骤5：整理采集到的原始地震数据，在Omega地震数据处理平台上定义观测系统并加载上述原始地震数据；

步骤6：采用从强到弱、从规则到不规则的顺序压制各类噪音干扰，选取包括带通滤波、线性噪音压制、面波衰减、随机噪音压制在内的方法组合，在不同频率、视速度、能量范围以及函数域上逐步衰减沿海滩涂区地震单炮记录中的噪音干扰；

步骤7：对地震单炮记录进行真振幅恢复，采用球面扩散振幅补偿和地表一致性振幅补偿的组合，使沿海滩涂区地震数据浅、中、深层的能量趋于一致，能量关系更加均衡，并消除由于沿海滩涂区地表因素造成的炮点之间、检波点之间能量的差异；

步骤8：组合采用地表一致性反褶积、多道预测反褶积和线性τ-ρ域反褶积，使地震子波得到较好的整形和统一，提高地震资料横向一致性，压制部分多次波干扰，提高地震资料的主频，拓宽频带，有效提高地震记录的分辨率；

步骤9：间隔一定个数的CMP点选取一个速度控制点进行沿海滩涂区精细速度分析，兼顾考虑速度能量谱、超道集、叠加段手动拾取速度点位，控制地下主体地层构造的速度变化，并利用拾取的速度场进行动校正，切除掉畸变波形并叠加成地震剖面，为沿海滩涂区地下地层结构的划分提供真实可信的数据支撑。

本发明具有的有益效果是：

1、一种沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法，特别适用于受地质勘探设备和潮汐时间制约的沿海滩涂地区，最大程度地利用沿海滩涂区地表地势平坦的特点，采用拖曳的方法采集地震数据，和常规方法相比，本方法具有仪器设备简便、数据采集效率高、所采数据真实有效等特点，并且在沿海滩涂区的实际应用中有效探测深度能够达800m以上；

2、制定了一套适用于沿海滩涂区地震有效信号提取流程，并利用Omega地震数据处理平台实现，主要包括观测系统定义、叠前噪音衰减、真振幅恢复、反褶积、精细速度分析、动校切除以及叠加，逐步提高地震记录的信噪比和分辨率，最大程度地还原沿海滩涂区地下地层结构信息。

3、本发明所设计的沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法在探测深度、精度、分辨率方面均能够达到常规方法的应用效果，并且能为沿海滩涂区地下地层结构精细划分提供真实可靠的数据支撑。

附图说明

图1为沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测示意图。

图2为滚动排列式与拖曳式浅层地震探测方法单日可完成工作量对比。

图3为滚动排列式浅层地震探测技术野外现场质控的连续单炮地震记录。

图4为拖曳式浅层地震探测方法野外现场质控的连续单炮地震记录。

图5为滚动排列式浅层地震探测方法有效反射波频谱。

图6为拖曳式浅层地震探测方法有效反射波频谱。

图7为沿海滩涂区地震测线上的某三炮原始记录。

图8为沿海滩涂区地震有效信号提取流程图。

图9为沿海滩涂区噪音衰减前的单炮记录。

图10为沿海滩涂区噪音衰减后的单炮记录。

图11为沿海滩涂区真振幅恢复前的单炮记录。

图12为沿海滩涂区真振幅恢复后的单炮记录。

图13为沿海滩涂区反褶积前的单炮记录。

图14为沿海滩涂区反褶积后的单炮记录。

图15为沿海滩涂区反褶积前单炮记录的频谱。

图16为沿海滩涂区反褶积后单炮记录的频谱。

图17为沿海滩涂区反褶积前单炮记录的自相关图。

图18为沿海滩涂区反褶积后单炮记录的自相关图。

图19为所拾取的沿海滩涂区某CMP控制点的速度谱。

图20为沿海滩涂区滚动排列式浅层地震探测方法叠加剖面。

图21为沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法叠加剖面。

图22为沿海滩涂区滚动排列式浅层地震探测方法叠加剖面的频谱。

图23为沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法叠加剖面的频谱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

因为沿海滩涂区每日涨潮退潮时间间隔短，每天不超过5小时，所以在滩涂区开展地震勘探工作是十分困难的，如何能在每天有限时间内既能保证地震数据采集的质量，又能完成任务设计的工作量，即提高沿海滩涂区地震数据采集工作效率是关键因素。

结合图1至图23，一种沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法，包括拖曳式地震探测设备，拖曳式地震探测设备包括沿海滩涂拖曳车、Geode采集站和地震数据监视存储器，沿海滩涂拖曳车的尾部连接有可拖曳装置，可拖曳装置包括多个串联在一起的金属船体，在每个金属船体上设置有一个检波器，所有的检波器通过一条拖曳电缆连接，所述拖曳电缆分别与Geode采集站和地震数据监视存储器连接。

其中，金属船体有24个，相对应的，检波器有24道。

相邻的金属船体的道间距为3m。

利用以上拖曳式地震探测设备进行浅层地震探测的方法包括以下步骤：

步骤1：在沿海滩涂区地表规划一条勘探测线，利用滩涂泥沙抽取器在勘探测线的起点钻取一个1m深的井，将4万焦耳电火花震源的激发电缆头埋入井中并注满水作为激发炮点。

步骤2：调整沿海滩涂拖曳车的位置，使得可拖曳装置形成一条直线并平行于勘探测线，同时保持激发炮点与第一道检波器串的距离(即最小偏移距6m)不变，给炮点上的电火花震源充电，激发在井中埋置的电缆头产生地震波，采集该炮的地震数据并记录存储，同时监控该炮采集的地震数据质量。

步骤3：待所采数据质量合格后，移动沿海滩涂拖曳车带动可拖曳装置向前移动一个炮间距，炮间距为6m，同时在勘探测线上向前一个炮间距的位置再钻取一个1m深的井，埋入电火花激发电缆头并注满水。

步骤4：重复步骤2和步骤3直至测试到勘探测线的终点或者沿海滩涂区涨潮。

步骤5：整理采集到的原始地震数据，在Omega地震数据处理平台上定义观测系统并加载上述原始地震数据。

步骤6：采用从强到弱、从规则到不规则的顺序压制各类噪音干扰，每个噪音压制步骤都是和其它处理步骤环环相扣的，异常振幅干扰会影响后续相干干扰的估算，各类噪声又会影响后续振幅补偿的能量分析和分辨率的提高。

通过调试不同方法和参数的组合，选取包括带通滤波、线性噪音压制、面波衰减、随机噪音压制在内的方法组合，在不同频率、视速度、能量范围以及函数域上逐步衰减沿海滩涂区地震单炮记录中的噪音干扰。

步骤7：对地震单炮记录进行真振幅恢复，对地震单炮记录进行真振幅恢复，采用球面扩散振幅补偿和地表一致性振幅补偿的组合，球面扩散振幅补偿能够压制沿海滩涂区浅层强能量，补偿深层弱能量，还能保持上下振幅的相对大小关系，能使沿海滩涂区地震数据浅、中、深层的能量趋于一致，能量关系更加均衡；地表一致性振幅补偿是根据地表一致性原理，在合理的时窗内，分别在共炮点域、共检波点域、共反射点域和共偏移距域四个域中，求出各道补偿因子，进行补偿，消除由于沿海滩涂区地表因素造成的炮点之间、检波点之间能量的差异。

步骤8：组合采用地表一致性反褶积、多道预测反褶积和线性τ-ρ域反褶积，使地震子波得到较好的整形和统一，提高地震资料横向一致性，压制部分多次波干扰，提高地震资料的主频，拓宽频带，有效提高地震记录的分辨率；

步骤9：间隔30个CMP点选取一个速度控制点进行沿海滩涂区精细速度分析，兼顾考虑速度能量谱、超道集、叠加段手动拾取速度点位，控制地下主体地层构造的速度变化，并利用拾取的速度场进行动校正，切除掉畸变波形并叠加成地震剖面，为沿海滩涂区地下地层结构的划分提供真实可信的数据支撑。

实施例1

将从野外采集参数、数据采集效率、数据有效性三个方面对沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法与常规滚动排列式浅层地震探测方法进行对比分析。

(1)野外采集参数对比

常规滚动排列式浅层地震探测技术(以下简称“滚动排列式”)及拖曳式浅层地震探测技方法(以下简称“拖曳式”)在沿海滩涂区进行野外地震数据采集时，针对同一条测线均采用4万焦耳的电火花震源激发、Geode地震记录仪接收，单边放炮单边接收的方式。

常规滚动排列式及拖曳式的野外地震数据采集参数如表1所列，滚动排列式主要采用3m道间距、9m炮间距、最小偏移距9m、0.25ms采样、96道接收，最大覆盖次数16次的参数组合进行地震数据采集。

而拖曳式则主要采用3m道间距、6m炮间距、最小偏移距6m、0.25ms采样、24道接收，最大覆盖次数6次的参数组合。

通过对比不难发现，虽然两种地震探测技术的道间距及采样间隔相同，但是滚动排列式的炮间距、最小偏移距、接收道数和最大覆盖次数均大于拖曳式。

表1野外地震数据采集基本参数

(2)数据采集效率对比

滚动排列式的仪器设备较拖曳式的仪器设备复杂，主要表现在检波器的个数、模拟电缆及数传电缆的条数、Geode采集站的台数都较多，需要连接的仪器设备插头较多并且复杂，根据统计每天数据采集工作平均投入检波器168串、模拟电缆14条、数传电缆6条以及Geode采集站7台套；相比之下，拖曳式的数据采集方式只需要投入24道检波器、1条拖曳电缆以及1台Geode采集站即可完成沿海滩涂区野外地震数据采集工作任务，如图1所示为沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测示意图。因此，在沿海滩涂区进行地震数据采集工作时，拖曳式的仪器设备投入数量少，数据采集方式简便，可节约大量时间用作地震数据激发、接收和记录，极大地提高数据采集效率。

图2分别统计了连续五天滚动排列式和拖曳式的单日可完成工作量，滚动排列式连续五天中的单日最高完成了72炮的数据采集工作，最低完成了60炮的工作量，平均单日可完成工作量为65.8炮；而拖曳式连续五天中的单日最高完成了130炮的数据采集工作，最低完成了120炮的工作量，平均单日可完成工作量高达124.2炮，整整提高了将近一倍的工作量。

其原因主要是常规滚动排列式的数据采集方式在正式数据采集前、中途仪器设备“搬家”以及数据采集结束后，都需要消耗大量人力和时间进行仪器设备的布设、连接、拆卸及回收，如检波器的埋置与回收、数传电缆及网线的收放、Geode采集站的连接及拆卸等环节，并且由于仪器设备数量众多，该工作一般会占用沿海滩涂区浅层地震探测数据采集工作时间的35％左右，紧剩下65％的时间用于有效的地震数据激发、接收和记录，造成该类方法在沿海滩涂区的数据采集效率不高，是制约项目实施进度的主要因素之一。

相比之下，拖曳式的数据采集方法简便易行，在数据采集前已将检波器串固定于自制的船型金属装置内，并用钢丝绳锁将24个金属船体串联，用拖曳电缆串联24道检波器。因此，在沿海滩涂区浅层高精度地震探测的有限工作时间内，仅需消耗时间接通拖曳电缆和Geode采集站，而这部分时间又可忽略不计；在沿海滩涂区数据采集过程中仅仪器设备“搬家”时间占用总工作用时的10％，因而总工作用时的90％都可以用于地震数据激发、接收和记录，大大提高了沿海滩涂区地震数据采集的效率，单日可完成工作量得到大幅提升。

(3)数据有效性对比

对滚动排列式和拖曳式野外现场质控的连续单炮地震记录作对比，如图3和图4所示，现场质控主要采用了带通滤波和增益补偿的方式，从图中不难发现两种地震记录虽然干扰噪音明显，但是有效反射波同相轴连续性较好，能量较强，拖曳式和滚动排列式记录的有效反射波双程旅行时都可达0.8s，在沿海滩涂区有效探测深度可达800m以上，进一步验证了本文提出的拖曳式数据采集方式的有效性。

如图5和图6所示分别为滚动排列式和拖曳式的有效反射波频谱特征，通过比较发现滚动排列式采集到的浅层反射波主频约140Hz，而拖曳式浅层反射波主频约130Hz，其原因在于拖曳式采集地震数据时，检波器与沿海滩涂地表的接触方式与滚动排列式不同，为非直接耦合，直接将检波器固定于金属船体上，金属船体再与沿海滩涂地表耦合，导致浅层反射波频率略微降低，但两者有效频带范围差异较小，主要分布在80Hz～240Hz之间，主要地层的有效反射波信息仍能清晰地反映出来。

实施例2

由于沿海滩涂区地震探测有效信号提取的效果将直接影响后续第四系地层的精细划分及隐伏活动断裂位置的确定，因此在提高地震探测信号的信噪比和分辨率的同时，要尽可能减少对沿海滩涂区地震有效信号的损害，保留原始记录中有效信号的原貌。

沿海滩涂研究区内地势平坦、地表饱含水，不存在低降速带影响，静校正影响极小，以本发明采集的野外地震数据为例，研究沿海滩涂区野外地震数据资料特点、有效信号提取难点及流程，即首要是确定和分析沿海滩涂区浅层地震各类噪音干扰的类型及特点；其次采取针对性的有效信号提取技术压制各类噪音干扰，最大程度地保留浅层地震反射信息；最后精细速度分析叠加成地震剖面，为地震资料解释提供可靠数据。为此，本实施列将分别从原始数据分析、叠前噪音衰减、真振幅恢复、反褶积、精细速度分析以及叠加效果等方面具体阐述。

(1)原始数据分析

确定和分析原始数据资料的特点是地震探测信号提取的基础和关键环节，只有弄清楚干扰波和有效波的差异，了解原始记录的面貌、频谱、振幅、相位和信噪比，找出有效信号提取难点，才能合理地确定有效波信号提取流程及方法技术组合。

通过分析图7所示的沿海滩涂研究区地震测线上某三炮的原始记录发现，沿海滩涂区的有效反射波同相轴较连续，波组特征还较明显，干扰波主要表现为低频噪音、面波干扰、声波干扰和层间多次波，单炮记录整体的信噪比和分辨率不高，因此在沿海滩涂区开展浅层地震有效探测信号提取工作之前，要对原始数据中的各类干扰噪音进行详细分析。

通过分析发现低频干扰波频率范围为0～10Hz，幅值最强，影响区域无规律可循，不同的炮集影响范围差别较大；面波干扰频率范围为5～15Hz，幅值强，速度小于150m/s，从炮点出发呈扫帚状发散形态分布，主要影响近道信号，部分频带成分线性特征明显；声波干扰频率较高，幅值较强，速度固定，约为340m/s，其影响范围较小；当地下存在反射系数差别比较大的界面，会产生层间多次波，受地表及地下地震地质条件影响，沿海滩涂研究区易产生该类干扰波，主要表现为类似有效反射波、周期性，但其速度低于有效反射波；真正的有效反射波幅值中等，速度为1500m/s～1900m/s，主频较高，约为130Hz，频带较宽，约为80Hz～240Hz，双曲线特征明显。此外，单炮地震记录从浅至深幅值能量差异大，不同地震单炮记录之间幅值也存在差异。

基于地震有效反射波与各类噪音干扰在视速度、频率、幅值以及干扰范围等存在差异，遵照“先易后难”、“先低后高”的原则，制定了有针对性的数据处理方法，提取沿海滩涂区有效地震反射信号，如图8所示，其主要包括观测系统定义、数据加载、叠前噪音衰减、真振幅恢复、反褶积、精细速度分析、动校切除以及叠加等步骤，逐步剔除各类干扰噪音，最大程度地保留有效地震反射信息，提高地震数据的信噪比和分辨率。

(2)叠前噪音衰减

沿海滩涂区的地震单炮记录上是多种噪音干扰叠合在一起的，要衰减单炮记录上的噪音，绝不是使用一种方法就能够解决问题的，而是需要使用多种方法组合的方式，采用Omega地震数据处理平台相应的多步噪音衰减模块进行噪音衰减处理，为了有效压制干扰波，提高单炮记录的信噪比，又不破坏振幅相对关系，采取从强到弱，从规则到不规则的顺序压制研究区内的各类噪音干扰，每个噪音压制步骤都是和其它处理步骤环环相扣的，异常振幅干扰会影响后续相干干扰的估算，各类噪声又会影响后续振幅补偿的能量分析和分辨率的提高。

通过调试不同方法和参数的组合，确定了包括带通滤波、线性噪音压制、面波衰减、随机噪音压制等在内的方法组合，在不同频率、不同视速度、不同能量范围以及不同函数域逐步衰减噪音干扰，旨在重点剔除掉原始地震记录中的噪音干扰。如图9和图10所示分别为沿海滩涂区噪音衰减前和噪音衰减后的单炮记录效果对比，图9中明显的低频噪音、面波干扰、声波干扰、随机噪音等得到了有效压制，被“淹没的”有效反射波在图10上得到了清晰地显现，反射波同向轴的连续性更好，双曲线特征明显，信噪比得到有效提高。

(3)真振幅恢复

在沿海滩涂研究区内地震数据采集过程中，单炮地震记录的振幅值会随着传播距离增大而衰减，从而导致原始单炮记录上近、中、远道以及浅、中、深层能量在时间、空间上的变化；而随着时间的推移，在沿海滩涂研究区内同一工作日采集的不同单炮记录、不同工作日采集的单炮记录受滩涂地表附含水的多少在横向上地表激发接收条件同样存在差异，使地震资料各炮各道的横向能量不一致。

为消除上述因素影响，对地震单炮记录进行真振幅恢复，主要采用球面扩散振幅补偿和地表一致性振幅补偿的组合。球面扩散振幅补偿能够压制沿海滩涂区浅层强能量，补偿深层弱能量，还能保持上下振幅的相对大小关系，可以使沿海滩涂区地震数据浅、中、深层的能量趋于一致，能量关系更加均衡；地表一致性振幅补偿是根据地表一致性原理，在合理的时窗内，分别在共炮点域、共检波点域、共反射点域和共偏移距域等四个域中，求出各道补偿因子，进行补偿，消除由于沿海滩涂区地表因素造成的炮点之间、检波点之间能量的差异。

图11和图12为利用Omega地震数据处理平台中对应的模块得到的地震单炮记录真振幅恢复前后的效果对比，主要是从球面扩散补偿和地表一致性振幅补偿两个方面对地震道集进行了处理。通过比较两者不难发现通过真振幅恢复整个单炮记录能量更加均衡，反射波同向轴的连续性更好，单炮记录上的中、深层能量得到有效恢复，部分有效反射信息清晰可见，即沿海滩涂研究区内地震单炮记录的纵向和横向上的能量在一定程度上都得到了合理地恢复。

(4)反褶积

受沿海滩涂研究区地表地质条件差异的影响，地震子波形态(振幅谱和相位谱)在传播过程中往往发生变化，较硬地表条件或水饱和条件下激发得到的地震记录频率较高，松软地表条件激发得到的地震记录频率偏低，这种差异的存在会影响最终的叠加；另一方面，沿海滩涂研究区地层结构的特殊性造成了地震记录上多次波发育，给地震资料的解释带来不少困扰。为了解决上述难题，在保证资料信噪比的前提下，需要进行反褶积处理，反褶积质量的好坏直接关系到叠加剖面的质量和成像的效果。

考虑到工区内地表条件造成的激发、接收条件的不一致性，地表一致性反褶积可以有效改善地震子波的一致性，使地震子波得到较好的整形和统一，提高地震资料横向一致性，同时压制部分多次波干扰；多道预测反褶积则通过选取合理的预测步长，进一步压缩子波，提高地震资料的主频，拓宽频带；利用多次波线性τ-ρ域近、远偏移距均有周期性的特点，通过线性τ-ρ域反褶积来压制多次波。因此，基于Omega地震数据处理平台，组合采用地表一致性反褶积、多道预测反褶积和线性τ-ρ域反褶积的方式，压制多次波的同时提高地震记录的分辨率。

通过比较图13和图14所示的反褶积前后的单炮记录，发现经反褶积处理后单炮记录上反射波同相轴得到了明显改善，连续性变好，特别是0.46s处的反射波同向轴连续性得到明显改善；整个单炮记录的频率得到了明显提高，纵向分辨率显著提升，同时多次波在一定程度上得到了有效压制。

分析图15和图16的频谱特征发现反褶积后地震记录的主频得到了明显提高，主频从反褶积前的130Hz提升到了反褶积后的180Hz，有效频带也得到了一定程度地拓宽。

图17和图18分别为反褶积前后单炮记录的自相关图，通过比较发现反褶积后的地震子波一致性得到显著改善，自相关函数上呈周期性的旁瓣得到明显压制，主瓣突出效果明显，同时说明了多次波在一定程度上得到了压制，单炮记录的频率得到了提高。

(5)精细速度分析

速度分析的精度对资料的成像至关重要，为了达到精细速度分析的目的，尽可能地增加速度控制点的个数，缩小相邻速度控制点之间的距离，由于沿海滩涂研究区域内地下介质成层行较好，横向速度变化不大，通过反复、深入地研究确定选取间隔30个CMP点选取一个速度控制点，在拾取速度时能够有效地控制沿海滩涂区地下主体地层构造的速度变化，并兼顾Omega地震数据处理平台产生的各控制点的速度谱、质控道集以及叠加段精细拾取速度点位。

当地下存在反射系数差别比较大的界面，会产生层间多次波，该现象在沿海滩涂区精细速度拾取时较常见，多次波的速度低于有效反射波，如图19所示为拾取的沿海滩涂区某CMP控制点的速度谱，两个箭头所指的强能量团区域即为多次波出现的位置，因此在精细速度拾取时应刻意避开低速选择高速，能较大程度地消除多次波的影响，并且这部分速度的调整是和叠前噪音衰减和反褶积不断迭代的过程。

(6)叠加效果

为了进一步说明本发明的实际应用效果，对滚动排列式和拖曳式采集的数据资料均采用上述地震有效信号提取技术并叠加分析，如图20至图23所示。图20和图21分别表示同一条测线上滚动排列式的叠加剖面与拖曳式的叠加剖面，从叠加剖面的整体效果上来看，两者相似程度较大，波组特征都很清晰，地层连续性好，同相轴可追踪性较强，构造形态也很明显，叠加剖面的分辨率和信噪比都较高。从图22和图23所示的两种地震探测方法叠加剖面的频谱对比上看，两者的频率范围大致相同，从80Hz至280Hz，主频均集中在180Hz，即在沿海滩涂区进行浅层地震探测时，采用本发明的拖曳式的地震数据采集方法完全能够达到常规滚动排列式所取得的效果。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种沿海滩涂区拖曳式浅层地震探测方法，其特征在于，包括拖曳式地震探测设备，拖曳式地震探测设备包括沿海滩涂拖曳车、Geode采集站和地震数据监视存储器，沿海滩涂拖曳车的尾部连接有可拖曳装置，可拖曳装置包括多个串联在一起的金属船体，在每个金属船体上安置有一个检波器，所有的检波器通过一条拖曳电缆连接，所述拖曳电缆分别与Geode采集站和地震数据监视存储器连接，利用以上拖曳式地震探测设备进行浅层地震探测的方法包括以下步骤：

步骤1：在沿海滩涂区地表规划一条勘探测线，利用滩涂泥沙抽取器在勘探测线的起点钻取一个井，将电火花震源的激发电缆头埋入井中并注满水作为激发炮点；

步骤2：调整沿海滩涂拖曳车的位置，使得可拖曳装置形成一条直线并平行于勘探测线，同时保持激发炮点与第一道检波器串的距离不变，给炮点上的电火花震源充电，激发在井中埋置的电缆头产生地震波，采集该炮的地震数据并记录存储，同时监控该炮采集的地震数据质量；

步骤3：待所采数据质量合格后，移动沿海滩涂拖曳车带动可拖曳装置向前移动一个炮间距，同时在勘探测线上向前一个炮间距的位置再钻取一个井，埋入电火花激发电缆头并注满水；

步骤4：重复步骤2和步骤3直至测试到勘探测线的终点或者沿海滩涂区涨潮；

步骤5：整理采集到的原始地震数据，在Omega地震数据处理平台上定义观测系统并加载上述原始地震数据；

步骤6：采用从强到弱、从规则到不规则的顺序压制各类噪音干扰，选取包括带通滤波、线性噪音压制、面波衰减、随机噪音压制在内的方法组合，在不同频率、视速度、能量范围以及函数域上逐步衰减沿海滩涂区地震单炮记录中的噪音干扰；

步骤7：对地震单炮记录进行真振幅恢复，采用球面扩散振幅补偿和地表一致性振幅补偿的组合，使沿海滩涂区地震数据浅、中、深层的能量趋于一致，能量关系更加均衡，并消除由于沿海滩涂区地表因素造成的炮点之间、检波点之间能量的差异；

步骤8：组合采用地表一致性反褶积、多道预测反褶积和线性τ-ρ域反褶积，使地震子波得到较好的整形和统一，提高地震资料横向一致性，压制部分多次波干扰，提高地震资料的主频，拓宽频带，有效提高地震记录的分辨率；

步骤9：间隔一定个数的CMP点选取一个速度控制点进行沿海滩涂区精细速度分析，兼顾考虑速度能量谱、超道集、叠加段手动拾取速度点位，控制地下主体地层构造的速度变化，并利用拾取的速度场进行动校正，切除掉畸变波形并叠加成地震剖面，为沿海滩涂区地下地层结构的划分提供真实可信的数据支撑。

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