中国西部地区物探工作的思考
作者：熊翥 来源： 发表时间：2006-04-13 浏览次数： 100 字号：大 中 小
内容摘要 摘 要 熊翥.中国西部地区物探工作的思考.石油地球物理勘探，2000，35(2)：257～270 针对西部地区油气勘探工作，如何获得好的勘探效益，提出自己一些粗浅的看法。西部地区油气勘探难度很大，要获得勘探的高效益，必须坚持科学的勘探程序，加强地质综合研究，加大勘探投入和新技术投入，十分注重勘探成效。其中的一个核心问题是要做到物探先行。 物探先行，不完全是一个勘探部署问题。要做到物探先行，除了要解决一些思想认识问题外，还必须根据西部地区具体情况，抓住几项影响物探工作勘探效果的关键技术，组织科技攻关。通过关键技术的突破，迎来勘探的大好场面和物探技术自身的大发展。 西部地区地表条件恶劣，地下构造复杂，静校正、低信噪比和正确成像归位成为影响地震勘探效果的三项关键技术。文中：对于前两个问题，从技术角度上得出了一些明确的结论；而第三个问题，它牵涉到速度场的研究和叠前深度偏移技术的推广应用，这里结合山地资料的处理和解释，隐含地对它们进行了讨论和分析，明确了技术攻关的思路。
ABSTRACT Xiong Zhu. Considerations of geophysical exploration in West China. OGP, 2000, 35(2):257～270
Some views on how to achieve efficient hydrocarbon exploration in West China are put forward in the article. Hydrocarbon exploration in West China is very difficult. To have efficient exploration, we must follow scientific exploration procedure, make comprehensive geological research, put into more expenditures and new techniques, and pay more attention to exploration efficiency. Particularly, geophysical exploration must go ahead of the rest.
Geophysical exploration serves as forerunner, which is embodied not only in exploration deployment. To achieve this, we must ameliorate our thought and develop some key new techniques that will greatly improve the geophysical exploration efficiency in West China. With the development of these new key techniques, both good exploration situation and obvious technical advance in geophysical exploration will come naturally.
There are tough surface condition and complicated subsurface geological structure in West China; therefore, static correction, low S/N ratio and migration are three key problems that influence the efficiency of geophysical exploration. Some definite technical conclusions have been drawn for the two former problems; the third problem involves both velocity field research and prestack migration application. According to the requirements of processing and interpretation of seismic data in mountainous district, I analyse the technical problems to determine the strategy of developing these key techniques.
Subject terms: West China, Geophysical exploration, static correction, noise elimination, imaging
前 言
我国西部含油气盆地，面积逾300km2，大部分属于“复杂地表与复杂构造条件”的地区。在这里，沙漠、戈壁、山地、黄土塬为主要地貌。另一方面，盆地面积大，构造埋藏较深；地层相对较老，褶皱十分剧烈；断裂类型多，断裂系统异常复杂；地形海拔高，相对高差较大，气候十分恶劣。给人的印象是，作业空间大，反差也十分大。在这种地区进行油气勘探，没有明确的思路、科学的勘探程序和较大的勘探投入以及高新技术的广泛应用，便难以获得大的突破，发现大的场面。
西部油气勘探，有两个十分集中的热点：一是如何加快西部勘探的速度；二是如何保证勘探的高效益。对此我们应有一个明确的思路。
(1)只有坚持科学的勘探程序，才能加快勘探进程，保证勘探效益。
“按科学程序搞好油气勘探”［7］，是每一个油气勘探工作者的愿望，但具体实施时，由于多种因素的制约，往往容易出现偏差。例如，三维地震和评价井同时上，结果是评价井可能打完了，三维地震解释成果还没有出来；等到三维地质解释成果出来以后，发现评价井的位置不尽人意，没有起到预期的作用；结果只好再作一些弥补的工作，既加大了投入，又延长了时间。更可怕的是，如果我们就此定论，不再作一些工作量，就有可能延误整个油田的发现。这时，既没有速度，更谈不上效益了。
(2)应在地质认识上取得突破。
要发展符合西部地区实际的新的地质理论，这是我们加快勘探步伐，取得高效益的基础。勘探历史经验告诉我们，每一次勘探理论和勘探技术上的突破，都会给我们的工作带来一个新的起色。例如，按照传统观念，含煤盆地与含油盆地很难同存，但是吐哈在侏罗系聚煤盆地中发现不少油气田。这一突破，关键在于我们在石油地质理论上有新的认识。与此同时，只有建立符合西部地区实际的地质理论，才能最有效地去指导我们勘探工作的部署，甚至具体到物探工作如何安排和部署。
(3)要加大勘探的投入。
世界上许多地区的勘探实践证明，资源探明率在20%以前，是储量高速增长时期，我国西部平均探明率不到8%，只要工作做好了，它应处于储量高速增长的有利时期。西部多数盆地勘探历史较长，但勘探工作量不足，勘探程度从整体来看不到东部的三分之一。因此，要加快西部勘探的进程，首先要加大西部勘探的投入，要有一个基本的工作量来作保证。
从勘探理论到勘探技术，在西部面临着许多“世界级的难题”，在西部油气勘探活动中，新技术含量很高，每一项新技术的应用，在初期总是有较大的投入，然后才能产生高效益。西部油气勘探，是高科技、高投入、高效益的作业，三者互依互存。
(4)勘探成效是勘探高效益的关键因素。
决定勘探成本升降的关键因素是产出，即单位勘探工作量投入获得的各类储量的多少。勘探实践说明，勘探成本的降低，也就是勘探效益的提高，并不完全是工程成本降低的结果，而是由勘探成效提高带来的。例如，钻井成本上升时，储量成本有时反而下降，说明它们之间不是关键因素，而只是一个重要方面。但是，当勘探成效提高时，储量成本下降；反之，当勘探成效下降时，储量成本必然升高，可见它们之间有着必然的联系。“八五”期间，物价上涨，工程成本上升，但全国各油田的储量成本却普遍下降，究其原因，就是因为全国平均每米进尺和每口探井探明的储量“八五”末比“八五”初，分别提高了44%和40%左右［6］。勘探成效提高了，勘探效益也就提高了。
随着全国范围内勘探程度的提高，地表、地下地质条件较好的地区，大部分已查明，剩下的多是沙漠、戈壁、黄土塬、悬崖峭壁的山地、水陆交替的海滩、以及老油田的边缘、深部、低渗透、小断块、薄互层和隐蔽型油气藏。前面已经提到，西部勘探大多属于这种高难地区。随着勘探对象的变化，勘探成本将有大幅度的提高，而且这些地区的勘探，无论是资源风险还是工程风险都比较大。另外，由于勘探目标的复杂性，勘探难度越来越大，加大勘探装备和新技术(高分辨率三维地震，水平钻井等)的投入势在必行。所有这些，都以较大的比例提高了项目的投入，同时也大幅度地提高了解决各种地质问题的能力。
储量成本的下降是国际油气勘探的发展趋势，我国西部勘探也毫不例外。因此，从控制勘探成本的战略角度上来讲，提高勘探成效是重中之重。从战术上考虑，提高勘探成效就必须把地质综合研究放到勘探工作的首位，加大综合研究的力度，增加新技术的投入；变多井低投入(在西部高投入)低产出为少井高投入高产出，达到以较多的资金支持较少的选择，这一点在西部尤为重要。我们必须努力提高对地下认识的准确程度，在耗资最大的探井选择上应当“宁缺毋滥”。井位一旦确定以后，我们就必须保证钻井工程质量和取全取准地质资料，在这方面的资金投入必须得到保证，不能因“小”失“大”。
物探资料是搞好地质综合研究的基础，可以说，没有物探资料，地质综合研究工作就无法进行。西部地区有的盆地勘探历史长，但勘探进程较慢，其原因是物探工作没有上去。物探工作量不够，适用于西部情况的物探关键技术还没有完全过关，需要组织强有力的科技攻关。因此，要加快西部勘探进程，提高勘探效益，首先必须做到物探先行，必须集中力量解决与确保物探先行有关的一些问题。
油气勘探，物探先行，这是众所周知的程序。但对于西部，这一点显得更突出。据统计世界上80%的大油田在新生界，埋藏深度大多在3000m以内，我国西部情况却例外。例如，塔里木盆地，用地质家吴奇之的话来说，“老中青”三结合，古生界在8亿年间历经多次“婚配”，很多情况必须追根溯源，“查清三代”，难度很大，但又不得不查。对于这样复杂的地质问题，正如有人说的一样，“物探不上去，西部没有戏”，这并非危言耸听。另外，在西部，由于地质原因，地层可钻性差，多变的地应力场使钻头在地下遇到的情况十分复杂，但井深平均比东部要深1200m以上，而平均机械钻速不到东部的一半，塔里木盆地平均井深在5000m以上，深井与钻速制约着钻井的勘探效益。我们只有通过过硬的物探资料，来提高对地质的认识程度，保证钻井的成功率，以提高勘探成效。
对物探工作的几点考虑
物探先行，不能简单地理解成一个勘探部署的问题，在西部地区油气勘探中，要做到物探先行，就物探工作本身而言，必须解决好两个方面的问题：一是思想认识上的问题；二是具体技术上的各种难题。在这里，我们先讨论前者。
(1)首先要“知难”。
在西部开展物探工作，有许多难题，在这里我们暂不去列举难在何处，而是要强调有一种“知难而进”的精神。“知难而进”指的是一种在诸多困难面前毫不气馁、决不后退、奋发进取、迎难而上。只有这样，才能把难题、难点、难处一个个找准。然后，逐个突破。例如，地震测量中的静校正在西部地区是一个很大的难题，但究竟难在什么地方，不是很容易说清楚的，如果能把难字说得很清楚，问题也许就解决了一大部分。“知”者，“智”也，它不仅是知晓、了解的意思，还应具有认识、辨别、省悟和见解的含义，因此要强调“知难”。又例如，低信噪比问题，对付低信噪比资料确实很困难，如何解决，首先要认识它，辨别噪声的来源，然后通过分析噪声的性质，最后才能找到解决压制噪声的办法。
(2)要“有所为”和“有所不为”。
“有所为”与“有所不为”是辩证统一的。由于客观条件(地表条件、地下条件、波场传播机制、能量损耗等)和主观能力(高频噪声压制能力等)等多方面的限制，我们只能在某些方面有所不为，才能在另一些方面有所作为；同样，要想在某些方面有所作为，就应当在另一些方面有所不为。当前，在西部多数地区，例如在塔里木盆地沙漠腹地组织高分辨率地震勘探技术攻关，条件尚不成熟。在这里，我们急需的是要得到深层资料(Tg3和Tg3以下)，提高深层资料品质，希望所得到的地质认识是建立在可靠的地震深层资料的分析基础之上的。因此，我们在采集、处理上应在获得好深层资料方面有所作为，而不要把精力、经费放在高分辨率的目的之上。换句话说，至少当前在这方面可以“有所不为”。
过去的资料，由于信噪比太低，深层见不到可靠的同相轴，地质解释大多采用推测的办法。最近两年，在野外采集上做了一些文章，改善了深层资料的信噪比，见到了可靠的同相轴，使地质家们产生了新的更接近于地下实际情况的地质认识。野外方法的改进，主要是针对深层资料信噪比改善来进行的，在这里我们应有所作为。当信噪比提高到一定的程度时，我们再来考虑提高分辨率就有了基础。
(3)“不通”则“痛”，技术运用要相互默契。
中医有个古老的理论，叫“不通则痛”。具体解释是：气要通，血要通；气滞则痛，血淤则痛。所以用药也好，针灸也好，目的都是为了达到一个“通”字。我想，我们在西部开展物探工作也应运用这个道理。具体地说，任何一项技术的运用，必须有针对性，有具体要解决的地质目标，技术使用前后要顺畅，即要“通”。叠前深度偏移是一项先进的地震数据处理解释技术，是把处理和解释融为一体的纽带。但是，我们不要忘记：它主要用来解决什么样的问题，要达到的预期效果，对数据品质有什么要求以及要有什么样的配套技术等等。用得不当，就会产生不“通”，从而导致出“痛”，或者说产生了“负”作用，我们有过这方面教训的实例。我们一定要防止，应用一项先进技术，却得不到应有的效果。要在应用技术上下功夫，要把方法原理、应用条件、相应的配套技术结合起来研究。
在技术选用上，一定要相互默契。西部的问题十分复杂，运用单种技术很难凑效，需要采用多种技术进行综合解释。我们的目的，是要把各种技术融合到解决同一个地质问题上去，取长补短，把劲往一处使，让每一项技术都进入自己应用的“角色”，这是我们应当仔细考虑的问题。
(4)要跨越最后“智慧”的一步，关键是要有所创新。
99℃的热水再提高1℃，水就开了。开水与热水的区别就是这一度之差。有些事情之所以会有天壤之别，往往就是因为这微不足道的一度。名扬天下的可口可乐 99％是水、糖、碳酸和咖啡因，世界上一切饮料的构成也均如此。然而，在可口可乐中有1％的东西是其它饮料中绝对没有的，据说正是这个神秘的1％使它每年有4亿多美元的纯利润，而其它品牌的饮料每年有8千万美元的收入就算满意了。
我国西部物探工作，这几年进行了卓有成效的攻关，如塔里木盆地的库车山地、吐哈的火焰山、青海的英雄岭等，也许离成功就只差一步了，或许再长一点，我们必须在总结前人所做工作的基础之上，一边分析资料，一边寻找“开门的钥匙”，以越过这智慧的一步。在这个世界上，平庸与辉煌之间从来没有一条不可逾越的鸿沟，有时仅仅是一步之遥。因此，我们不能眼看到手的东西，又白白地被丢掉，必须学会和掌握跨越这一步的本领。由于是智慧的一步，那么就应该有与众不同的东西，有创新的内容。我们的山地静校正方法有创新的内容，塔中深层资料改善上有创新的东西，当前急需在信噪比很低的地区，在野外数据采集方法上要有所创新。没有创新就很难跨越这智慧的一步,即使最后我们也可能完成了预期提出的任务，但却很难说得上是辉煌。
（5）搞好基础工作和多学科的协同作战。
多学科的协同作战、耐心执着于基础工作以及一种坚忍不拔的精神，是搞好西部油气勘探物探技术的三件法宝。西部地区盆地面积大，勘探历史长，如果基础工作不扎实，就会产生技术管理上的混乱。例如，通过对塔里木盆地建立全盆地的各种基础数据库，对塔里木盆地对塔里木盆地能使很多问题得到较好的解决。我们知道，很多高新技术是建立在扎实的基础工作之上的。另外，在一个盆地内的工作量是逐年累积的，如果基础工作不扎实，每年施工因素、环境都在变化，就很难通过处理达到统一，就无法把资料统一起来使用。一边重新评价老资料，一边采集新资料的举措，必将给我们带来实惠。在评价老资料时，有必要对资料进行重新处理和解释，使新老资料在品质上同上一个台阶。要做到这一点，没有扎实的基础工作来保证，也是很难实现的。
多学科的协同作战，是现代科技实施的一个重要特点，物探技术也是如此。要使我们的工作能有的放矢，能选择具有高效益的目标，没有丰富的石油地质学知识是做不到的。就物探技术自身发展而言，大规模的数据体反演，不仅需要先进的计算机技术来支持，同时与测井学科也是分不开的；先进的物探装备从设计、制造到投入使用，涉及到很多学科。因此，多学科的协同作战是物探技术本身发展的需求，同时，针对西部这样一个非常复杂的勘探问题，多学科的协同作战就显得更加重要了。
物探本身，工种较多，针对西部的具体情况，以及对盆地的认识程度，如何合理地使用好各个工种，做到能相互取长补短，充分挖掘各工种的潜在本能，这是需要我们仔细斟酌的。对一个盆地的勘探，整体上物探工作要先行，但物探工作如何部署，先上什么，解决什么问题，后做什么，达到什么目标，需要有一个科学的安排。我想强调的是，对一个盆地而言，做几条区域骨干大剖面是十分重要的，随着勘探程度的提高，资料的丰富，大剖面上的信息越来越多，物探区域骨干大剖面就逐渐成为区域骨干地质剖面，这对我们认识盆地是很有帮助的。
静校正是一项关键技术
提高西部地震资料品质，静校正是一项关键技术。有的地方，由于静校正技术过不了关，在叠加剖面上见不到可靠的同相轴。
西部地区地表条件复杂，静校正技术首先不能采用统一的模式，要按地表条件分区分类型进行研究；其次是要综合运用多种静校正方法，取长补短，相互补充，一步一步地逼近；第三是要研究检验静校正量是否合理的方法，缺了这一点，有时也会出现问题。
沙漠地区
沙漠一般位于盆地中央，面积大，沙山沙垅绵亘，地表起伏剧烈，但是它有一个稳定的形状、简单的潜水面，表层速度很低，中下层的速度可达500～800m／s，实测的沙丘曲线反映了沙山高度与速度的关系。鉴于这些特点，静校正可作如下考虑：
（1）建立全盆地高速顶面、潜水面深度和浮动基准面高程数据库。具体到工区应用时，应分析它们之间的关系在工区范围内是否合理，区域上衔接是否恰当。
(2)选好小折射观测点和沙丘曲线调查分析点，作为工区内高速顶界面(Ew)和低速带速度(V0)的控制点，修改和补充数据库中的数值。
(3)利用大炮初至计算静校正量，并结合数据库中的参数(沙漠区一般两层结构模型)，处理好低频分量。当前利用初至计算静校正量的软件很多，方法上大同小异，关键是初至时间拾取要准，计算模型要与实际情况相符。有的软件利用初至走时反演建立浅层模型以后，对模型进行迭代修正，其出发点是想得到一个接近实际的模型，技术上有采用拟合迭代和正交(多个域)迭代等多种思路，但很难评价好坏，只能以实际使用效果来衡量。
（4）室内处理做好剩余静校正。
山地和山前地带
西部山地，一是地形陡峭，攀登十分困难，作业用直升飞机；二是老地层出露地表，表层速度很高，为岩层速度，几乎没有低速带；三是山高没有水(不同于四川等地)，没有植被。鉴于这些特点，静校正难度很大，行之有效而且适用范围较广的方法不多，当前的做法是：
（1）做好测线踏勘工作，尽量选好炮点和接收点位置，绘制沿线地表地层岩性露头剖面(参见文献2，P.116，图4-7-1)。我们这样做，一是为了从记录信息上来减小静校正工作的难度，二是为计算静校正量提供实地作业的有效信息。
(2)实测炮点和检波点位置高程。由于表层速度很高，对高程数据要求有较高的精度。具体校正时，可分两步走：第一步作地形平滑线，进行“小静校”，方法可以多种多样，平滑线与实际地形高差不宜超过30m，越接近越好；第二步从平滑线上校正到浮动基准面(高出地形最高点的水平面或斜面)上，用浅层速度填平二者之间的空间，进行“大静校”。
(3)推荐一种初至波剩余静校正方法（刘连升，1998）。前面多次提到，西部地区地表起伏剧烈，横向速度突变，有的地方根本不存在低速带或降速带；折射界面极不稳定，初至波波场复杂难辨，初至波的振幅和频率在炮与炮之间，同一炮不同炮检距上均有较大差异，初至拾取很难准确地进行。所有这些，均使常规折射波静校正技术的应用遇到困难；再加上观测系统经常变化，难度也就更大了。初至波剩余静校正技术，不反演近地表模型(模型太复杂)，直接从初至旅行时求静校正量，它不要求全区追踪同一个折射层，也不要求预先知道上覆层的速度和厚度，甚至它不要求拾取的是真正的初至旅行时，静校正量的大小也不受限制。因此，从各方面条件来看，它比较适合于西部地区。该方法不能解决低频分量，它只是静校正方法的一个补充。
(4)解决西部山地静校正的思路是：利用现有的野外静校正技术求取低频分量，利用初至波剩余静校正技术求取高频的大静校正量，再利用现有的基于反射波自动剩余静校正方法求取高频的小静校正量。利用这三步来计算静校正量，再结合参考面和基准面的合理选择，我们就有可能较好地解决西部山地的静校正问题。
砾石戈壁滩
在砾石戈壁滩地区，地势比较平坦，常见平缓的斜坡和平坦的开豁地，但潜水面深度变化较大，砾石颗粒大小、胶结程度变化较大，砾石层的厚度变化也较大。这给静校正工作分别带来有利和不利的因素，只能因地制宜通过试验来选择静校正方法。另外，在砾石戈壁滩，一般采用可控震源和坑炮组合，大炮初至清晰度受其影响，初至折射静校正方法的应用受到限制。在这个地区开展工作，要周密设计潜水面深度测定的控制点，结合数据库中的数据，内插出各炮点、接收点上的潜水面深度，直接计算校正量进行校正，然后在室内再运用反射波自动剩余静校正程序，完成全部静校正工作。
努力提高数据信噪比
西部很多地区的地震资料表现出很低的信噪比，在严重的少数地方，采用常规的方法与技术，往往出现资料空白区。因此，如何提高数据的信噪比，是西部地区开展地震工作的一个很突出的问题。
严格野外施工
提高数据的信噪比，重点放在野外数据采集阶段，主要措施是：
(1） 强化野外施工因素，选择好激发、接收条件。
这是一个常规的作法，也是一项最重要的基础工作，只要我们严肃认真地工作，一般是能够做到的。它包括测线位置的选择、激发点位置的选择、激发方式(震源类型、井深、药量等)的选择、检波器埋置与组合方式的选择以及观测系统(排列长短、道距、发炮方向等)的确定。实践证明，这些工作做好了，在很多地方都能取得良好的效果，能较大幅度地提高数据的信噪比。
(2)做好开工前的试验分析工件。
最近两三年，我们十分重视野外采集参数的室内论证工作，开发了相应的软件。野外施工设计和参数论证工作往往同时进行，参数论证做完了，设计也就完成了。有了施工设计，必须到现场进行实地试验，主要内容有：
1)通过实际放炮，验证室内设计的各项参数是否与实际情况相符。参数论证是基于表层地质模型和地下地质模型，通过对实际记录的分析，比较好的软件能检验用于设计的两个模型是否与实际情况相符。
2)干扰波调查与分析。这是试验工作很重要的一项内容，通过调查与分析干扰波的性质，设计压制干扰的方法，改进野外激发与接收条件，同时也为室内处理提供参考信息。
3)试验资料分析。这项工作近两三年有所改进，但仍不理想。我们一定要把全凭视觉的定性分析，通过计算机处理做一些定量分析工作。我们不完全排斥视觉分析的经验性的结论，但要真正认识和评价好一张记录，如果没有定量分析提供的数据是很难做到的。
(3)做好两次论证工作和跟踪分析工作。
在完成野外施工设计时，我们进行了第一次参数论证。当试验工作做完以后，我们要根据现场得到的信息，进行第二次参数论证。这一次反复是很有必要的，它能帮助我们把理论与实际结合起来。生产记录品质的跟踪分析，是质量监控的一个重要手段，一定要重视这项工作，并要研制开发出适应于跟踪分析质量监控的软件。
(4)采用一些特殊的观测方法。
提高数据的信噪比，一般情况下，三维观测比二维观测要好。这就提示我们，改进野外观测方法可以提高野外数据的信噪比。例如，宽线接收可以得到信噪比较高的地震数据剖面，超长排列(12～15km)的接收在塔里木盆地塔中地区可以改善深层资料的数据品质。需要注意的是，这些特殊的观测方法均有很强的针对性和地区适应性，因此我们一定要结合具体的地质任务和具体的条件，因地制宜地设计出我们要使用的特殊的观测方法。
压制噪声、增强信号
从记录仪器、检波器性能来分析记录上可能出现的噪声时，一般把噪声分为三类。第一类为振动噪声，它是通过振动来影响检波器而产生的噪声，这是压制对象。另外两种类型的噪声是：电磁噪声和变换噪声。通过改变检波器的电磁性能或者在仪器输入端产生一个假信号，为电磁噪声。如静电感应、电磁场干扰、大地电流、 50Hz干扰等，这类噪声一旦出现，是很容易识别的，消除的办法也有所不同。因此，它不是我们研究的对象。信号经电路处理后，一个单频信号会产生倍频谐波，当接收信号足够长时，倍频谐波就会出现，并将小于它的有效信号淹没掉。类似于这种性质的噪声，我们统称为变换噪声，也就是信号转换时所产生的噪声，包括离散采样(量化噪声)和信号畸变。目前检波器的最大失真为1‰，60dB，远小于仪器的动态范围。记录仪器畸变(电路畸变)最小的是SN388，失真度为0.0003％，即110dB。尽管A／D转换已达到了24位，高达144dB，但末几位已是噪声位，实际可用动态范围将小于144dB。另一种畸变是钳位畸变，即对信号幅度的限定，在采集站的输入端和A／D转换器之前均可发生，当信号幅度超过其限定值时，超出部分被除掉。采用Σ-Δ技术的A／D转换器，当频率小于600Hz时，其产生的噪声近似等于其转换误差（朱加东，1998）；频率大于600Hz时，噪声会增大很多，将接近于量化噪声；如果用 1ms采样，对应的频率高达800Hz左右，这种噪声不可忽略。我们在这里简单地讨论记录系统本身所产生的噪声，主要是后两种类型，是要告诉我们，在低信噪比地区进行数据采集时，只要使用的仪器处于正常工作状态，就没有必要考虑记录系统所产生的影响。
室内处理，毫无疑问可以提高数据的信噪比，室内共中心点叠加技术，就是实现野外多次覆盖观测能提高数据信噪比的最有效的一种处理手段。在西部，共中心点叠加，在大多数地区仍然是提高数据信噪比最有效的方法，围绕着如何实现共中心点的有效叠加(时间对齐，波形相似)，挖掘共中心点叠加提高数据信噪比的潜在功能，仍然是我们研究的主要课题。
共中心点叠加以后，我们得到了一个零炮检距道，并假设道信号满足于褶积模型，在这些假设条件下，形成了一整套叠后提高数据信噪比的处理方法［3］。针对西部，叠后信号增强处理是不可缺少的，但份量不能过重，用得不适度，会出现同相轴连续了、光滑了、能量加强了，但实际是一个假象，突出的不是有效反射波，而是一些规则干涉波，最后导致层位对比解释错误，这样的例子还不少，在这里我们就不去列举了。
压制噪声，提高数据信噪比，重点应该放在叠前数据上，放在共炮点道集域、共检波点道集域、共炮检距道集域和共中心点道集域，也就是说，处理完后，仍然是一个没有叠加的道集。这是第一“战场”，也是主要的“战场”，它是决定“胜”与“负”的关键“战场”。其次，是在叠加过程中进行，前面已经提到，叠加本身是压制噪声，提高信噪比的最有效的手段，适用范围广，效果明显，这是无可非议的。但是，在叠加过程中，如何确保“时间对齐”和突出有效成分在叠加道中所占的分量，是进一步提高叠加效果，提高叠加数据信噪比的两个重要方面。在叠加过程中，研究压制噪声提高数据信噪比，是我们的第二“战场”，突出的例子，是各种各样的加权叠加。
李庆忠院士早在1992年10月就发表了他的研究成果，“用剔除拟合法求纵波正入射剖面”［9］，是在充分研究多次覆盖共中心点叠加技术所存在的一些缺陷的基础上，研制和开发的一种希望取代共中心点叠加处理的新技术。它基于拟合的思路，结合剔除振幅异常值，可提高数据的信噪比，在压制多次波干涉的同时，又能保留道集上的AVO现象，获得拟合T0道P 波剖面和AVO参数。更早一些时期(1987)，俞寿朋教授、蔡希玲女士合作开发的“振幅无拉伸加权叠加(拟合零炮检距剖面)”，是从消除动校正拉伸影响来提高数据信噪比的一项研究成果。这就是我们在第二“战场”内很具有代表性的两项研究成果，充分说明在叠加过程中改善共中心点叠加效果，对提高数据信噪比是很有潜力的，是一个潜在的“战场”。
把叠后去噪排在第三位，是针对西部大多数地区的资料而言的。叠后去噪，模型容易设计，计算量小，效果更接近于最终成果的显示，这些都是不可抹煞的优点。对于西部有些侧面反射和其它一些规则反射干涉波，叠加时得到一定的压制，但它在叠加数据剖面上，有时具有线性特征，去噪处理又把它加强了，剖面解释时很难把它识别出来，当作了有效反射进行解释，产生了误导。
石油地球物理勘探局研究院方法中心的刘超颖先生(1998）最近在“低信噪比资料叠前去噪配套技术”一文中强调了叠前处理和技术配套。文中说：“……集中力量对相当多的低信噪比资料进行了仔细的调查分析，研制了一批新的适用于低信噪比资料的叠前去噪方法，建立了较好的能适应低信噪比资料特点的去噪流程……”。这就是当前要做好叠前去噪的主要工作过程，大致分三个步骤来进行：
第一步，分析干扰波的性质，是随机噪声，还是规则噪声。如果是随机噪声，则是一些突发性的野值，零乱的尖脉冲，而不是平稳的正态分布的随机序列。规则噪声除了面波、声波、浅层折射波比较容易识别外，侧面反射、断面反射、倒转界面的反射反射波、回折波以及反射折射波都是很难识别的，还有来自各种类型绕射源所形成的绕射波也会在剖面上让你眼花缭乱。此时，我们可以从振幅、频率、视速度以及同相轴的曲率和同相轴的长短等特征来分析波的性质，也可以结合臆想的地质模型，正演合成的地震记录来检测。总之，我们要做好调查分析工作，认识干扰波的性质、源头以及它们的运动学特征和动力学特征，为下一步提供可靠的依据。
第二步，根据第一步所获得的信息，研制压制和衰减噪声的方法，或者是合理选择压制和衰减噪声的方法。前者属于方法研究，后者是处理应用。应用技术有很多的学问［3］，［4］，不能视为只是选择几个参数，要善于分析处理过程中剖面上各种现象的变化，并能进行有说服力的解释。在这里，我们只是测试单个模块的功能，要如实地展示模块输出端的实际状况，就应尽量地摄取一些定量的数据。如果把第一步视为建立模型，那么这一步就是要验证模型是否准确。
第三步，建立叠前压制噪声，提高数据信噪比的处理流程。资料处理流程是否合理是十分重要的，即使有一个非常好的模块，如果模块前置处理和后续处理不当，模块功能也将得不到发挥。前置处理就是要使模块的输入数据，尽量满足模块方法设计所置的假设条件，只有假设条件满足时，模块的处理功能才能得到充分发挥。后续处理首先是不能削弱模块应用已获得的效果，并且要使模块的应用效果更加突出。我们要使前置、后续处理和模块处理功能在效果上配套。
要形成低信噪比叠前去噪配套技术，除了上面所述的含义外，还有一层含义是，要有适应各种各样噪声压制的模块。下面我们将选择几个进行介绍，这些模块有一定的代表性，但并不是说它到处都适用，具体使用时，一定要根据资料实际情况进行选择。由于篇幅的关系，有些非常好的模块［1］，［3］在这里也没有介绍。
最后要强调的是，在进行叠前去噪时，对先压制什么，后消除什么，应有所讲究，它影响去噪的效果。一般情况下，应先去面波，它的能量较强，特征清楚；然后剔除一些强能量的野值，它的存在影响其它方法的应用；第三消除规则的线性干扰，甚至包括一些侧面反射和多次反射等；最后结合资料的特点，有针对性地选用一些功能较好的模块，如RNA等。在整个叠前去噪的过程中，结合动校正、静校正、速度分析、反褶积等手段，形成叠前去噪的迭代处理手段。这就是叠前去噪的处理思路。下面我们就按上述顺序，介绍几种方法，作为对一些现有资料［2］～［4］的补充。
几种去噪方法
自适应低频噪声（面波）压制
通常，用高通滤波滤除面波的同时，有效信号的低频成分也同样受到损失。其实，从能量、视速度、频率分布范围来看，面波与有效波均有较大的差异。因此，利用时频分析的方法可以确定面波存在的范围。具体实现时，先进行时频分析，然后根据有效波与面波在空间和频率域的分布特征及能量衰减特性的差异，利用统计分析方法识别面波，再用加权衰减的办法专对面波进行压制，保证有效信号的低频成分和其它信息不受其影响（刘超颖，1998）。
叠前压制强能量噪声
在叠前数据上，信号的能量级别和频率范围在时、空方向上均应缓慢变化，强能量噪声则不然。因此，可采用多道识别、单道处理的策略，对数据进行逐窗分析，分频段对记录的振幅进行综合统计，选加权中值为识别参量，识别出噪声，并进行压制处理（钱忠平，1998）。
叠前消除线性干扰
对付线性干扰的常规方法是F-K滤波，但当线性干扰与有效信号在F-K域界线不明产生混叠时，处理效果不理想。F-K滤波是全局性的，对没有干扰的部位也进行了处理，产生了失真，假频和周期褶积（环绕效应）等问题也影响其使用效果（参考文献4，P.18，图1-2-6）。
首先对记录进行分频处理，在干扰波的优势频段拾取干扰波的特征，即在T-K域内用普通的倾斜叠加方法进行识别，然后沿干扰波同相轴作前、后向线性预测，其预测误差即为有效波成分。实际资料证实，这种方法比常规的F-K滤波效果要好，处理过程中引入的噪声（负作用）要少得多（刘超颖，1998）。
叠前拟四维RNA去噪
二维RNA以理论上的严密性和应用效果的显著性深受人们欢迎，1992年发展了三维RNA（F-XY域），如果把它扩展到叠前使用，即为拟四维RNA（F-XYZ域）。
假设地震记录的有效波在F-XYZ域上具有可预测性，而随机噪声无此特性，可利用最小平方原理求取三维预测算子，用该预测算子对该频率成分的拟四维地震数据进行预测滤波，便可得到去噪后的结果。
在时空域去噪，多是利用有效信号在空间方向具有相干性的特征，空间越大越好；数据应具有一定的S/N。在复杂地区，这两条都难以满足。拟四维RNA可在一个较大的时窗范围内，从整体上分离有效信号和随机噪声，对上述两条要求相对可宽松一些。另外，对于某一频率f0，如果S/N高，则输出能量（即预测值）与输入能量接近；反之，输出能量远小于输入能量。用此S/N值对预测值进行加权，便可使地震数据S/N高的频率成分相对加强，S/N低的频率成分相对减弱。这是我们期望的结果。
如果预测算子长度为L，F-X域和F-XY域的去噪能力分别近似为26701.gif (136 字节)和L，而F-XYZ域去噪，其能力可提高到L26701.gif (136 字节)（刘超颖，1998）。这是一个近似的估算值。
约束分解P-L变换压制多次波
我们有很多消除多次波的方法。当多次波和有效波的旅行时相同而产生混叠时，有时候我们把多次波压了，但有效波也没有恢复出来，形成一个空白带。我们一直在努力，希望能找到一个既消除多次波又能恢复有效反射的方法。对于一个CMP道集，用一次波速度进行NMO校正，一次波被校平，多次波近似成抛物线。如果再用等平方炮检距部分叠加，一次波仍为水平轴，多次波被置换为与水平方向成一定夹角的直线，这就是P-L变换。变换后的道集，假设各道之间的炮检距是等间隔变化的，则可选用F-K滤波、τ-P变换、中值滤波、预测去噪等手段来压制多次波。为了使压制多次波后的输出结果仍保持原始炮检距的关系，可用光滑三次曲线进行插值输出；为了保持道集振幅相对变化关系，插值后的振幅需要用原始输入振幅相对关系的信息进行振幅约束。
P-L变换后的道集，炮检距变化剧烈，要想在压制多次波后恢复振幅与炮检距的相对变化关系，可采用分解变换的方法，使后续插值处理中近炮点道附近多有一些节点。
倾角分离实现波场分离去噪
在经过动校正以后的炮集记录上，反射波同相轴倾角范围为（Q1，Q2），利用线性变换将（X，T）域的F（X，T）变换为（X，T，Q）域的P（X，T，Q）
P（X，T，Q)=WFDT（F（X，T））
式中，WFDT为波场分离变换算子，形式是多样的，如CT积分算子、RADON变换算子、各种函数下的光栅算子等。最简单的线性光栅算子
26702.gif (881 字节)
我们以Q作为参变量，实现波场分离。当我们以ΔQ将(Q1,Q2)范围离散后，就可以从F（X，T）上形成许多同相轴倾角为零的道集P（X，T，Qj），j=1,2,…，N。我们可以设计相应的滤波算子，对P（X，T，Qj）进行滤波，提高S／N，再反投影到（X，T）域，经加权图像重建后得到（X，T）域的F＇（X，T）。
在P（X，T，Qj）上提取信号有众多的方法，如向量分解、K-L滤波、奇异值分解（SVD）、相关分析等，都行之有效。在图像重建时，对Q求和，可以根据一定的目标压制一定产状的同相轴，而突出另一些产状的同相轴，即引入加权函数W（Qj）。通过权函数的变化，加强了方法的针对性。
这种方法也可用于叠后数据处理，计算量大大减少，只要（Q1，Q2）范围定义合适，一般不会产生假象。
波场延拓深度滤波
当应用波动方程（Claerbout15°方程）将地表记录（Z=0）延拓至一定的深度后，由于面波或其它干扰波在地表附近传播，必将与有效波彼此分开。据此，如果我们将浅层波场置“0”，再应用于15°波动方程进行反向延拓至地表，经反向延拓后Z=0处的波场为最终结果，即为所求的记录。值得注意的是，在这里我们仅进行波场延拓，而不进行偏移。
深度滤波是由G.A.Mcmechan和Sun［8］提出利用全波动方程进行深度延拓消除面波与直达波的方法。它要求介质速度、道间距、采样率及深度延拓步长满足一定的关系。但方法不仅仅局限于全波动方程，任何形式的波动方程及其近似式都可用来进行这种滤波。15°波动方程有限差分计算稳定、速度快，当记录波场向下延拓至有效波与干扰波（面波、直达波）波场能够完全分离的深度，尽管地表传播的干扰波仍保留在向下延拓的波场中，但能量主要集中在时间为零的附近部分，若将这部分能量切除后，把向下延拓过的波场重新延拓回原始的观测面，就可以达到消除干扰的目的［5］。
这种方法可用于叠前数据，也可用于叠后数据。处理中的关键参数是速度信息，必须保证正、反运算过程中速度一致；空间采样不足会造成假频，不合适的边界条件会造成边界反射。这些都会成为延拓过程中的人为噪声，形成“负”作用，但这种作用是可以防止的。
叠前深度偏移与山地资料处理解释
叠前深度偏移技术，已受到人们的高度重视，特别是地质家们，对叠前深度偏移技术寄予了较高的期望，希望通过叠前深度偏移处理解决他们所要解决的各种地质问题。
叠前深度偏移技术究竟要解决什么问题呢？回答比较简单，是要解决上覆地层速度横向变化剧烈时下伏地层界面反射如何正确偏移成像的问题［4］。因为在这种情况下，运用时间偏移成像技术是不能正确成像的。
要作好叠前深度偏移，达到预想的效果，就必须解决好以下几个问题：
（1）基准面问题。现有的偏移程序，大都建立在激发点和接收点位于同一个水平面上，这与我们需要进行叠前深度偏移处理地区的实际观测条件不相符合。过去我们用静校正技术来解决这个问题，从波场延拓角度上来说，静校正使波场产生了畸变，再深度偏移时就会生成一系列的误差，严重影响深度偏移效果。当前，深度偏移效果明显的地方，是墨西哥湾海上资料，在那里不存在偏移基准面不符合的问题。对于陆上资料，而且是山地，这个问题就比较严重，必需想办法解决好这个问题。
（2）静校正问题。叠前深度偏移也是一个叠加的过程，从运动学的概念上来讲，偏移是把每一个信息，按照一定的轨迹，叠加到各个点上去。我们在计算轨迹时是不考虑静校正量的，当存在静校正量时，偏移轨迹就混乱了，达不到叠加的效果，也就不能实现正确的偏移成像。要作好叠前深度偏移，首先必需解决好静校正问题。
（3）信噪比问题。叠前深度偏移，要求输入数据具有一定的信噪比。在海上，数据信噪比较高，这与深度偏移效果较好有一定的联系；陆上特别是山地，数据信噪比较低，目前见到的深度偏移效果好的例子不多。噪声在偏移过程中可以部分地得到压制，但是噪声有时也能成像，并在空间方向上产生一定的延续度。当信噪比很低时，有效信号的成像完全被噪声所淹没，剖面上可能是乱糟糟的一片。另外偏移过程中本身还要产生“偏移噪声”，当信噪比很低时，这种“偏移噪声”越严重。要作好叠前深度偏移，首先必需保证叠前数据具有一定的信噪比。
（4）速度深度模型。速度深度模型准确，不仅成像效果好，而且成像位置正确；速度深度模型偏差较大，一般情况下成像效果是不好的，但有时也能产生一个好的成像，其成像位置肯定是错误的。在深度偏移处理中，速度模型的重要性，已被人们广泛接受。在西部山地，要事先提供一个准确的速度深度模型，是十分困难的，尽管我们高度重视井上数据，但由于横向变化太剧烈，我们很难把点上的数据扩展到剖面上和三维空间上。因此，我们只能借助于深度偏移技术本身来获得速度深度模型，并且通过迭代处理，使这个模型越来越准确。要想通过深度偏移技术本身来获得准确的速度信息，就必须首先要解决我们前面所讨论的三个问题。这就是本文为什么把速度深度模型放到最后来讨论的原因，丝毫没有贬低速度深度模型在深度偏移中的重要地位。
最近两三年，我们在西部资料处理中运用了叠前深度偏移技术，取得了一些效果，见到了效益，这是主要的。但从整体来看，我们还没有在那些特别需要采用深度偏移处理解释技术的地区获得很好的地质效果的实例，例如塔里木盆地库车拗陷的克依构造带和塔中的玛扎塔克构造带、准噶尔盆地的天山北坡、吐哈盆地的北部山前带和火焰山地区等等，我们作了不少的试验，但还没有得到应有的处理效果。库车拗陷的克拉2号构造每条测线作了叠前深度偏移处理，但是最终成图时，这些资料还是不能得到应用。原因何在呢？那就是我们前面所提到的四个问题，还没有解决好。
西部山地，逆掩推覆、地层褶皱强烈、断裂异常复杂，十分需要使用叠前深度偏移技术，这是毫无疑问的。因为共中心点叠加原理，与实际地质模型相差太远，叠加以后的时间偏移很难准确成像。叠加、偏移、时深转换、平面作图这一套常规的处理解释流程，很难得到一张与地下实际情况相符程度高的构造图。我们必需瞄准叠前深度偏移处理解释这一思路，完善与开发相应的技术，争取早日使叠前深度偏移技术在西部山地资料处理解释中得到实际有效的应用。当前我们必须以发展叠前深度偏移技术为主线，带动相应的配套技术的发展，如静校正技术、叠前去噪技术、速度分析技术以及快速高效偏移技术等等，不能坐着等待叠前深度偏移技术的成熟。同时，我们也要面对现实，对问题要进行全面分析，防止吊死在一棵树上。在山地，地下地质模型复杂，一条二维测线上接收到的波场，是来自以二维剖面为主的三维空间，有侧面反射，在二维测线上作叠前深度偏移，最终也不能完全解决问题，需要进行三维观测，这就需要从勘探部署上来考虑；在处理上，当叠前深度偏移技术遇到问题时，是否也可以试一试叠前时间偏移，或者借助于叠前时间偏移技术，来建立速度模型，最终完成叠前深度偏移，或者用时间偏移成果，通过时深转换来达到与叠前深度偏移相当的效果；当叠后时间偏移失效时，是否也可以尝试一下叠后深度偏移（参考文献4，P.47～68），叠后深度偏移有与叠后时间偏移不同的效果，同时也能为叠前深度偏移提供一个速度深度模型。总之，在山地资料处理解释中，我们必须广开思路，围绕叠前深度偏移技术，走处理、解释融为一体的路，在正确的地质理论指导下，把处理解释工作从时间域走向深度域，这就是西部山地资料处理解释工作的思路。
结 束 语
西部地区油气勘探是一项高科技、高投入、高效应的系统工程，在石油地质、物探技术、钻井工艺、测井技术以及试采等方面都存在着许多“世界级”的难题，需要组织强有力的科技攻关。在这样一个地质情况十分复杂、钻井难度很大的地区，从事油气勘探，物探先行更显得十分重要。物探技术上不去，就会制约整个油气勘探的进程，就难以取得勘探的高效益。
当前，制约勘探技术发展的因素是：工作量不够，关键技术不过关，多学科信息综合分析提高地质认识能力的技术水平跟不上。物探技术的主要问题是，大多数地方地震勘探数据的信噪比太低。因此，物探技术的主攻方向是，攻克低信噪比地区（特别是山地、山前带）的地震勘探方法关，从数据采集、处理、解释三个环节上首先各自获得突破，最后走到采集、处理、解释融为一体的轨道上来。
西部油气勘探，对于物探技术的发展而言，既是机遇，又是挑战。我们要面对各种各样的问题，知难而进，坚忍不拔，不甘雌伏。要有长期作战的思想准备，决不气馁。在具体作业实施时，要有严肃认真、不失毫厘的作风，一步一个脚印，扎扎实实地做好各项基础工作。我们要盯住每一项关键技术，组织科技攻关，争取在较短的时间内取得突破。
最后要说的是，本文是在一个会议的发言稿基础上修改而成的，还很不成熟，疵漏以及错误的地方，衷心地希望各位读者批评指正。
熊翥(石油地球物理勘探局)
参 考 文 献
1，李庆忠著.走向精确勘探的道路，石油工业出版社，1993
2，熊翥著.复杂地区油气地球物理勘探技术（数据采集），石油工业出版社，1999
3，熊翥著.地震数据数字处理应用技术，石油工业出版社，1993
4，熊翥著.地震数据处理方法系统思维，石油工业出版社，1995
5，艾印双，郑天愉.波场延拓深度滤波方法.地球物理学报，1998，41（3）
6，张霞.油气勘探成本发展趋势及控制.勘探家，1998，3（1）
7，李庆忠.按科学程序搞好油气勘探.勘探家1998，3（1）
8，Mcmec G A,Sun R.Depth filtering of first breaks and ground roll.Geophysics,1991，56（3）：390～396
9，李庆忠.用剔除拟合法求纵波正入射剖面.SEG/CPS联合会论文，北京，1993
