基于PROMAX系统提高初至波拾取精度的方法

王鹏飞，曾凡惠

（中石化石油工程地球物理有限公司江汉分公司，湖北 潜江433100）

0 引言

在复杂地表地质条件下，利用常规静校正方法不能有效消除近地表影响，利用初至波信息的高精度静校正方法（如层析成像静校正等）已经成为目前地震资料处理中消除近地表影响的主流方法，因此初至波拾取就成为了地震资料处理中的一项必不可少的基础工作。然而对于处理员来说，这个工作是既繁重又枯燥，常常需要花费大量的时间与精力，严重地制约着资料处理项目的进展。

人们为了快速高精度地拾取初至波，提出了种种初至自动拾取方法［1－4］，在常规初至波拾取的基础上提高了拾取速度，降低了人工劳动强度，但是仍然有改进的空间。本文针对PROMAX系统中现有的初至波自动拾取模块存在的问题，提出一种运用PROMAX系统中的一些相关模块组合进行初至波拾取的方法，为初至波的快速高精度拾取提供一种新的途径。

1 初至波的特征分析

地震勘探中，初至波是最先被记录下来的信号，与环境噪声和续至波相比，振幅能量较强。当不存在静校正问题时，初至波时距曲线具有光滑的线性特征。由于客观存在着各种近地表因素的影响，在记录上表现为初至波相邻道之间时起时伏。时差变化反映了观测区域地面高差、近地表介质速度和厚度的变化。当静校正问题解决之后，初至波恢复为具有光滑的线性特征，相邻道之间时差变化相对原始记录明显减小（见图1）。

图1 典型的初至波特征

2 PROMAX初至波自动拾取方法

在PROMAX系统中，通常运行First Break Picking（初至拾取）程序完成初至的自动拾取工作。该程序的采用的基本原理是：

计算先行时窗的能量与后续时窗的能量之比。当后续时窗位于初至前的噪声之中且先行时窗位于初至信号之中时，这个能量比值通常达到最大值。拾取最大能量比值所对应的时间即为初至时间。

为了避免可能出现的某些虚假拾取值，如初至前的脚步或阵风之类的短持续时间脉冲，程序增加了一个整道能量与后续时窗能量百分比（称其为稳定因子）来稳定计算的能量百分比。

由于在能量比值的基础上，增加了一个稳定因子，所以这种方法称为稳定能量比拾取算法（stabilized power ratio picking）。该算法的主要优点是非常适合于脉冲震源地震记录，计算速度快。主要参数包括振幅包络、稳定因子和滤波参数等。参数选取合理时拾取效果好（见图2）。

图2 不同参数自动拾取效果

但是，稳定能量比拾取算法对初至波到达前率先出现的背景干扰波能量变化很敏感，这些干扰往往会影响自动拾取的精度。而且，在实际的资料中由于存在死道、空道、起跳不正常及起跳不干脆等各种异常道，初至自动拾取模块在这些异常道上的拾取效果往往也是不理想。

3 提高初至波自动拾取精度的方法

正如前述，采用稳定能量比算法自动拾取初至，影响拾取精度的主要因素一是背景干扰，二是异常道。针对这两个方面的问题，在保持初至快速自动拾取的基础上，增加了随机干扰道的初至剔除和异常道初至后续处理的环节，有效地提高了初至自动拾取的精度。

3.1 随机干扰道初至剔除

地震勘探中，数据采集受各种因素的影响，所获单炮记录中总有一些单炮在初至前存在一定能量的高频或低频随机干扰。由于形成的能量比不真实，这些干扰道上自动拾取的初至时间值和真实值势必存在较大的偏差，因此有必要快速检测出存在高低频干扰的地震道，将这些道的初至拾取时间值加以删除。

我们采用地震资料背景干扰道的统计分析方法，识别随机干扰道，然后对其初至加以剔除。图3是利用PROMAX系统的道统计软件识别出的干扰道记录，可以看到从识别出的干扰道上无法确定出初至的真实位置。

图3 统计的干扰道

3.2 异常道初至后续处理

对于死道、空道、起跳不正常及起跳不干脆等各种异常道，初至自动拾取程序所拾取的结果往往不正确。在这种情况下，我们在自动拾取后，对其进行后续处理，使用前后正常道初至值对异常道进行插值，尽可能地保持初至波合理性。图4可以看到这种处理前后的效果。

图4 异常值的处理

4 方法实现步骤

根据上述原理，我们特定组合PROMAX相关模块，建立了如下处理序列：

1）选排数据，执行初至自动拾取模块完成初步拾取工作；

2）通过屏幕显示模块，拾取一个合理的背景干扰统计时窗；

3）将上面拾取的时窗应用到道统计模块中，执行道统计模块；

4）通过数据库道头转换模块将统计出的值传送至道头，设定一个合理门槛值应用条件语句，让机器识别出干扰严重的坏道，人工删除所有坏道对应的初至值，保存退出；

5）进入数据库，打开初至文件并复制1份，命一新名，对新复制的初至曲线进行合理平滑并保存，然后将平滑前后的初至曲线相减，得到的一个差值曲线，对其命名保存，退出数据库；

6）通过数据库道头转换模块将差值曲线从数据库传送至道头，设定一个合理门槛值应用条件语句，让机器识别出初至拾取误差大的异常点，将平滑前初至曲线中的异常值用平滑后的初至曲线中合理值进行更替；

7）再将异常值处理后初至从道头传送至数据库，就完成了初至拾取（有些复杂情况时，将第7步的得到的初至计算静校正量，应用到第5－7步进行迭代处理 ）。

5 应用实例效果

为了验证本文方法的应用效果和适应性，分别选取有代表性的地区进行测试。图5，6，7分别为在地势平缓的平原地区、地形起伏剧烈干扰大的山区和低降速带剧变的黄土塬区的应用效果。结果表明，在上述地区均能取得满意的结果。

6 结论

1）本文通过对复杂探区地震资料的初至波特征的分析，介绍了利用PROMAX处理系统中某些模块相结合的综合方法进行初至波自动拾取。

2）针对影响拾取精度的主要因素背景干扰和异常道两个方面的问题，在保持初至快速自动拾取的基础上，增加了随机干扰道的初至剔除和异常道初至后续处理的环节，有效地提高了初至自动拾取的精度。

3）应用实例效果表明，本方法具有良好的适应性，对复杂探区地震记录的初至波拾取精度有明显改善，同时拾取效率显著提高，是一种较好的初至波自动拾取方法。

［1］左国平，王彦春，隋荣亮.利用能量比值法拾取地震初至的一种改进方法［J］.石油物探，2004，43（4）：345－347.

［2］徐钰，段卫星，徐维秀，等.高精度初至自动拾取综合方法研究［J］.物探与化探，2010，34（5）：595－599.

［3］顾汉明，周鸿秋，张学强.初至时间的自动拾取［J］.物探与化探，1992，16（2）：120－129.

［4］詹毅，唐湘蓉，钟本善.初至拾取预处理［J］.石油物探，2005，44（2）：160－162.