Ⅰ 地震資料處理技術
由於崎嶇海底的存在，橫跨海底界面強烈的側向速度變化使得下伏地層隨著海底起伏，構造形態嚴重畸變，根本不能反映構造的真實面貌，嚴重影響了下伏地層的地震成像。近年來，針對崎嶇海底採用多種手段，從實驗室正演模擬、採集參數的試驗、處理方法及時深轉換等做了大量的一系列的攻關，進一步揭示了深水崎嶇海底區地震波傳播的本質特徵，及崎嶇海底對地震波的影響機理和成像畸變的因素；通過對崎嶇海底區地震處理的遲橋攻關，特別是對崎嶇海底區繞射多次波的壓制改善了地震資料的品質；通過對層替換技術、波場延拓技術、疊前深度陪簡偏移處蘆旦褲理等多種方法進行了處理試驗，確定了疊前深度偏移對崎嶇海底的處理流程，解決了由崎嶇海底造成的構造畸變問題。
同時，在長電纜大偏移距條件下，有些常規處理技術已不能應用，如以雙曲線反射走時為基礎的動校正，速度分析和水平疊加以及壓制多次波的方法。近來國際上速度分析的研究可歸納為三個方面：一是疊前速度分析方法向非雙曲線反射走時方程為基礎發展，二是改善層速度的計算方法，三是偏移速度分析方法發展迅速，這與疊前深度偏移的興起有關，主要是層析成像方法。
（一）已有地震資料分析
深水區多年度陸續採集了部分地震資料，有些資料由於年代久遠已無法利用，為此已有地震資料分析主要有目的地針對1979年和1997年採集的地震資料進行分析。主要針對噪音分析、主要干擾波類型、多次波發育分布情況等方面進行分析。
1.噪音分析
噪音分析主要是評估涌浪噪音的分布頻帶和固有噪音的主要頻帶，我們採用的分析手段主要是FK分析和頻譜分析。涌浪噪音主要是低頻噪音，其頻帶主要集中在10Hz以下。固有噪音的頻帶主要集中在30～65Hz之間，其主要噪音源是地震採集船的螺旋槳轉動。
2.主要干擾波類型、多次波發育分布分析
主要干擾波類型、多次波發育分布分析主要是評估干擾波類型、多次波發育的主要頻帶。採用的分析手段主要是FK分析和頻譜分析。干擾波的主要類型是線性干擾。線性干擾波的主要頻帶分布集中在20Hz以下。
多次波主要表現為海底多次等長周期多次波，其頻帶分布與一次波極其相似，主要能量集中在30～60Hz之間，能量較一次有效反射強，掩蓋了有效的一次波反射，並等時重復出現。其次，多次波還表現為崎嶇海底區的繞射多次波。由於存在崎嶇不平的海底，海底多次波在地震剖面上的反映也不一致，海底較平時，由於多次波和正常地層速度上的差異，可以通過Tau-P域去多次等傳統的方法來消除，但海底崎嶇造成海底的角度很大的斜層，這種很強的海底斜層產生的多次波，由於其速度和下覆地層沒有太大的差別，就很難通過常規的方法來消除，使得地震剖面的中深層橫向能量很不均勻，造成偏移剖面劃弧現象（圖5-1）。
這些多次波不但嚴重干擾了凹陷內有效反射，造成凹陷內地震資料信噪比極低，而且對基底反射也產生較強的干擾，嚴重影響了該地區地震資料的地質解釋和研究。因此，壓制和消除多次波成為深水地震資料採集和處理的重點。
通過分析，復雜海底與地下結構是影響該地區資料品質的主要因素。深水地震資料具有以下特點：海底構造復雜，水深變化劇烈，側面反射以及斜坡帶內能量反射很弱；噪音以低頻干擾、中深層高頻干擾、異常值為主；淺層的頻帶較中深層寬，中深層信噪比和解析度低；多次波干擾以深層海底及長周期多次波為主，能量強，存在散射多次波；崎嶇基底引起的中深層速度拾取復雜。
圖5-1 崎嶇海底區強繞射多次波
（二）處理技術方法
根據對原始資料的分析，對工區地質情況的調查，結合地質任務和處理要求，採取的處理對策為：SRME、高精度拉冬和LIFT技術組合多次波衰減技術；通過確定性子波處理和沿海底構造處理的串聯組合多道反褶積技術壓制延續相位；針對信噪比很低的斜坡帶，採用頻譜整形技術提高該區域資料的信噪比；針對凹陷內隨機噪音嚴重的地方，採用多域去噪技術提高信噪比；進行高精度速度分析，構造復雜部位加密控制點，對目標區前後剖面進行認真對比，反復迭代以提高速度分析的正確性及合理性；利用疊前深度偏移解決該區崎嶇海底及高陡構造成像問題。
1.多次波衰減技術
衰減多次波是本次地震數據處理的重點和難點之一。雖然壓制多次波的方法有很多，但沒有一個能在所有條件下除去所有的多次反射波。
針對工區多次波具有的特徵，經過多次試驗，採取了SRME（海底多次波衰減）、高精度拉冬及LIFT多域組合多次波衰減技術，通過三步法對多次波進行逐步壓制，並取得了非常理想的效果。
在海上地震勘探中，近道多次波是最難處理的相干噪音之一，特別是在淺層氣的影響下，近道多次波更是難以壓制。常規衰減近道多次波的技術是預測反褶積組合內切除，該技術簡單有效，但在衰減多次波的同時，有效信號也被去掉了，破壞了道集的完整性，給後續處理帶來一定的困擾。
本次我們研發了一種有效衰減近道多次波的LIFT技術，該技術是根據AVO原理模擬有效信號，通過局部時窗進行信噪分離。實踐證明，該技術既能有效衰減近道多次波，又能很好地保留有效信號，為後續處理打下堅實的基礎。
2.串聯組合反褶積技術
海洋地震資料因為採集時氣槍沉放離海面有一定的深度，所以在氣槍因壓力爆炸後的瞬間會產生較大的氣泡升至海面，再加上涌浪的干擾，期間的信號因此來回擺動，所以經檢波器接收到的信號中就產生了延續性的相位。此次採集所產生的延續相位在淺水和深水區的深層均有較強的體現，有的甚至覆蓋有效信號。所以針對嚴重的延續相位，採用了確定性子波反褶積和多道反褶積串聯組合來壓制，並取得了較為理想的效果（圖5-2）。相比統計性子波反褶積，確定性子波反褶積更有針對性，且有效地保護了淺層信號、頻率振幅特徵。
圖5-2 串聯反褶積效果圖
3.頻譜整形技術
針對斜坡帶與基底低信噪比區域，在迭代前採用了頻譜整形技術來提高信噪比（圖5-3）。
圖5-3 頻譜整形效果對比圖
4.多域去噪技術
斜坡、凹陷等處能量反射很弱，造成信噪比很低，採取多域去噪技術提高信噪比。多域去噪方法是利用信號和雜訊在不同域的差異，將干擾波與有效波的差異最大化，分別在炮域、共偏移距域，運用擬三維FXY濾波、線性干擾消除等技術提高地震資料的信噪比（圖5-4）。
圖5-4 多域地震資料信噪比對比圖
5.高精度速度分析技術
在常規數據處理方法中，速度分析普遍採用相乾性度量法。這種方法沒有考慮相近或干涉同相軸、剩餘靜校、非雙曲型時差等有關的雜訊以及其他非隨機雜訊的影響，因此影響了時間和速度解析度。本次處理採用的是最新研製的相位相關統計方法，這種方法的優點是在時間和速度解析度上比常規方法更高更可靠，更有助於對小幅度構造的分析和解釋。
時間解析度的檢測：合成CDP道集中，兩組同相軸中間隔均為30ms，從圖5-5中可以看出，相位相關統計速度譜與常規速度譜相比，時間解析度明顯提高。
速度解析度的檢測：使用同一時間而採用不同速度的兩個同相軸，速度差由大到小不斷變化，觀察速度譜中能量團，直至分不開為止。從圖5-6中可以看到，當常規速度譜中能量團已分不清楚時，使用本方法，同一深度的兩個能量團可清楚地分開，特別在深部，效果更為明顯。
圖5-5 兩種速度譜解析度對比
圖5-6 兩種速度譜能量團對比
6.疊前深度偏移（PSDM）成像技術
崎嶇海底最核心的問題就是：由於存在崎嶇不平的海底，橫跨海底界面的側向速度強烈變化，使得地震射線路徑復雜，時距曲線為非雙曲線，常規處理方法中的CMP道集不再是共反射點道集，疊加剖面不再是零偏移距剖面，造成下伏地層的成像差及構造形態的嚴重畸變。陳禮、葛勇等人利用理論模型討論了用常規時間偏移、疊後深度偏移及疊前深度偏移技術解決深水崎嶇海底地震成像問題的有效性。通過對深水模型數據各種偏移結果的對比分析認為，常規時間偏移和疊後深度偏移均不能解決崎嶇海底地區地震成像問題，而疊前深度偏移是解決這一問題的有效方法。
疊前深度偏移技術通常用來實現復雜構造准確偏移成像，解決復雜地質問題。對於地下深度成像而言，最棘手的問題不是偏移方法，而是地下速度模型的建立。深度偏移是一個迭代過程，是一個不斷建立模型、試驗模型、運行偏移，根據成像修正模型的反復過程。疊前深度偏移對地下形態基本不作假設，速度深度模型直接用疊前資料建立，地下速度縱橫向均可變化，CMP道集考慮非雙曲效應。由此得到的數據體不但能提高信噪比、使空間歸位正確，同時還能直接得到地質上合理的深度成像數據體，供地質解釋之用，很顯然是解決崎嶇海底造成構造畸變的一個較好的辦法。圖5-7為過LW3-1構造的疊前時間偏移和疊前深度偏移的剖面，對比可以看出，時間偏移剖面LW3-1構造區周邊構造傾角大，下伏地層結構成像精度較低，結構不清楚，構造形態嚴重畸變，而疊前深度偏移在縱橫向解析度、振幅的相對保持、對復雜構造的能量聚焦以及構造形態方面都獲得比較明顯的改善，能夠滿足地質解釋的要求。
圖5-7 三維疊前時間偏移剖面和疊前深度偏移剖面對比圖
經過多次試驗和論證，我們選擇崎嶇海底發育並可能有火山岩發育的白雲6-1構造區資料進行疊前深度偏移試驗。
圖5-8（上）為04EC2458深度偏移成果剖面，圖5-8（下）為該測線最終偏移時間剖面，從深度和時間剖面的對比來看，深度剖面保持了原有的解析度和信噪比，剖面面貌比較自然，大部分地區海底崎嶇影響基本消除，隨海底崎嶇起伏的同相軸基本上被拉平，反映了地下真實的構造形態，但局部地區（圖5-8左部）仍然還存在上下地震反射起伏共鳴的現象，說明海底崎嶇的影響仍未消除，分析這些局部海底崎嶇影響仍未消除的情況，可以發現，這些不理想的情況的上方海底為一些較淺的海溝，仔細觀察，可以發現這些較淺的海溝里充填了較厚的沉積物（圖5-9），通過速度分析，發現這些沉積物層速度很低，大約1670m/s，比1500m/s稍高，但比起隆起上的地層速度1820m/s要低得多，如此低速的沉積物可能是一些晚期沉積的淤泥。
圖5-8 04EC2458疊前深度偏移剖面和最終時間偏移剖面對比
圖5-9 海底崎嶇速度分析
通過計算，如果海底有一個400ms的海溝，可能造成下伏地震相位的下拉達75ms，而如果海溝之中有充填物250ms，則可造成下伏地震相位下拉達25ms，由此可見，下伏地層構造形態的畸變不僅是海底崎嶇本身的影響，海溝中充填物的厚度也有相當的影響，而在這次的疊前深度偏移中沒有考慮這個因素，所以在一些局部地方尚需要進一步改善。
7.疊後LIFT提高信噪比處理技術
由於本工區構造復雜，淺、中、深層信噪比和頻率成分差異很大，我們採用LIFT去噪處理技術，有效提高處理成果的質量（圖5-10）。
圖5-10 LIFT技術信噪比對比圖
Ⅱ 地震數據的數字記錄系統簡介
1965年出現地震信號的數字記錄，到1975年初西方國家開始普及。數字記錄系統通常裝在稱為記錄站的專用汽車上，由前置放大器、模擬濾波器、多路采樣開關、增益控制放大器、模數轉換器、格式編排器、磁帶機、回放系統組成(圖3-15)。
圖3-15 數字地震儀的方框圖
1.前置放大器和模擬濾波器
前咐散坦置放大器每道一個，它的主要作用是在信號離散化之前提高信噪比，除了放大弱信號外，有時地震放大器還要適當地對信號進行限幅。通常採用固體電路使之體積很小。與地震檢波器電纜相連接的是平衡電路，它可減小與高壓線的耦掘仔合因而降低工業交流電雜訊的影響。然後是低截止濾波器，用於濾除強面波等低頻干擾，並防止使第一放大級過載和引入畸變。還有高截止濾波器或除假頻濾波器，用於濾除多路采樣開關可能產生假頻的高頻成分，截止頻率為采樣頻率的1/4。例如，對於2ms采樣率，合適的除假頻截止頻率是125Hz。濾波陡度高達每倍頻70dB。
由於初至波對地表校正有重要用途，所以，應該清楚的觀測到初至波，為此，前置放大器要有可選的固定增益。使記錄的開始部分強信號到達時具有低的放大倍數，干擾波幾乎覺察不到。
2.多路采樣開關
其功能是按照選定的采樣間隔將多道連續信號離散為一個時間序列。即按規定的時間間隔依次接通不同的地震道，並將其送到唯一的一個輸出道。
3.瞬時浮點增益放大器
瞬時浮點增益放大器簡稱主放衡桐，其作用是不畸變地放大120dB以上的高動態范圍的信號，它具有增益能自動變化、高速、高精度的特點。瞬時浮點增益控制以二進制增益方式控制為基礎，後者的增益變化為6dB階躍跳變，從一個增益變化的瞬間到下一個變化的瞬間放大器的增益保持不變，當放大器輸出高於或者低於某個規定的水平(記錄器的滿程電壓)時，放大器增益突然變為原來值的兩倍或一半。同時用一定位數記錄增益值，有了這種記錄信息，就能夠恢復原始信號振幅。瞬時浮點增益控制是在二進制增益控制基礎上發展起來的。它對每個輸入信號子樣很快地控制增益變化，以調節放大器對該子樣本身達到合適的增益，增益調節的速度達微秒級，所以可以認為是瞬時實現的。其增益調節也不限於6dB，最大可達10μs內變化90dB，增益的變化按2的整數次冪跳變，其增益碼與數字技術中的浮點表示法的階碼相對應，故稱瞬時浮點增益控制。
4.模數轉換器(A/D)
模數轉換裝置把從放大系統接收到的模擬信號轉化為數字形式。每個數字站通常裝備一個模數裝置做所有地震道和輔助道的轉換。一個模數轉換裝置與許多道輸入之間的協調是利用多路采樣裝置來實現的。
多路采樣開關是依次把A/D裝置與工作道連接的電子開關。對每一道的連接持續一個短的時間間隔，但這段時間足以使A/D裝置讀取信號振幅並把它轉化為二進制字，這是由設在多路轉換器和A/D裝置之間的采樣保持器完成的。
舉一個例子來說明多路采樣開關的工作速率，如果是50道的儀器，多路采樣開關在第一個循環時從第1道開始至第50道結束依次連接這些道，第二個循環時重復第1道到第50道，余類推。這就是說，每一道以一次循環的時間作為采樣周期進行采樣，對於4ms采樣周期而言，道與道的轉換時間是1/10ms以內。
A/D裝置的輸出是一系列用二進制數表示的采樣值，它們在送入記錄系統之前，每個二進制字的各個位被按照規定的格式排列。數據的格式編排之所以必須，是為了使所記錄的數據能夠被計算機讀取。格式編排處理包括把每個二進制字的各位分配在磁帶上若干個規定的信息軌上。地震數字記錄中普遍格式是:對半英寸磁帶來說用7軌或9軌，對一英寸磁帶用21軌。
格式編排裝置除了做各個位的編排外，還產生錯誤檢測位，稱為奇偶檢測處理。它能夠提供兩種檢驗:垂向奇偶檢驗和縱向奇偶檢驗。在第一種檢驗的情況下，格式編排裝置根據橫向寫在磁帶上的1的總個數是偶數還是奇數而把1或0的數字放在一定軌道上。在縱向奇偶檢驗的情況下，則對整個記錄長度計算包含在每個軌(7或9或21軌)中的1的總個數。在回放過程中，如果所記錄的磁帶漏掉了一個位，奇偶檢驗位就會指示出來。在奇偶錯誤的情況下，用一個專門指令給處理器就可能消除錯誤的二進制字。
5.磁記錄器
格式編排裝置的輸出送到磁記錄系統，按照格式編排裝置控制的預先確定的位-軌關系把每個二進制字記錄在磁帶上。
數字記錄器通常裝有寫後讀裝置，由放在寫磁頭之後的專門讀磁頭讀取所記錄的數據，從讀磁頭出來的數字被反多路轉換，然後轉換為模擬信號供照相裝置顯示。
數字地震站的發展趨勢是更精密、更迅速的增益控制和更大的總體動態范圍。
為了便於三維數據採集、提高解析度和更好的壓制雜訊，20世紀80年代初，出現了多達幾百到上千道的記錄系統。但是，這樣的系統使用普通所使用的電纜是困難的，因此開始使用遙測系統。遙測記錄系統沿著排列安置許多數字化單元裝置，在檢波器附近由這些數字化單元完成多路采樣和模數轉換。在陸地勘探中，數字化單元有時用無線電傳送到記錄車，全部操作由中央處理器控制。這樣的系統不需要電纜，因而也避免了工業電干擾。
最近，市場上出現了光學纖維電纜，它可以傳送密度很高的數據，並且也可免除電干擾。
6.數據的顯示
圖3-16 地震數據的顯示方式
地震記錄站使每個檢波器組輸入其自己對應的放大器至磁頭(或檢流計)迴路，除了每道有自己的磁頭外，還有幾個磁頭供記錄爆炸信號、井口時間、計時信號等之用，它們叫做輔助道。爆炸信號以尖銳脈沖的形式標記在記錄上，作為t=0的位置。使用炸葯震源時，放在炮井井口的井口檢波器的輸出信號與爆炸信號的時間間隔稱為井口時間，它表示從爆炸點到地面的垂向傳播時間，供靜校正之用。
通過回放所記錄的磁帶或者直接從放大器輸出的信號，可以進行照相顯示。照相裝置利用電壓變化使檢流計偏轉的原理，通過某些光學裝置把檢流計的偏轉記錄在照相紙上。輸出一般是波形記錄，在記錄上附加有垂向的計時線(圖3-16)。