Ⅰ 地震资料处理技术
由于崎岖海底的存在，横跨海底界面强烈的侧向速度变化使得下伏地层随着海底起伏，构造形态严重畸变，根本不能反映构造的真实面貌，严重影响了下伏地层的地震成像。近年来，针对崎岖海底采用多种手段，从实验室正演模拟、采集参数的试验、处理方法及时深转换等做了大量的一系列的攻关，进一步揭示了深水崎岖海底区地震波传播的本质特征，及崎岖海底对地震波的影响机理和成像畸变的因素；通过对崎岖海底区地震处理的迟桥攻关，特别是对崎岖海底区绕射多次波的压制改善了地震资料的品质；通过对层替换技术、波场延拓技术、叠前深度陪简偏移处芦旦裤理等多种方法进行了处理试验，确定了叠前深度偏移对崎岖海底的处理流程，解决了由崎岖海底造成的构造畸变问题。
同时，在长电缆大偏移距条件下，有些常规处理技术已不能应用，如以双曲线反射走时为基础的动校正，速度分析和水平叠加以及压制多次波的方法。近来国际上速度分析的研究可归纳为三个方面：一是叠前速度分析方法向非双曲线反射走时方程为基础发展，二是改善层速度的计算方法，三是偏移速度分析方法发展迅速，这与叠前深度偏移的兴起有关，主要是层析成像方法。
（一）已有地震资料分析
深水区多年度陆续采集了部分地震资料，有些资料由于年代久远已无法利用，为此已有地震资料分析主要有目的地针对1979年和1997年采集的地震资料进行分析。主要针对噪音分析、主要干扰波类型、多次波发育分布情况等方面进行分析。
1.噪音分析
噪音分析主要是评估涌浪噪音的分布频带和固有噪音的主要频带，我们采用的分析手段主要是FK分析和频谱分析。涌浪噪音主要是低频噪音，其频带主要集中在10Hz以下。固有噪音的频带主要集中在30～65Hz之间，其主要噪音源是地震采集船的螺旋桨转动。
2.主要干扰波类型、多次波发育分布分析
主要干扰波类型、多次波发育分布分析主要是评估干扰波类型、多次波发育的主要频带。采用的分析手段主要是FK分析和频谱分析。干扰波的主要类型是线性干扰。线性干扰波的主要频带分布集中在20Hz以下。
多次波主要表现为海底多次等长周期多次波，其频带分布与一次波极其相似，主要能量集中在30～60Hz之间，能量较一次有效反射强，掩盖了有效的一次波反射，并等时重复出现。其次，多次波还表现为崎岖海底区的绕射多次波。由于存在崎岖不平的海底，海底多次波在地震剖面上的反映也不一致，海底较平时，由于多次波和正常地层速度上的差异，可以通过Tau-P域去多次等传统的方法来消除，但海底崎岖造成海底的角度很大的斜层，这种很强的海底斜层产生的多次波，由于其速度和下覆地层没有太大的差别，就很难通过常规的方法来消除，使得地震剖面的中深层横向能量很不均匀，造成偏移剖面划弧现象（图5-1）。
这些多次波不但严重干扰了凹陷内有效反射，造成凹陷内地震资料信噪比极低，而且对基底反射也产生较强的干扰，严重影响了该地区地震资料的地质解释和研究。因此，压制和消除多次波成为深水地震资料采集和处理的重点。
通过分析，复杂海底与地下结构是影响该地区资料品质的主要因素。深水地震资料具有以下特点：海底构造复杂，水深变化剧烈，侧面反射以及斜坡带内能量反射很弱；噪音以低频干扰、中深层高频干扰、异常值为主；浅层的频带较中深层宽，中深层信噪比和分辨率低；多次波干扰以深层海底及长周期多次波为主，能量强，存在散射多次波；崎岖基底引起的中深层速度拾取复杂。
图5-1 崎岖海底区强绕射多次波
（二）处理技术方法
根据对原始资料的分析，对工区地质情况的调查，结合地质任务和处理要求，采取的处理对策为：SRME、高精度拉冬和LIFT技术组合多次波衰减技术；通过确定性子波处理和沿海底构造处理的串联组合多道反褶积技术压制延续相位；针对信噪比很低的斜坡带，采用频谱整形技术提高该区域资料的信噪比；针对凹陷内随机噪音严重的地方，采用多域去噪技术提高信噪比；进行高精度速度分析，构造复杂部位加密控制点，对目标区前后剖面进行认真对比，反复迭代以提高速度分析的正确性及合理性；利用叠前深度偏移解决该区崎岖海底及高陡构造成像问题。
1.多次波衰减技术
衰减多次波是本次地震数据处理的重点和难点之一。虽然压制多次波的方法有很多，但没有一个能在所有条件下除去所有的多次反射波。
针对工区多次波具有的特征，经过多次试验，采取了SRME（海底多次波衰减）、高精度拉冬及LIFT多域组合多次波衰减技术，通过三步法对多次波进行逐步压制，并取得了非常理想的效果。
在海上地震勘探中，近道多次波是最难处理的相干噪音之一，特别是在浅层气的影响下，近道多次波更是难以压制。常规衰减近道多次波的技术是预测反褶积组合内切除，该技术简单有效，但在衰减多次波的同时，有效信号也被去掉了，破坏了道集的完整性，给后续处理带来一定的困扰。
本次我们研发了一种有效衰减近道多次波的LIFT技术，该技术是根据AVO原理模拟有效信号，通过局部时窗进行信噪分离。实践证明，该技术既能有效衰减近道多次波，又能很好地保留有效信号，为后续处理打下坚实的基础。
2.串联组合反褶积技术
海洋地震资料因为采集时气枪沉放离海面有一定的深度，所以在气枪因压力爆炸后的瞬间会产生较大的气泡升至海面，再加上涌浪的干扰，期间的信号因此来回摆动，所以经检波器接收到的信号中就产生了延续性的相位。此次采集所产生的延续相位在浅水和深水区的深层均有较强的体现，有的甚至覆盖有效信号。所以针对严重的延续相位，采用了确定性子波反褶积和多道反褶积串联组合来压制，并取得了较为理想的效果（图5-2）。相比统计性子波反褶积，确定性子波反褶积更有针对性，且有效地保护了浅层信号、频率振幅特征。
图5-2 串联反褶积效果图
3.频谱整形技术
针对斜坡带与基底低信噪比区域，在迭代前采用了频谱整形技术来提高信噪比（图5-3）。
图5-3 频谱整形效果对比图
4.多域去噪技术
斜坡、凹陷等处能量反射很弱，造成信噪比很低，采取多域去噪技术提高信噪比。多域去噪方法是利用信号和噪声在不同域的差异，将干扰波与有效波的差异最大化，分别在炮域、共偏移距域，运用拟三维FXY滤波、线性干扰消除等技术提高地震资料的信噪比（图5-4）。
图5-4 多域地震资料信噪比对比图
5.高精度速度分析技术
在常规数据处理方法中，速度分析普遍采用相干性度量法。这种方法没有考虑相近或干涉同相轴、剩余静校、非双曲型时差等有关的噪声以及其他非随机噪声的影响，因此影响了时间和速度分辨率。本次处理采用的是最新研制的相位相关统计方法，这种方法的优点是在时间和速度分辨率上比常规方法更高更可靠，更有助于对小幅度构造的分析和解释。
时间分辨率的检测：合成CDP道集中，两组同相轴中间隔均为30ms，从图5-5中可以看出，相位相关统计速度谱与常规速度谱相比，时间分辨率明显提高。
速度分辨率的检测：使用同一时间而采用不同速度的两个同相轴，速度差由大到小不断变化，观察速度谱中能量团，直至分不开为止。从图5-6中可以看到，当常规速度谱中能量团已分不清楚时，使用本方法，同一深度的两个能量团可清楚地分开，特别在深部，效果更为明显。
图5-5 两种速度谱分辨率对比
图5-6 两种速度谱能量团对比
6.叠前深度偏移（PSDM）成像技术
崎岖海底最核心的问题就是：由于存在崎岖不平的海底，横跨海底界面的侧向速度强烈变化，使得地震射线路径复杂，时距曲线为非双曲线，常规处理方法中的CMP道集不再是共反射点道集，叠加剖面不再是零偏移距剖面，造成下伏地层的成像差及构造形态的严重畸变。陈礼、葛勇等人利用理论模型讨论了用常规时间偏移、叠后深度偏移及叠前深度偏移技术解决深水崎岖海底地震成像问题的有效性。通过对深水模型数据各种偏移结果的对比分析认为，常规时间偏移和叠后深度偏移均不能解决崎岖海底地区地震成像问题，而叠前深度偏移是解决这一问题的有效方法。
叠前深度偏移技术通常用来实现复杂构造准确偏移成像，解决复杂地质问题。对于地下深度成像而言，最棘手的问题不是偏移方法，而是地下速度模型的建立。深度偏移是一个迭代过程，是一个不断建立模型、试验模型、运行偏移，根据成像修正模型的反复过程。叠前深度偏移对地下形态基本不作假设，速度深度模型直接用叠前资料建立，地下速度纵横向均可变化，CMP道集考虑非双曲效应。由此得到的数据体不但能提高信噪比、使空间归位正确，同时还能直接得到地质上合理的深度成像数据体，供地质解释之用，很显然是解决崎岖海底造成构造畸变的一个较好的办法。图5-7为过LW3-1构造的叠前时间偏移和叠前深度偏移的剖面，对比可以看出，时间偏移剖面LW3-1构造区周边构造倾角大，下伏地层结构成像精度较低，结构不清楚，构造形态严重畸变，而叠前深度偏移在纵横向分辨率、振幅的相对保持、对复杂构造的能量聚焦以及构造形态方面都获得比较明显的改善，能够满足地质解释的要求。
图5-7 三维叠前时间偏移剖面和叠前深度偏移剖面对比图
经过多次试验和论证，我们选择崎岖海底发育并可能有火山岩发育的白云6-1构造区资料进行叠前深度偏移试验。
图5-8（上）为04EC2458深度偏移成果剖面，图5-8（下）为该测线最终偏移时间剖面，从深度和时间剖面的对比来看，深度剖面保持了原有的分辨率和信噪比，剖面面貌比较自然，大部分地区海底崎岖影响基本消除，随海底崎岖起伏的同相轴基本上被拉平，反映了地下真实的构造形态，但局部地区（图5-8左部）仍然还存在上下地震反射起伏共鸣的现象，说明海底崎岖的影响仍未消除，分析这些局部海底崎岖影响仍未消除的情况，可以发现，这些不理想的情况的上方海底为一些较浅的海沟，仔细观察，可以发现这些较浅的海沟里充填了较厚的沉积物（图5-9），通过速度分析，发现这些沉积物层速度很低，大约1670m/s，比1500m/s稍高，但比起隆起上的地层速度1820m/s要低得多，如此低速的沉积物可能是一些晚期沉积的淤泥。
图5-8 04EC2458叠前深度偏移剖面和最终时间偏移剖面对比
图5-9 海底崎岖速度分析
通过计算，如果海底有一个400ms的海沟，可能造成下伏地震相位的下拉达75ms，而如果海沟之中有充填物250ms，则可造成下伏地震相位下拉达25ms，由此可见，下伏地层构造形态的畸变不仅是海底崎岖本身的影响，海沟中充填物的厚度也有相当的影响，而在这次的叠前深度偏移中没有考虑这个因素，所以在一些局部地方尚需要进一步改善。
7.叠后LIFT提高信噪比处理技术
由于本工区构造复杂，浅、中、深层信噪比和频率成分差异很大，我们采用LIFT去噪处理技术，有效提高处理成果的质量（图5-10）。
图5-10 LIFT技术信噪比对比图
Ⅱ 地震数据的数字记录系统简介
1965年出现地震信号的数字记录，到1975年初西方国家开始普及。数字记录系统通常装在称为记录站的专用汽车上，由前置放大器、模拟滤波器、多路采样开关、增益控制放大器、模数转换器、格式编排器、磁带机、回放系统组成(图3-15)。
图3-15 数字地震仪的方框图
1.前置放大器和模拟滤波器
前咐散坦置放大器每道一个，它的主要作用是在信号离散化之前提高信噪比，除了放大弱信号外，有时地震放大器还要适当地对信号进行限幅。通常采用固体电路使之体积很小。与地震检波器电缆相连接的是平衡电路，它可减小与高压线的耦掘仔合因而降低工业交流电噪声的影响。然后是低截止滤波器，用于滤除强面波等低频干扰，并防止使第一放大级过载和引入畸变。还有高截止滤波器或除假频滤波器，用于滤除多路采样开关可能产生假频的高频成分，截止频率为采样频率的1/4。例如，对于2ms采样率，合适的除假频截止频率是125Hz。滤波陡度高达每倍频70dB。
由于初至波对地表校正有重要用途，所以，应该清楚的观测到初至波，为此，前置放大器要有可选的固定增益。使记录的开始部分强信号到达时具有低的放大倍数，干扰波几乎觉察不到。
2.多路采样开关
其功能是按照选定的采样间隔将多道连续信号离散为一个时间序列。即按规定的时间间隔依次接通不同的地震道，并将其送到唯一的一个输出道。
3.瞬时浮点增益放大器
瞬时浮点增益放大器简称主放衡桐，其作用是不畸变地放大120dB以上的高动态范围的信号，它具有增益能自动变化、高速、高精度的特点。瞬时浮点增益控制以二进制增益方式控制为基础，后者的增益变化为6dB阶跃跳变，从一个增益变化的瞬间到下一个变化的瞬间放大器的增益保持不变，当放大器输出高于或者低于某个规定的水平(记录器的满程电压)时，放大器增益突然变为原来值的两倍或一半。同时用一定位数记录增益值，有了这种记录信息，就能够恢复原始信号振幅。瞬时浮点增益控制是在二进制增益控制基础上发展起来的。它对每个输入信号子样很快地控制增益变化，以调节放大器对该子样本身达到合适的增益，增益调节的速度达微秒级，所以可以认为是瞬时实现的。其增益调节也不限于6dB，最大可达10μs内变化90dB，增益的变化按2的整数次幂跳变，其增益码与数字技术中的浮点表示法的阶码相对应，故称瞬时浮点增益控制。
4.模数转换器(A/D)
模数转换装置把从放大系统接收到的模拟信号转化为数字形式。每个数字站通常装备一个模数装置做所有地震道和辅助道的转换。一个模数转换装置与许多道输入之间的协调是利用多路采样装置来实现的。
多路采样开关是依次把A/D装置与工作道连接的电子开关。对每一道的连接持续一个短的时间间隔，但这段时间足以使A/D装置读取信号振幅并把它转化为二进制字，这是由设在多路转换器和A/D装置之间的采样保持器完成的。
举一个例子来说明多路采样开关的工作速率，如果是50道的仪器，多路采样开关在第一个循环时从第1道开始至第50道结束依次连接这些道，第二个循环时重复第1道到第50道，余类推。这就是说，每一道以一次循环的时间作为采样周期进行采样，对于4ms采样周期而言，道与道的转换时间是1/10ms以内。
A/D装置的输出是一系列用二进制数表示的采样值，它们在送入记录系统之前，每个二进制字的各个位被按照规定的格式排列。数据的格式编排之所以必须，是为了使所记录的数据能够被计算机读取。格式编排处理包括把每个二进制字的各位分配在磁带上若干个规定的信息轨上。地震数字记录中普遍格式是:对半英寸磁带来说用7轨或9轨，对一英寸磁带用21轨。
格式编排装置除了做各个位的编排外，还产生错误检测位，称为奇偶检测处理。它能够提供两种检验:垂向奇偶检验和纵向奇偶检验。在第一种检验的情况下，格式编排装置根据横向写在磁带上的1的总个数是偶数还是奇数而把1或0的数字放在一定轨道上。在纵向奇偶检验的情况下，则对整个记录长度计算包含在每个轨(7或9或21轨)中的1的总个数。在回放过程中，如果所记录的磁带漏掉了一个位，奇偶检验位就会指示出来。在奇偶错误的情况下，用一个专门指令给处理器就可能消除错误的二进制字。
5.磁记录器
格式编排装置的输出送到磁记录系统，按照格式编排装置控制的预先确定的位-轨关系把每个二进制字记录在磁带上。
数字记录器通常装有写后读装置，由放在写磁头之后的专门读磁头读取所记录的数据，从读磁头出来的数字被反多路转换，然后转换为模拟信号供照相装置显示。
数字地震站的发展趋势是更精密、更迅速的增益控制和更大的总体动态范围。
为了便于三维数据采集、提高分辨率和更好的压制噪声，20世纪80年代初，出现了多达几百到上千道的记录系统。但是，这样的系统使用普通所使用的电缆是困难的，因此开始使用遥测系统。遥测记录系统沿着排列安置许多数字化单元装置，在检波器附近由这些数字化单元完成多路采样和模数转换。在陆地勘探中，数字化单元有时用无线电传送到记录车，全部操作由中央处理器控制。这样的系统不需要电缆，因而也避免了工业电干扰。
最近，市场上出现了光学纤维电缆，它可以传送密度很高的数据，并且也可免除电干扰。
6.数据的显示
图3-16 地震数据的显示方式
地震记录站使每个检波器组输入其自己对应的放大器至磁头(或检流计)回路，除了每道有自己的磁头外，还有几个磁头供记录爆炸信号、井口时间、计时信号等之用，它们叫做辅助道。爆炸信号以尖锐脉冲的形式标记在记录上，作为t=0的位置。使用炸药震源时，放在炮井井口的井口检波器的输出信号与爆炸信号的时间间隔称为井口时间，它表示从爆炸点到地面的垂向传播时间，供静校正之用。
通过回放所记录的磁带或者直接从放大器输出的信号，可以进行照相显示。照相装置利用电压变化使检流计偏转的原理，通过某些光学装置把检流计的偏转记录在照相纸上。输出一般是波形记录，在记录上附加有垂向的计时线(图3-16)。