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[摘 要]随着油气勘探程度的提高，新油气藏的发现，变得越来越困难，对地震资料的分辨率要求也越来越高，各种地质体在地震资料上的清晰度，诸如小断块、小滚动背斜、古潜山、礁块、河道砂岩、洪积砂砾岩体等成为解释人员越来越关心的问题。只有在地震记录有较高的分辨率时，我们才能清晰地辨认出较小的地质体及其边界，但是要得到高分辨地震资料并不是那么容易，不仅与野外采集品质相关，也与室内处理紧密相关，合理的常规处理流程（1.解决静校正问题2.高保真去噪3子波优化4.合理的偏移5.准确的速度）能让地震资料在现有的品质下达到最佳分辨率。为了进一步提高分辨率，达到解释人员的要求，我们还经常用到很多提高分辨率的模块在叠前或者叠后来提高地震资料的分辨率，但是很多这一类的模块如果参数使用不当就会超出合理提高分辨率的极限，产生假分辨率或者纵横向分辨率不能兼顾，这就需要我们在做提高分辨率时选取适当的方法和有效的进行质控监视。
[关键词]信噪比 纵向分辨率 横向分辨率 随机噪音 分辨率极限 分辨率潜力 分辨率质控
中图分类号：P315 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0323-03
1 引言
地震资料分辨率分为纵向分辨率和横向分辨率。有很多文献讨论过分辨率的问题，却一直没有特别严格的公式定义，笼统的说法是：把两个波在纵轴或横轴上分开的能力。要使两个反射波完在时间轴全分开，必须两个子波脉冲的包络完全分开，所以时间分辨率用地震子波脉冲时间延续度来定义，而且与子波主频和频带宽度成正比。
有些文献中用菲尼尔带大小来衡量横向分辨率，偏移前由第一菲尼尔带大小来决定横向分辨率，用主频来描述纵向分辨率。
第一菲尼尔带半径表达式和不太严格的纵向分辨率tR公式如下：
式中，V为平均速度，t0为双程反射时间，f *为地震波的主频。
马在田院士从理论上对地震成像分辨率进行系统分析并给出了地震成像分辨率的定量计算式：
影响地震成像空间分辨率在三维情况下有八项因素.它们分别为地震波的频率f、波的传播速度v、炮检距2h、炮检距中点M距成像点的地面位置（原点O）的水平距离L、中点M与原点O的连接线的方位角α、成像点深度z、计算成像分辨率的空间方向矢量的方位角θ（从x方向逆时针计算）和该矢量与正Z轴的夹角β.每个因素均有不同的作用，其中频率和速度可合并为波长λ.这些因素可分为三种类型：第一种是观测参数，如λ和h；第二种是成像孔径参数，如L和α；第三种为地质参数，如z，β和θ.通过地震成像分辨率定量分析获得以下几点重要认识：成像分辨率随波长的减小而提高；成像分辨率随成像点的深度增大而降低；成像孔径内的最大炮检距地震道应限定其空间分辨率大于等于1/2；最大分辨率的地震记录位于地面点（lm，θm）上，其中Lm，=一ztanβ，θm是根据计算需要事先给定的，它对应地层的上倾方向.为了提高成像分辨率，应当将孔径中点放在（lm，θm）上，孔径大小由最远道的空间分辨率为1/2所限定。
从地震波场理论来说，横向分辨率和纵向分辨率应该是相同的，通过以前的理论基础可知，对两者影响最大的因素就是频率，也就是实际资料的频宽和主频，但必须是有效的频宽和主频，这就有了另一个重要因素：信噪比。
实际处理中我们经常会忽略另一个问题：横向分辨率。特别是二维资料，很容易走进一个误区，不断的提高信噪比，再拓频，分辨率就可以无限的提高下去，从剖面上往往看不出有什么不对，但其中有很多问题，其实我们需要的高分辨率地震资料应该是横向分辨率和纵向分辨率都达到高分辨率要求的资料，只有横向和纵向分辨率并举才是真正的高分辨率。
2 提高信噪比，开发分辨率
如何才能得到真正的高分辨率地震资料呢，只有权衡三者的平衡，才能得到，首先我们要对地震资料去噪，关键是保真去噪。即所去噪声最多，同时，噪声中又看不到有效波的影子，这就是保真去噪。但去噪必须是相对保真的，但应该尽量彻底，有些说法说叠前去噪不能去太干净，要看着有噪音的影子才算保真，筆者认为凡是去噪都会对有效波有伤害，没有完全保真的去噪，但应该把噪音剔除干净，才能完全开发资料的潜力，不然有些噪音看起来不伤大雅，但在它的频率段，它对有效波的干扰是致命的。
以实际资料为例，如图1，对含有低频噪音的原始炮集做一个保守的去噪，处理后炮集看起来面波也得到了较好的压制，但实际上信号和噪音并没有分开，再做一个低通滤波（8-12Hz）后，炮集上可以看出低频部分（8-12Hz）的信号和噪音仍然混在一起，面波仍然严重，炮集实际上是压制了低频端的信号和噪音，使低频能量减弱，频宽变窄，分辨率降低。
如图2，如果我们对含有低频噪音的原始炮集采用有效彻底去噪手段来压制面波，得到去噪后的炮集，处理后炮集同样看起来面波得到了很好的压制，再做一个低通滤波（8-12Hz）后，炮集上几乎看不到面波的影子，说明信号和噪音被分开了，低频段的信号得到了利用，
频宽变宽了，但去噪会带走一部分有效信号，所以高保真去噪对分辨率保持是至关重要的。
如果低频端按有不含噪音的频带来算有效频带在算得话，后者有效频带宽度大于前者，倍频前者为60/15=4，后者为60/10=6，要高出很多。
反褶积、频谱调整等对频率有改善的模块都应该是在高保真去噪之后再做，才能达到最好的处理效果。
静校正和动校正也是对资料信噪比影响很大的因素的，但误差往往是不可避免的。
误差越大高频信号损失就越大，静校正时，当误差达到3ms的均方差时，62Hz的信号振幅就要下降一倍。当误差达到5ms的据方差时，37Hz以上的高频信息就很难再保存下来。动校正时，动校正误差总时差达到10ms时，60Hz的信号就会损失一半。俞先生对动校拉伸有过精辟的分析，‘非零炮检距道分辨率比零炮检距道低是先天的，不能归咎于动校正 ’，‘动校正拉伸不是低通滤波作用’而是‘把较高的频率成分变成较低的频率成分’。尽管他对动校拉伸本质说得很清楚，但他没说如何消除动校拉伸 。2000年，在西方公司的Omega系统中，他们用变换采样率的方法克服了拉伸问题。显然，拉伸是个采样精度问题 ，但用起来很麻烦。2009年，中国的小将通过数学推导求出了动校拉伸因子，只须将动校后的数据与拉伸因子相乘即可，相当方便地解决了这个难题。 影響静校正好坏的因素也很多，都会使静校正有误差；速度因素尤其重要；影响动校正的因素也很多；剩余动校正量的存在；动校速度是否准确；非地表一致性静校正的存在也不能忽失。所有以上因素所形成的误差（时差）使叠加达不到同相叠加的目的是信噪比降低的根本原因。
总之，为了得到高分辨率资料，在常规流程中我们应该尽量提高资料的信噪比，提高分辨率潜力。
在达到信噪比的极限后，我们可以根据需求来提高分辨率，常用的常规提高分辨率方法有反Q滤波、谱白化、零相位反褶积等等，其原理都是拓宽资料的频带和主频来提高分辨率，都不改变每单个频率的信噪比，只是频率的信号和噪音的能量一起被加强或减弱。
3 分辨率达到什么程度才是合适的
这是一个‘信噪比或单位信噪比对分辨率的贡献’分布图。对此解读如下：
a.去背景噪音对提高资料分辨率是极其有限的（曲线左端r<0.4时贡献率直线下降）；
b.r=1是个重要标志点。可判断有效频带宽度，是分频扫描的理论依据；
c.当r>6以后对分辨率的贡献也是有限的。因此，信噪比 太高，采集成本也是浪费；
d.处理资料的最高限度存在于采集记录中。因此，合理去噪、作好静校正才是处理好资料的根本；
e. 某地区最好记录分频扫描的频带宽度是该区资料分辨率的最高限度；
按以前的说法，地震资料的分辨率极限一般为1/4波长，但现在已经得到证明，通过沿层地震属性的分辨率，可以较好的获得薄储层信息。通过利用测井信息的垂向分辨率高，地震的横向分辨率高也可解决一些薄层问题。
但提高分辨率处理还是有一定极限的，超过这个极限将出现假分辨率，这个跟原始资料的品质密切相关，我们可以通过一些手段来增加有效频带效宽度，但这个幅度不可能很大，因为一部分处理模块增加有效频带效宽度（反褶积、反Q滤波等），但一部分模块会降低有效频带宽度（动校正、叠加等），所以经过处理后的剖面应该和原始资料的有效频宽相差不会太大大，所以我们要通过原始资料频谱扫描、信噪比分析，有效信号的频谱分析、信噪比和频宽提升潜力方面等来分析资料的分辨率极限，以达到合理提高分辨率的目的。
例如下面实际资料中，如图4，原始资料频率扫描在40-50Hz时，有效反射和噪声大约就各占一半，50-60Hz是噪音更加严重，60-70Hz只能刚好分辨有效反射，如果刚好能分辨有效反射时，信噪比为1，那么70Hz以上信噪比肯定就低于1，而且噪音大部分是很难去掉的随，机噪音。有一些压制随机噪音效果很明显的模块，但压制随机噪音必是在牺牲横向分辨率的基础上进行的，所以仍然有极限。
下面就用兰色滤波和RNA的方法来提高分辨率和压制随机噪音，如图5分别把频带拓宽到了10-85Hz 和10-70Hz，处理前频带是10-55Hz，从剖面上看，处理效果好像还不错，分辨率很高，信噪比也不低，所以很多人都愿意这样提高分辨率。但从原始资料分析来看，资料的高频极限就在60Hz到70Hz，提高到85Hz显然有些过头了。
因为该工区是三维工区，我们可以从1秒的时间切片上很明显的看出频谱调整和压制随机噪音对横向分辨率的损失，如图6，10-85Hz的资料由于提高频率不适当，原始切片上的古河道等很多地质信息都已经被模糊化了，处理后的成果资料始终是要为地质服务的，所以这样提高分辨率显然是得不偿失，而主频10-70Hz的资料虽然对横向分辨率也有一定损失，但其损失量还在可以接受的范围内，基本地质信息还是可以分辨的，所以掌握提高分辨率的度是很重要的。
提高分辨率处理并不是做出轴来就是做得好，因为有时候会出现假的同相轴，例如四川一区块二维资料（见图7），处理前的浅层只有一些低频的同相轴，而且信噪比很低，用零相位反褶积和压制随机噪音模块很容易就得到浅层的一堆同相轴，因为去噪对高频部分影响是很大的。
但把他们的高频部分（60Hz以上）提取出来对比就会发现，处理前的高频部分应该都是高频噪音，但也有一定的相关性，处理后显然把这些相关性加强了，这样我们相当于把不可靠的东西，变成了剖面上的同相轴，这样是很不合理的。
四、对震资料分辨率的认识总结
提高分辨率处理我认为应该主要把精力放在高保真叠前去噪、静校正和反褶积上，信噪比和分辨率是互相影响互相制约的，只有做好了噪音压制工作，才能最大限度的挖掘分辨率潜力，特别是对高频和低频两头的噪音处理要特别注意，因为它们对资料的有效频带宽度影响最大，另外反褶积对子波的处理也很重要，如果能使子波接近脉冲响应，分辨率是最高的，但由于信噪比、子波相位等因素的影响，反褶积可能不能一步到位，还需要做零相位化处理。其他处理流程只要提高处理精度，就是对分辨率最大的贡献。
在做提高分辨率模块时，要注意不是所有资料都能达到需要的分辨率，我们只能量体裁衣，权衡纵横向分辨率和信噪比的关系，特别是在信噪比等于1的时候，一般就是信噪比的极限了，在三者都没有超出最大限度的情况下，最大限度的利用资料信息达到所需要的要求，因为如果充分挖掘了资料的潜力，那么资料已经接近本身的分辨率极限了，要不然就会大量损失横向分辨率或者出现假同相轴。因为纵向分辨率总是很难把握提高分辨率的程度，所以我们为什么不从容易分辨的空间分辨率来进行质控，当空间分辨率还很高的情况下，可以适当提高纵向分辨率，而空间分辨率已经达到极限的时候，向信噪也不能再降的时候，纵向分辨率也达到极限了。
从原始资料入手，通过频谱扫描，分析资料品质并对提频处理后的资料要进行各方面的质量监控，这样就能做到合理的提高地震资料分辨率。
参考文献
[1] 王进海高分辨率处理与高信噪比资料石油地球物理勘探，1996，31（4）：587-596.
[2] 马在田反射地震成像分辨率的理论分析 同济大学学报 2005，933（9）.
[3] 俞寿朋高分辨率地震勘探 石油工业出版社1993.
[关键词]信噪比 纵向分辨率 横向分辨率 随机噪音 分辨率极限 分辨率潜力 分辨率质控
中图分类号：P315 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0323-03
1 引言
地震资料分辨率分为纵向分辨率和横向分辨率。有很多文献讨论过分辨率的问题，却一直没有特别严格的公式定义，笼统的说法是：把两个波在纵轴或横轴上分开的能力。要使两个反射波完在时间轴全分开，必须两个子波脉冲的包络完全分开，所以时间分辨率用地震子波脉冲时间延续度来定义，而且与子波主频和频带宽度成正比。
有些文献中用菲尼尔带大小来衡量横向分辨率，偏移前由第一菲尼尔带大小来决定横向分辨率，用主频来描述纵向分辨率。
第一菲尼尔带半径表达式和不太严格的纵向分辨率tR公式如下：
式中，V为平均速度，t0为双程反射时间，f *为地震波的主频。
马在田院士从理论上对地震成像分辨率进行系统分析并给出了地震成像分辨率的定量计算式：
影响地震成像空间分辨率在三维情况下有八项因素.它们分别为地震波的频率f、波的传播速度v、炮检距2h、炮检距中点M距成像点的地面位置（原点O）的水平距离L、中点M与原点O的连接线的方位角α、成像点深度z、计算成像分辨率的空间方向矢量的方位角θ（从x方向逆时针计算）和该矢量与正Z轴的夹角β.每个因素均有不同的作用，其中频率和速度可合并为波长λ.这些因素可分为三种类型：第一种是观测参数，如λ和h；第二种是成像孔径参数，如L和α；第三种为地质参数，如z，β和θ.通过地震成像分辨率定量分析获得以下几点重要认识：成像分辨率随波长的减小而提高；成像分辨率随成像点的深度增大而降低；成像孔径内的最大炮检距地震道应限定其空间分辨率大于等于1/2；最大分辨率的地震记录位于地面点（lm，θm）上，其中Lm，=一ztanβ，θm是根据计算需要事先给定的，它对应地层的上倾方向.为了提高成像分辨率，应当将孔径中点放在（lm，θm）上，孔径大小由最远道的空间分辨率为1/2所限定。
从地震波场理论来说，横向分辨率和纵向分辨率应该是相同的，通过以前的理论基础可知，对两者影响最大的因素就是频率，也就是实际资料的频宽和主频，但必须是有效的频宽和主频，这就有了另一个重要因素：信噪比。
实际处理中我们经常会忽略另一个问题：横向分辨率。特别是二维资料，很容易走进一个误区，不断的提高信噪比，再拓频，分辨率就可以无限的提高下去，从剖面上往往看不出有什么不对，但其中有很多问题，其实我们需要的高分辨率地震资料应该是横向分辨率和纵向分辨率都达到高分辨率要求的资料，只有横向和纵向分辨率并举才是真正的高分辨率。
2 提高信噪比，开发分辨率
如何才能得到真正的高分辨率地震资料呢，只有权衡三者的平衡，才能得到，首先我们要对地震资料去噪，关键是保真去噪。即所去噪声最多，同时，噪声中又看不到有效波的影子，这就是保真去噪。但去噪必须是相对保真的，但应该尽量彻底，有些说法说叠前去噪不能去太干净，要看着有噪音的影子才算保真，筆者认为凡是去噪都会对有效波有伤害，没有完全保真的去噪，但应该把噪音剔除干净，才能完全开发资料的潜力，不然有些噪音看起来不伤大雅，但在它的频率段，它对有效波的干扰是致命的。
以实际资料为例，如图1，对含有低频噪音的原始炮集做一个保守的去噪，处理后炮集看起来面波也得到了较好的压制，但实际上信号和噪音并没有分开，再做一个低通滤波（8-12Hz）后，炮集上可以看出低频部分（8-12Hz）的信号和噪音仍然混在一起，面波仍然严重，炮集实际上是压制了低频端的信号和噪音，使低频能量减弱，频宽变窄，分辨率降低。
如图2，如果我们对含有低频噪音的原始炮集采用有效彻底去噪手段来压制面波，得到去噪后的炮集，处理后炮集同样看起来面波得到了很好的压制，再做一个低通滤波（8-12Hz）后，炮集上几乎看不到面波的影子，说明信号和噪音被分开了，低频段的信号得到了利用，
频宽变宽了，但去噪会带走一部分有效信号，所以高保真去噪对分辨率保持是至关重要的。
如果低频端按有不含噪音的频带来算有效频带在算得话，后者有效频带宽度大于前者，倍频前者为60/15=4，后者为60/10=6，要高出很多。
反褶积、频谱调整等对频率有改善的模块都应该是在高保真去噪之后再做，才能达到最好的处理效果。
静校正和动校正也是对资料信噪比影响很大的因素的，但误差往往是不可避免的。
误差越大高频信号损失就越大，静校正时，当误差达到3ms的均方差时，62Hz的信号振幅就要下降一倍。当误差达到5ms的据方差时，37Hz以上的高频信息就很难再保存下来。动校正时，动校正误差总时差达到10ms时，60Hz的信号就会损失一半。俞先生对动校拉伸有过精辟的分析，‘非零炮检距道分辨率比零炮检距道低是先天的，不能归咎于动校正 ’，‘动校正拉伸不是低通滤波作用’而是‘把较高的频率成分变成较低的频率成分’。尽管他对动校拉伸本质说得很清楚，但他没说如何消除动校拉伸 。2000年，在西方公司的Omega系统中，他们用变换采样率的方法克服了拉伸问题。显然，拉伸是个采样精度问题 ，但用起来很麻烦。2009年，中国的小将通过数学推导求出了动校拉伸因子，只须将动校后的数据与拉伸因子相乘即可，相当方便地解决了这个难题。 影響静校正好坏的因素也很多，都会使静校正有误差；速度因素尤其重要；影响动校正的因素也很多；剩余动校正量的存在；动校速度是否准确；非地表一致性静校正的存在也不能忽失。所有以上因素所形成的误差（时差）使叠加达不到同相叠加的目的是信噪比降低的根本原因。
总之，为了得到高分辨率资料，在常规流程中我们应该尽量提高资料的信噪比，提高分辨率潜力。
在达到信噪比的极限后，我们可以根据需求来提高分辨率，常用的常规提高分辨率方法有反Q滤波、谱白化、零相位反褶积等等，其原理都是拓宽资料的频带和主频来提高分辨率，都不改变每单个频率的信噪比，只是频率的信号和噪音的能量一起被加强或减弱。
3 分辨率达到什么程度才是合适的
这是一个‘信噪比或单位信噪比对分辨率的贡献’分布图。对此解读如下：
a.去背景噪音对提高资料分辨率是极其有限的（曲线左端r<0.4时贡献率直线下降）；
b.r=1是个重要标志点。可判断有效频带宽度，是分频扫描的理论依据；
c.当r>6以后对分辨率的贡献也是有限的。因此，信噪比 太高，采集成本也是浪费；
d.处理资料的最高限度存在于采集记录中。因此，合理去噪、作好静校正才是处理好资料的根本；
e. 某地区最好记录分频扫描的频带宽度是该区资料分辨率的最高限度；
按以前的说法，地震资料的分辨率极限一般为1/4波长，但现在已经得到证明，通过沿层地震属性的分辨率，可以较好的获得薄储层信息。通过利用测井信息的垂向分辨率高，地震的横向分辨率高也可解决一些薄层问题。
但提高分辨率处理还是有一定极限的，超过这个极限将出现假分辨率，这个跟原始资料的品质密切相关，我们可以通过一些手段来增加有效频带效宽度，但这个幅度不可能很大，因为一部分处理模块增加有效频带效宽度（反褶积、反Q滤波等），但一部分模块会降低有效频带宽度（动校正、叠加等），所以经过处理后的剖面应该和原始资料的有效频宽相差不会太大大，所以我们要通过原始资料频谱扫描、信噪比分析，有效信号的频谱分析、信噪比和频宽提升潜力方面等来分析资料的分辨率极限，以达到合理提高分辨率的目的。
例如下面实际资料中，如图4，原始资料频率扫描在40-50Hz时，有效反射和噪声大约就各占一半，50-60Hz是噪音更加严重，60-70Hz只能刚好分辨有效反射，如果刚好能分辨有效反射时，信噪比为1，那么70Hz以上信噪比肯定就低于1，而且噪音大部分是很难去掉的随，机噪音。有一些压制随机噪音效果很明显的模块，但压制随机噪音必是在牺牲横向分辨率的基础上进行的，所以仍然有极限。
下面就用兰色滤波和RNA的方法来提高分辨率和压制随机噪音，如图5分别把频带拓宽到了10-85Hz 和10-70Hz，处理前频带是10-55Hz，从剖面上看，处理效果好像还不错，分辨率很高，信噪比也不低，所以很多人都愿意这样提高分辨率。但从原始资料分析来看，资料的高频极限就在60Hz到70Hz，提高到85Hz显然有些过头了。
因为该工区是三维工区，我们可以从1秒的时间切片上很明显的看出频谱调整和压制随机噪音对横向分辨率的损失，如图6，10-85Hz的资料由于提高频率不适当，原始切片上的古河道等很多地质信息都已经被模糊化了，处理后的成果资料始终是要为地质服务的，所以这样提高分辨率显然是得不偿失，而主频10-70Hz的资料虽然对横向分辨率也有一定损失，但其损失量还在可以接受的范围内，基本地质信息还是可以分辨的，所以掌握提高分辨率的度是很重要的。
提高分辨率处理并不是做出轴来就是做得好，因为有时候会出现假的同相轴，例如四川一区块二维资料（见图7），处理前的浅层只有一些低频的同相轴，而且信噪比很低，用零相位反褶积和压制随机噪音模块很容易就得到浅层的一堆同相轴，因为去噪对高频部分影响是很大的。
但把他们的高频部分（60Hz以上）提取出来对比就会发现，处理前的高频部分应该都是高频噪音，但也有一定的相关性，处理后显然把这些相关性加强了，这样我们相当于把不可靠的东西，变成了剖面上的同相轴，这样是很不合理的。
四、对震资料分辨率的认识总结
提高分辨率处理我认为应该主要把精力放在高保真叠前去噪、静校正和反褶积上，信噪比和分辨率是互相影响互相制约的，只有做好了噪音压制工作，才能最大限度的挖掘分辨率潜力，特别是对高频和低频两头的噪音处理要特别注意，因为它们对资料的有效频带宽度影响最大，另外反褶积对子波的处理也很重要，如果能使子波接近脉冲响应，分辨率是最高的，但由于信噪比、子波相位等因素的影响，反褶积可能不能一步到位，还需要做零相位化处理。其他处理流程只要提高处理精度，就是对分辨率最大的贡献。
在做提高分辨率模块时，要注意不是所有资料都能达到需要的分辨率，我们只能量体裁衣，权衡纵横向分辨率和信噪比的关系，特别是在信噪比等于1的时候，一般就是信噪比的极限了，在三者都没有超出最大限度的情况下，最大限度的利用资料信息达到所需要的要求，因为如果充分挖掘了资料的潜力，那么资料已经接近本身的分辨率极限了，要不然就会大量损失横向分辨率或者出现假同相轴。因为纵向分辨率总是很难把握提高分辨率的程度，所以我们为什么不从容易分辨的空间分辨率来进行质控，当空间分辨率还很高的情况下，可以适当提高纵向分辨率，而空间分辨率已经达到极限的时候，向信噪也不能再降的时候，纵向分辨率也达到极限了。
从原始资料入手，通过频谱扫描，分析资料品质并对提频处理后的资料要进行各方面的质量监控，这样就能做到合理的提高地震资料分辨率。
参考文献
[1] 王进海高分辨率处理与高信噪比资料石油地球物理勘探，1996，31（4）：587-596.
[2] 马在田反射地震成像分辨率的理论分析 同济大学学报 2005，933（9）.
[3] 俞寿朋高分辨率地震勘探 石油工业出版社1993.