利用虛反射界面確定激發(fā)深度方法研究

摘要：隨著地震勘探區(qū)域地表?xiàng)l件復(fù)雜化，確定最佳激發(fā)因素越來(lái)越困難。本文闡述了利用微測(cè)井資料確定虛反射界面的具體方法，分析了復(fù)雜地表?xiàng)l件下虛反射界面對(duì)地震波激發(fā)的影響，建立了利用虛反射界面確定最佳激發(fā)井深的經(jīng)驗(yàn)法則，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用獲得了良好的效果，地震資料的品質(zhì)得到明顯改善。

關(guān)鍵詞：虛反射界面 激發(fā)深度 微測(cè)井高速層 地震子波

一、引言

隨著地震勘探技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)地震勘探精度的要求也越來(lái)越高。就地震資料采集而言，為了最大限度地提高資料信噪比、分辨率及保真度，施工因素選擇應(yīng)盡可能做到準(zhǔn)確化、精細(xì)化。

在地震資料采集中，激發(fā)參數(shù)的選擇對(duì)保證地震資料品質(zhì)至關(guān)重要。其中激發(fā)深度的選擇更是關(guān)鍵。通常激發(fā)深度選擇是在表層調(diào)查之后通過(guò)試驗(yàn)，一般在潛水面以下并避開(kāi)虛反射干擾。已有的研究表明，激發(fā)點(diǎn)距虛反射界面距離越大，虛反射對(duì)高頻信號(hào)影響越明顯。只有在虛反射界面以下且距虛反射界面較近時(shí)，方可得到具有較高頻率和較大頻寬的地震記錄。但為了提高下傳能量必須考慮爆炸半徑等因素，同時(shí)出于避免破壞潛水面等環(huán)保問(wèn)題，爆炸點(diǎn)距虛反射界面的距離并非越近越好。同時(shí)由于表層條件的復(fù)雜，常常存在多個(gè)虛反射界面，使得最佳激發(fā)深度的選擇更加困難。

二、虛反射界面的測(cè)定方法

1 利用雙井微測(cè)井測(cè)定虛反射界面

在表層調(diào)查方法中，雙井微測(cè)井確定虛反射界面最直觀、最準(zhǔn)確。虛反射波與直達(dá)波的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的深度就是虛反射界面位置。虛反射波與直達(dá)波的交點(diǎn)在橫坐標(biāo)上的投影即為虛反射界面的位置。但虛反射界面有的是單一的，有的則表現(xiàn)為多個(gè)界面。

2 利用單井微測(cè)井及潛水面調(diào)查測(cè)定虛反射界面

在表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜情形下單井微測(cè)井反映存在兩個(gè)或多個(gè)虛反射界面，但二者確定的虛反射界面方法基本一致。虛反射界面的強(qiáng)弱主要是通過(guò)上、下介質(zhì)的波阻抗差異大小決定的，當(dāng)上、下介質(zhì)的密度差異相對(duì)較小，其強(qiáng)弱程度可以簡(jiǎn)單近似為由速度差異決定的。速度差越大，則產(chǎn)生的虛反射波越強(qiáng)，反之，速度差越小，則產(chǎn)生的虛反射波越弱。

三、地震虛反射界面的影響分析

呂公河(2002)研究指出：在虛反射界面下方產(chǎn)生的地震子波是下行一次波與虛反射波疊合的結(jié)果，二者時(shí)差大小與激發(fā)子波的頻率和能量有直接關(guān)系。地震波激發(fā)效果與虛反射界面的反射系數(shù)、表層衰減強(qiáng)度以及震源距虛反射界面距離有關(guān)。但事實(shí)上反射系數(shù)為正的情況更為普遍。一般在高速層內(nèi)激發(fā)，高速層頂面就是正反射系數(shù)的虛反射界面。李套山等討論了虛反射的理論時(shí)距曲線特點(diǎn)、信息的采集方法，也指出了虛反射的存在對(duì)地震信號(hào)具有低頻響應(yīng)影響，但不夠直觀。

為了更直觀地反映虛反射對(duì)地震信號(hào)的影響，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)虛反射界面模型，利用激發(fā)井深模擬軟件(DMOEs)對(duì)地震子波的激發(fā)效果進(jìn)行了模擬。從結(jié)果不難看出，虛反射對(duì)地震子波的影響非常明顯。隨激發(fā)深度的增加，虛反射對(duì)地震子波波形畸變?cè)絿?yán)重，地震波主頻和頻寬顯著下降，但子波能量略有增強(qiáng)。直到激發(fā)點(diǎn)與虛反射面之間的距離大于子波半渡長(zhǎng)時(shí)，虛反射才基本不影響子波形狀。由此可知，虛反射面對(duì)激發(fā)井深的選擇是很重要的，應(yīng)加以利用。

四、用虛反射界面選擇最佳激發(fā)井深的方法

要想采集優(yōu)質(zhì)地震資料，必須先獲得優(yōu)質(zhì)的震源子渡，同時(shí)盡量減少虛反射影響。下面對(duì)2008年松遼盆地某三維工區(qū)兩個(gè)具有代表性的微測(cè)井點(diǎn)進(jìn)行分析，闡述利用虛反射界面選擇井深的方法。

1 單一強(qiáng)虛反射界面

當(dāng)表層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單只有一個(gè)強(qiáng)虛反射界面，從單炮地震記錄來(lái)看，在第一高速層頂面以下3～4m處激發(fā)效果最好。當(dāng)距離過(guò)大時(shí)，有效波與虛反射疊加后對(duì)高頻成分影響最大，導(dǎo)致記錄品質(zhì)最差。在第二高速層中的激發(fā)效果介于前兩者之間。但由于三個(gè)高速層之間速度比較接近，而低速帶和第一高速層速度差異又很大，因此，在最佳井深設(shè)計(jì)過(guò)程中可將其視為包含一個(gè)低速層和一個(gè)高速層的雙層結(jié)構(gòu)對(duì)待。

2 兩個(gè)或多個(gè)強(qiáng)虛反射界面

當(dāng)存在兩個(gè)虛反射界面時(shí)，相應(yīng)的表層介質(zhì)表現(xiàn)為多層結(jié)構(gòu)。出于減小震源產(chǎn)生的次聲干擾以及虛反射界面影響的考慮，最佳井深應(yīng)選擇既要最大限度地減小主要虛反射界面對(duì)激發(fā)效果的影響，又能夠保證不炸穿次要虛反射界面，避免了次生干擾的產(chǎn)生。從記錄可以看出，在不同虛反射界面處激發(fā)的單炮記錄品質(zhì)較好。這說(shuō)明采用雙井微側(cè)井資料確定虛反射界面位置的準(zhǔn)確性，利用虛反射界面進(jìn)行最佳激發(fā)井深的設(shè)計(jì)是非常實(shí)用的。

對(duì)表層結(jié)構(gòu)為多層時(shí)激發(fā)深度的選擇可按照如下原則進(jìn)行：

(1)結(jié)合臨近點(diǎn)表層結(jié)構(gòu)，綜合考察速度、巖性、厚度等地震、地質(zhì)信息，選擇穩(wěn)定的高速層界面，

(2)當(dāng)?shù)谝桓咚賹雍穸认鄬?duì)較大時(shí)，在第一高速層虛反射界面以下激發(fā)；當(dāng)厚度相對(duì)較小且與第二高速層速度差別較大時(shí)，在第二高速層虛反射界面以下激發(fā)較為合適。

(3)當(dāng)確定了需要保護(hù)的地震信號(hào)的最高頻率后，虛反射波與一次波之間的時(shí)差應(yīng)不超過(guò)1／4周期。

五、應(yīng)用實(shí)例

在松遼盆地某三維工區(qū)應(yīng)用效果證明了該方法的科學(xué)性。該區(qū)地表物性差異很大，通過(guò)合理的微測(cè)井解釋、精細(xì)的井深設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制，獲得了非常理想的采集效果。與相鄰工區(qū)相同位置以往剖面相比較，不僅縱、橫向分辨率明顯提高。而且淺、中、深層地震波特征明顯且信息豐富。淺層同相軸能量適中且連續(xù)性更好，中層反射波組層間信息豐富、波組特征明顯、斷點(diǎn)清晰。深層反射能量較強(qiáng)，振幅均衡、且一致性較好。

六、幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

利用微測(cè)井資料不僅解決了精確井深設(shè)計(jì)的技術(shù)問(wèn)題，而且減少了試驗(yàn)，節(jié)約了成本，提高了效益。

(1)激發(fā)點(diǎn)距虛反射界面越近激發(fā)地震子波的頻帶越寬。從保護(hù)分辨率考慮，為保證有效波與虛反射的良好疊加，爆炸點(diǎn)距虛反射界面的距離不可過(guò)大，但從降低爆炸震源次生干擾，增加下傳能量，提高資料信噪比以及保護(hù)環(huán)境等考慮，最佳激發(fā)點(diǎn)位置應(yīng)選在虛反射界面以下且至少應(yīng)大于爆炸半徑，

(2)在表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜地區(qū)，采用雙井微測(cè)井資料確定最佳激發(fā)深度優(yōu)干常規(guī)的基于單點(diǎn)試驗(yàn)記錄選擇最佳激發(fā)深度的方法。

(3)合理利用虛反射界面信息是精細(xì)井深設(shè)計(jì)的前提。適當(dāng)增加雙井微測(cè)井?dāng)?shù)量、提高微測(cè)井資料解釋精度，不僅可以大大提高最佳井深選擇的精度，而且可減少試驗(yàn)點(diǎn)，提高效率，節(jié)約成本。

(4)井深設(shè)計(jì)應(yīng)以較強(qiáng)虛反射界面為主，以弱界面為輔，同時(shí)綜合考慮強(qiáng)虛反射界面以下介質(zhì)的速度、巖性等因素的影響。

參考文獻(xiàn)

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