震源組合空間位置對高精度勘探的影響分析

摘要：隨著各富油凹陷勘探開發程度的提高，針對復雜斷塊、地層巖性圈閉、低幅度構造、薄儲層等油氣藏的勘探已進入了精細勘探階段，因而，對新采集地震資料的成像精度要求也越來越高。目前國內可控震源勘探均采用多臺組合的形式進行，這種方法從理論上來說對勘探精度是有一定影響的，因為組合會產生時差問題，影響剖面的成像精度。本文將開展震源空間組合對靜校正及剖面成像精度的影響分析，并提出應對措施。

關鍵詞：可控震源 組合方式 初至差值 靜校正 同相軸 成像效果

0 引言

可控震源與炸藥震源相比，具有安全、環保、成本的優勢，可適合多種復雜地表條件作業。隨著可控震源勘探技術的迅速發展，特別是大噸位可控震源技術日益成熟，可控震源作為地震資料采集的激發源越來越被更多的石油公司所青睞。多年來在二連探區可控震源施工常用的組合方式為5臺線性組合，由組合基距產生的組合效應將會影響到剖面的精細成像，本文將開展震源空間組合對靜校正及剖面成像精度的影響分析。

1 震源組合空間位置對初至的影響

1.1 理論分析 首先以兩臺震源為例，討論陣列震源的方向性。兩臺可控震源間距為d，它們離地下觀察點P的距離分別為r1和r2，震源2比震源1領先相位角β。這里，先假定單個震源產生的地震波是無方向的。由于觀察點P離震源較遠，r1和r2均遠大d，所以可以把由震源1與2到P點的射線看成是平行的。在考慮P點的場強振幅時，可以認為r1=r2，但在考慮場強相位時、則不能忽略r1和r2之間微小的差別，因為正是這個微小差別造成了兩震源間波程差和相位差（圖1）。

兩震源到P點的射線與震源陣列法線的夾角記為θ，軸向夾角記為φ，二者互余。由圖可知，兩射線間的波程差為rl-r2=dsinθ，由波程差引起的場的空間相位差為kdsinθ，再考慮到震源2比震源1領先相位角β，所以震源2相對于震源1在P點的地震波場總的領先相位為：ψ=kdsinθ+β

同理，假設震源由n個單震源組成，沿直線以等間距d共線均勻排列，顯然，各震源激發的地震波在到達觀察點P時，來自震源2的地震波的相位要比來自震源1的地震波超前一個相位角ψ，來自震源3的地震波又比來自震源2的地震波相位超前ψ，而比來自震源1的地震波相位超前2ψ，其余可依此類推[2]。

1.2 正演分析 利用正演軟件進行類模擬，分別在5個點激發（見圖2），分別拾取初至進行對比，可以發現激發點點距越大，初至的差值也就越大，5炮垂直疊加后與單炮點也存在初至差值：

①當高速頂界面較為穩定時，初至的差值也較為穩定；

②當高速頂界面變化較為劇烈時，初至的差值也變化劇烈（見圖3）。

③實際資料分析

a 5臺2次與1臺2次初至差值對比 對比三種組合方式分別與單臺震源在遠、中、近排列的初至差值（見圖4、圖5、圖6、圖7）。斜交排列差值最大，差值變化范圍0-49ms，垂直排列差值變化范圍0-45ms，平行排列差值規律性較強，變化范圍0-33ms。

通過對比分析不難看出，平行排列在遠、中、近排列上的規律較強，基本呈線性變化規律，遠排列誤差小，近排列誤差大。而斜交排列與垂直排列不僅在遠、中、近排列上無規律可循，而且在排列的左右兩邊也有劇烈的變化。

b 5臺2次、5臺1次、2臺2次初至差值對比 對比5臺2次、5臺1次、2臺2次單炮初至差值，分析結果表明5臺2次與5臺1次差值較小，在5ms以內；而與2臺2次相比均存在較大差值，差值變化范圍在0-20ms，這進一步說明初至拾取差值與震次無關，而與組合的臺數關系較大。尤其在近炮點差值較大（見圖8、表1）。

小結：分析結果表明，組合基距越大，對初至時間影響越大。

2 震源組合空間位置對靜校正的影響

折射波時距方程為[1]

T=X/Vr+tr+ts

其中：T為從炮點到檢波點的總旅行時

X為炮點到檢波點的距離

Vr為折射界面的速度

tr為檢波點的延遲時

ts為炮點的延遲時

利用延遲時我們可以求出該點的低降速帶厚度，即

將其轉化為與延遲時的關系則有

①單臺與5臺不同組合方式的對比 從上面的表層靜校正量公式可以看出，如果vw和vr均為定量，則靜校正量只與延遲時有關。因此我們可以利用這個公式進行靜校正量誤差的分析。對比單臺與不同組合方式的靜校正量差值（見圖9），我們可以看到它們之間存在明顯的差異，斜交、垂直排列組合方式的誤差較小，平行排列的組合方式誤差較大，但平行排列的組合方式的規律性較強。

②2臺與5臺不同組合方式靜校正量差值對比 對二者單炮的靜校正量分析，可以看出最大誤差絕對值達到20ms，相對誤差達到了35ms（見圖10）。對比單炮交叉應用靜校正量的效果表明，2臺應用了2臺的靜校正量后效果明顯變好，而2臺應用5臺的靜校正量后單炮記錄出現明顯的扭曲（圖11），應用效果變差。從共偏移距剖面看，2臺2次靜校正效果要好于5臺2次（圖12）。

小結：5臺不同組合方式與單臺之間存在明顯的靜校正量差值，同時對5臺2次與2臺2次靜校正量應用結果表明，2臺2次與5臺2次的靜校正量存在差別，2臺2次效果好于5臺2次。綜合分析說明，震源組合存在著靜校正量的誤差，組合基距越小誤差也越小。

3 震源組合對成像效果的影響

3.1 對動校正的影響 對二連探區常用的三種組合方式單炮記錄的折射波速度進行分析（見圖4），以中間第4號車（即組合中心）為標準進行對比，可以看出不同組合方式的單炮記錄淺層折射速度存在較大差異，平行排列差異較小，而斜交排列的差異最大。利用2400m/s速度對不同組合方式進行線性動校，以第四號車為標準，可以看出動校后的記錄存在較大差異，其中平行排列效果較好，其他兩種效果最差（見圖13）。

小結：對不同組合方式單炮記錄的速度分析及動校結果表明，不同組合方式對地震波的傳播、接收有一定的影響，導致單炮記錄存在較大差異，從而也會影響最終剖面的成像效果[3]。

3.2 對疊加成像的影響 利用SH地區5臺2次、1臺2次疊加剖面對不同構造位置的同相軸進行差值對比（見圖14）。通過對5臺2次和1臺2次剖面不同位置、不同產狀的同相軸差值分析，產狀較為平緩時差值范圍0-14ms，產狀較為陡峭時差值范圍0-24ms，傾角越陡產生的差值越大(見圖15)。

4 結論

①多臺震源平行、垂直、斜交排列的組合方式將會影響剖面的成像精度，平行排列相對來說誤差的變化相對簡單，規律性較強，是一種相對較好的組合方法。②多臺可控震源施工時，初至校正方法為利用中間的單臺震源先震一次，并記錄即可。③采用大噸位單臺震源施工可以有效地解決組合效應產生的問題，是未來的發展方向。

參考文獻：

[1]Mike Cox著，李培明等譯.反射地震勘探靜校正技術.北京：石油工業出版社，2004.

[2]姜弢.基于相控震源的地震波定向方法研究.中國博士學位論文全文數據庫，2006.

[3]白旭明等.基于高密度空間采樣的可控震源激發優化技術，2007.