低頻單點接收技術的應用效果

2016-10-24 09:24:20聶明濤

長江大學學報(自科版) 2016年29期

聶明濤

(中石油東方地球物理公司國際部科威特項目組，河北涿州072751 中石油東方地球物理公司吐哈物探處，新疆哈密839009)

張全勝

(河北賽賽爾俊峰物探裝備有限公司，河北徐水 072550)

丁冠東，張向東，封召鵬

(中石油東方地球物理公司國際部科威特項目組，河北涿州 072751)

低頻單點接收技術的應用效果

聶明濤

(中石油東方地球物理公司國際部科威特項目組，河北涿州072751 中石油東方地球物理公司吐哈物探處，新疆哈密839009)

張全勝

(河北賽賽爾俊峰物探裝備有限公司，河北徐水 072550)

丁冠東，張向東，封召鵬

(中石油東方地球物理公司國際部科威特項目組，河北涿州 072751)

傳統的地震采集過程中，為了壓制規則干擾、提高資料信噪比，多采用組合接收技術。隨著室內處理技術水平的不斷提高和高分辨率采集技術的要求，地震采集開始倡導使用單點接收技術。通過分析對比低頻檢波器SG-5在海內外的應用效果認為：在常規可控震源勘探中，單只SG-5與常規檢波器組合接收效果相當；在低頻可控震源勘探中，單只SG-5低頻優勢較為明顯；SG-5在保持高頻的同時，拓展了低頻，減少了檢波器的使用數量，降低了野外放線壓力和城區放線難度。

檢波器；單點接收；低頻；高靈敏度

野外數據地震采集工作是石油勘探開發的第一步，而檢波器接收的地震信號是地震采集的第一步和后續資料處理和解釋的基礎。單點接收技術最初是基于傳統動圈式模擬地震檢波器的地震數據采集系統(Q-LAND技術)[1]，但近年來伴隨著基于MEMS(micro-electro-mechanical system)技術的數字檢波器的問世，單點接收技術被渲染成基于數字檢波器的采集技術。但是，數字檢波器與采集站的一體設計意味著分包商如果想應用數字檢波器必須同時更換電纜設備，使得數字檢波器的推廣受到很大限制。低頻地震勘探是近年來非常“熱”的話題，吸引了國內外地震學者的眼球[2]，低頻可控震源被逐漸應用于科研和生產中。低頻激發需要有對應的低頻檢波技術才能獲得相應的高分辨率地震資料。低頻檢波器SG-5是傳統模擬檢波器向數字檢波器的過渡性產品，筆者對其在海內外的應用效果進行了詳細的對比研究。

1　低頻檢波器SG-5的理論特性

組合接收技術通過信號采集時單道內各只檢波器之間進行規則干擾波壓制，以提高地震資料信噪比。為了壓制隨機干擾，設計的組合點距要大于或等于相干半徑，檢波器組合使有效波能量得到加強，干擾波得到壓制，資料信噪比得到提高[3]。但是，因為干擾波和有效波頻率是交差混疊的，組合接收壓制干擾波的同時，也會降低有效波能量，尤其是高頻部分受組合接收壓制衰減嚴重。

由于規則干擾的視速度變化不大，因此較容易分析組合對規則干擾波的壓制[4]，而組合對有效反射波的壓制則需要不同的地質模型、觀測系統做具體討論[5]。但是不同組合基距對單炮資料頻率的整體影響比較容易對比出差異。如圖1所示，組合基距越大，對規則干擾和地震資料有效高頻壓制的損失越明顯。隨著室內地震資料處理技術的不斷提高，組合接收技術對接收頻率的改造已經不能適應深層目標、巖性勘探的需求，地震勘探開始提倡單點接收技術。

圖1　單點接收與不同組合基距采集數據頻譜分布對比[1]

圖2　SG-5與SG-10振幅響應對比

低頻檢波器SG-5是河北賽賽爾俊峰物探裝備有限公司推出的一款高靈敏度、低頻的新型模擬檢波器，屬于動圈式速度檢波器，該檢波器不僅具有與成串檢波器基本等效的輸出靈敏度，還擁有低至5Hz的低頻響應能力。SG-5通常單只使用，適用于常規勘探和單點高密度采集，尤其適用于城區等組合接收無法實施的區域采集作業。從圖2的振幅響應特性來看，單只SG-5的靈敏度遠高于單只SG-10；在頻率10～1000Hz范圍內，單只SG-5響應與單串6只組合的SG-10基本相當；在低于10Hz時，單只SG-5響應優于單串6只組合的SG-10。SG-5在保持高頻的同時，拓展了低頻，減少了檢波器的使用數量，降低了野外放線壓力和城區放線難度。

表1是SG-5與SG-10的技術指標對比，在自然頻率和靈敏度等方面均有很大差異；雖然SG-5沒有數字檢波器的抗電磁干擾能力強，但由于其引線短，具有良好的線圈對稱性，可部分避免常規檢波器組合由于電纜線過長、線圈電阻不對稱引入的電磁干擾。

2　應用效果

2.1Comesa應用效果

最早關于SG-5的試驗是由墨西哥石油公司和Comesa地球物理公司做的，試驗采用的是單只SG-5和單串6只組合的SG-10，采用小藥量激發。通過采集單炮對比(圖3)可見，在0～10Hz頻段，單只SG-5其單炮能量明顯優于常規檢波器，且差異不僅限于低頻噪聲的能量，說明單只SG-5對低頻信號有很強的拾取能力；單只SG-5未對拾取信號進行任何壓制，包括有效反射和噪聲干擾。圖4是去掉低頻面波后的采集單炮對比，SG-5采集單炮高頻信號依然清晰完好，靈敏度高，可得到與常規檢波器組合等同的地震資料品質。

表1　SG-5與SG-10技術指標檢波器型號自然頻率

圖3　采集單炮對比(頻率0～10Hz)

圖4　采集單炮對比(去面波)

2.2CGG應用效果

2014年7月，法國地球物理總公司CGG專門進行了低頻可控震源采集的SG-5與常規單串6只組合的SG-10的采集效果對比(圖5)。試驗采用Nomad 90大噸位可控震源，激發參數為：掃描頻率1～200Hz，掃描長度60s，炮點距10m，檢波點距5m。從圖5的試驗結果可知：①單只SG-5在1～60Hz頻段，采集資料的連續性和信噪比與SG-10組合接收基本無差異；②單只SG-5在1～3Hz頻段，中深層采集資料的連續性明顯優于SG-10組合接收[6]。

2.3BGP應用效果

東方地球物理公司(BGP)吐哈物探處、遼河物探處、北疆物探處都做過單只SG-5與常規檢波器組合接收的效果對比，結論基本一致：①在井炮和常規可控震源勘探中，單只SG-5與常規檢波器組合接收效果相當；②在低頻可控震源勘探中，單只SG-5低頻優勢明顯。

2015年BGP承擔的某海外超大過渡帶地震勘探項目中，接收參數為SG-10兩串沿接收線線性組合，由于項目涉及大面積城區施工，因此無法按圖形擺放的區域采用SG-10單串扎堆。為了比較SG-10單串扎堆與SG-10兩串線性組合采集資料的差異，進行了接收對比試驗，同時增加了單只SG-5的采集效果對比。

試驗采用AHV-IV380可控震源激發，50%出力，掃描頻率6～86Hz，掃描長度12s，GSR(GeoSpace Seismic Recorder)存儲式節點儀器接收。試驗在同一個檢波點上同時布設單只SG-5、SG-10單串扎堆、SG-10兩串線性組合，分別與3個GSR采集站連接。試驗的目的是對比3種接收方式的單炮資料品質差異，為確定城區接收參數提供指導建議。

圖6是單點和組合接收單炮地震記錄對比圖；圖7是單點和組合接收單炮頻譜對比圖。從圖6可以看出，單只SG-5與SG-10單串扎堆效果相當，SG-10兩串線性組合信噪比明顯優于前兩者，但是單炮信噪比高低不是評價地震采集資料優劣的唯一標準。由圖7可知，單只SG-5和SG-10單串扎堆能量明顯比SG-10兩串線性組合的能量要強，這是由于線性組合對接收信號的壓制造成的；單只SG-5的單炮頻譜，尤其是高頻部分，明顯優于SG-10單串扎堆和SG-10兩串線性組合，頻譜較好的原始資料更有利于后期處理。