川西大山區(qū)檢波器組合高差研究
——以龍門山為例

雷揚(yáng)，吳聞靜，李穎，周德帥，劉勝

（1.中石化石油工程地球物理有限公司南方分公司，四川成都610041；2.中石化石油工程地球物理有限公司南方分公司德陽中心，四川德陽618000）

川西龍門山地區(qū)受構(gòu)造運(yùn)動影響，呈現(xiàn)出典型的地表、地腹“雙復(fù)雜”的地震地質(zhì)特征，獲得能夠較好反映地下構(gòu)造特征的地震資料難度較大。復(fù)雜的地表結(jié)構(gòu)導(dǎo)致干擾波異常發(fā)育，種類繁多，能量差異相對較大，其中以面波、散射波等次生線性噪音最為典型，這類強(qiáng)干擾波頻率從低至高、能量從弱至強(qiáng)均不同程度存在于單炮記錄中，對有效反射壓制明顯，這類地區(qū)干擾波發(fā)育是影響地震資料品質(zhì)的重要因素之一，針對龍門山山前帶，開展了多期次地震采集攻關(guān)，但是在解決龍門山及山前帶隱伏構(gòu)造區(qū)成像問題上仍然具有較大缺陷，尤其是作為關(guān)鍵基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一的大組合基距接收技術(shù)一直因大山區(qū)對組合高差限制而未獲得有效突破，龍門山地區(qū)剖面成像效果極差，構(gòu)造解釋不可靠。

本輪地震采集工作重點(diǎn)針對大組合基距接收的瓶頸組合高差限制開展了攻關(guān)，憑借前人認(rèn)識、經(jīng)驗及理論計算公式進(jìn)行了理論分析；建立了符合區(qū)域特征的理論模型，開展理論模型的正演模擬記錄對比分析；在現(xiàn)場開展了一系列系統(tǒng)化的組合高差對比試驗，并進(jìn)行了定性、定量的對比分析；結(jié)合理論分析、模型分析、實際資料分析總結(jié)出了龍門山地區(qū)組合高差的適應(yīng)范圍可放大到25m，為大組合基距接收技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，大大促進(jìn)了剖面成像效果改善，增強(qiáng)了龍門山山前帶構(gòu)造解釋精度；通過理論分析、現(xiàn)場試驗結(jié)果對比分析，總結(jié)了龍門山地區(qū)最大組合高差計算中速度、波長范圍的合理值。

1 組合高差理論計算

根據(jù)目前的勘探規(guī)范要求：同一組合內(nèi)，檢波器最大組合高差小于視波長的1/4。即：Δh=V0/(4Fdom)；近年來，李慶忠院士觀點(diǎn)：大多數(shù)情況下實際起作用的表層速度是降速層速度V1，甚至是高速層速度V2。即：Δh=V1/(4Fdom)，或Δh=V2/(4Fdom)；在很多目的層主頻不是很高而次生干擾波非常發(fā)育的地區(qū),做到組內(nèi)時差只要沒有超過視周期的1/2就可以得到信噪比較高的低頻資料。另外,在處理過程中所做的水平疊加處理還可以進(jìn)一步校正個別道上的波形失真。因此組合高差計算采用的公式為Δh=V1/(4Fdom)，或Δh=V2/(4Fdom)(Fdom為目的層主頻)，這樣就會使野外組合高差允許值增加數(shù)倍,進(jìn)而使得垂直測線大距離拉開組合成為可能,壓制次生干擾波的能力也會大大增強(qiáng)。而根據(jù)西南石油大學(xué)尹成教授對漸變地表及突變地表組合高差的理論研究認(rèn)為：突變地表情況下，最大組合高差限制應(yīng)為視波長的3/8，而漸變地表情況下，最大組合高差限制則可放大到視波長的3/4。

根據(jù)龍門山地區(qū)實際情況，需要保護(hù)的主頻相對較低，僅在30Hz左右，組內(nèi)時差沒有超過視周期的1/2就可以得到信噪比較高的低頻資料，試算了工區(qū)的實際最大組合高差（表1）：

（1）按李慶忠院士的觀點(diǎn)，要保護(hù)主頻30Hz的有效波，組內(nèi)高差應(yīng)控制在25m左右。

表1 龍門山大山區(qū)最大組合高差理論計算一覽表

（2）按尹成教授的觀點(diǎn)，要保護(hù)主頻30Hz的有效波，在地表高程漸變區(qū)，組內(nèi)高差應(yīng)小于40m。

2 理論模型正演記錄組合高差分析

基于龍門山近地表實際情況，建立了相應(yīng)的近地表結(jié)構(gòu)模型，正演模型地表為高程連續(xù)變化，從0m逐漸變化到60m，地下為水平層狀模型，建立了低速層（V0=600m/s,H0=10m）、降速層（V0=1600m/s,H0=20m）、高速層1（V1=2500m/s,H1=500m）、高速層2（V2=4000m/s,H2=500m）、高速層3（V3=5500m/s,H3=500m）,在正演模型地表布設(shè)了組合高差為5m的接收點(diǎn)共計13個，激發(fā)點(diǎn)高程為0m。

對理論模型（圖1）不同組合高差波形特征進(jìn)行定性分析認(rèn)為：最大組合高差限制在25m以下，波形無明顯畸變，25m以上不同深度目的層有效反射波形出現(xiàn)了明顯畸變（圖2）。

3 實際資料組合高差分析

圖1 組合高差正演分析理論模型

圖2 理論模型正演最大組合高差定性分析（T0=1200ms）

選擇泥盆系灰?guī)r裸露區(qū)進(jìn)行最大組合高差限制試驗。通過野外實際布設(shè)的組內(nèi)高差5m、最大組合高差60m的檢波器組合方式進(jìn)行接收。將試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行室內(nèi)組合，組成0～60m、組合高差間隔5m記錄，進(jìn)行波形變化的定性分析。通過定性分析認(rèn)為：從淺至深目的層最大組合高差限制在25m以下，波形保持較好，變化不明顯（圖3、圖4）。

圖3 實際測試資料最大組合高差定性分析（1800～2600ms）

4 最大組合高差理論公式適應(yīng)性分析

根據(jù)理論模型及實際資料分析認(rèn)為：最大組合高差限制在25m以下，波形變化不明顯。選取0～25m組合高差記錄的固定深度進(jìn)行頻譜分析，獲得主頻范圍，通過統(tǒng)計尋找到固定深度需要保護(hù)的主頻，反算出最大組合高差限制因素選擇條件（表2），并與實際組合高差對比分析認(rèn)為：

圖4 實際測試資料最大組合高差定性分析（3800～4600ms）

（1）龍門山大山區(qū)采用降速層速度V1計算最大組合高差與實際情況吻合度較高，低速層速度V0計算出來的最大組合高差限制較實際組合高差小，不利于施工過程中大組合基距的實施，而通過高速層速度V2計算的最大組合高差限制過大，容易導(dǎo)致波形畸變，同時也不利于對高頻信號的保護(hù)。

（2）按照傳統(tǒng)的1/4波長、李慶忠院士提出的1/2波長以及尹成教授提出的3/4波長進(jìn)行最大組合高差計算認(rèn)為：傳統(tǒng)的1/4波長計算最大組合高差限制較實際情況較小，與龍門山地區(qū)組合高差限制實際情況不吻合；而尹成教授提出的3/4波長計算出來的最大組合高差限制較實際資料分析結(jié)果明顯偏大，過大的組合高差易導(dǎo)致波形畸變、高頻信號損失；而李慶忠院士提出的1/2波長計算最大組合高差限制與實際情況較吻合，尤其是針對淺層需要保護(hù)的主頻相對較高的情況下，實際高差組合分析結(jié)果正好落在1/4波長與1/2波長計算結(jié)果之間，所以認(rèn)為：龍門山地區(qū)最大組合高差限制采用李慶忠院士提出的1/2波長計算公式較好。

5 應(yīng)用效果

表2 龍門山地區(qū)實際資料反算最大組合高差一覽表

結(jié)合上述分析，在龍門山地區(qū)將檢波器組內(nèi)最大高差放大，控制在25m左右，增加檢波器的最大組合基距，獲得了信噪比較高的原始記錄，同時對剖面成像效果改善明顯，尤其是山前隱伏帶等重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域構(gòu)造特征更加明顯（圖5）。

6 結(jié)論與認(rèn)識

圖5 新老資料剖面成像效果對比（上：新資料，下：老資料）

通過理論計算、理論模型的定性分析、組合高差試驗資料定性分析、試驗資料定量分析、最大組合高差反算后與實際資料再進(jìn)行對比等方法，獲得以下認(rèn)識：

（1）龍門山雙復(fù)雜區(qū)，重點(diǎn)是提高原始資料信噪比，改善剖面成像效果，所以有效波的低頻信息為重點(diǎn)保護(hù)對象，檢波器大組合基距對有效波不會造成較大傷害。

（2）結(jié)合龍門山大山區(qū)近地表情況對組合高差限制進(jìn)行理論計算、對理論模型進(jìn)行定性分析以及對組合高差試驗資料進(jìn)行分析認(rèn)為：龍門山大山區(qū)最大組合高差限制應(yīng)控制在25m以內(nèi)。

（3）根據(jù)理論試算及試驗資料對比分析結(jié)果認(rèn)為：龍門山地區(qū)采用降速層速度V1計算最大組合高差更加合理。

（4）根據(jù)最大組合高差定量分析結(jié)果認(rèn)為：龍門山地區(qū)采用李慶忠院士提出的1/2波長計算最大組合高差更加合理。

（5）合理檢波器組合高差是大山區(qū)實施大組合基距檢波器接收的基礎(chǔ)，更加有利于壓制噪音，提高資料信噪比，改善剖面成像效果，落實區(qū)域構(gòu)造特征。

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