基于地震照明技術的觀測系統分析及優化

劉力銘

摘 要：近年來，隨著地質勘探開發的深入以及新型技術上的研發，使得傳統地質采集技術很難滿足實際生產需求，因此我們針對復雜地質模型引入了地震波照明技術，并對目標觀測系統進行優化。形成了適合二次開采的相關設計。通過研究，我們發現這種地震照明技術能夠給完整的地質構造探測提供保障，而且在一些微幅構造成像上也能夠被清晰呈現。

關鍵詞：地震照明 技術的觀測 系統 優化

近年來，雖然研究學者針對探測區進行了大量的地震數據收集和相關技術研究，地震資料品質相比過去來說有了顯著提升，然而對于一些復雜的小砂體，小斷塊等一些微幅構造來說還沒有完全落實到位，導致斷層接觸關系沒有明確，很難進行準確定位。分辨率和信噪比較低，波租不明顯等問題是評價復雜地質構造還存在很大的問題。從之前的研究材料我們發現，復雜地質構造會導致地震剖面成像時出現振幅波動，而導致這種問題主要是由于地震波成像技術不完善，以及相關的觀測系統不合理造成的。我們基于波動方程理論，并根據精細建模建立了復雜地質模型，進行地震照明和偏移成像技術的相關研究。根據地震波照明可以分析確定特定地質模型的激發和照射范圍強度，進而能夠更加合理進行檢波點，炮點的設置，達到最佳的激發和接收狀態，進而能夠使能量實現疊加，提高復雜地質的成像效果。

一，地震照明分析以及偏移成像

模型建立。陡坡帶構造從一定程度上能夠反映特定地質特點。由于該地帶是湖盆的主斷裂，能夠形成多種類型的扇體結構，比如主濁積扇，三角洲等，我們針對這些特點，結合實際構造樣式設計了特定的地質模型，如下圖所示。

其次，對雙程波照明進行實驗，采用了高精度的雙程波照明進行檢測。本次實驗中，我們共模擬了951炮，采用20米的炮間距，在中心放炮兩邊對稱放置600道接收，每炮為1200道，道間距為十米，最大偏移距離為6000米，采樣時間為兩毫秒，道長為五秒。在地表激發所有炮記錄照明分析疊加獲得的雙重波多泡照明強度分布圖如下圖所示，

我們可以看出利用這種雙程波照明，可以反映不同構造在傾角方向的定量分布，能夠保持地震波在不同地質構造情況下的照明和傳播規律。為了能夠進一步反應照明分析準確性以及正演模型的正確性，我們利用了雙程波照明來繪制水平疊加圖，通過剖面圖結果我們可以發現在近岸水下扇以及深水濁積層的反射波成像：較清楚，淺部地層清晰。疊前偏移成像。為了能夠準確評價疊加剖面程度，不僅需要從其本身進行考慮，還需要在后期進行偏移成像分析。為了能夠確定是否接近于零炮檢距剖面，我們對疊前偏移成像技術進行分析。目前很多研究學者采用疊前偏移的方法，基于Kirchroff繞射積分理論的疊前時間偏移以及基于波動方程有限差分理論，利用疊前時間偏移來實現對一些構造比較復雜，速度橫縱向有顯著變化的地區來進行，這種疊前時間偏移成像是參考了波場傳播過程中產生的繞射效應，但沒有對速度橫向變化產生的折射效應進行考慮，而疊前深度偏移最終是以構造成圖作為目標，能夠滿足地下反射位置，確保信息準確性。因此，這種方法比較適合于一些復雜地質構造的偏移成像，疊前時間偏移剖面采用Kirchroff繞射積分的方法，這種方法基于射線，繞射理論，從最終的成像圖來看，射線很容易導致在復雜介質中存在多種路徑干涉的問題。我們利用波動方程有限差分方法進行疊前深度偏移分析，可以看出不同地層反射連續性較好，而且地質斷層現象清楚，且分辨率也不受深度的影響。

從不同影響因素對于剖面影響程度來看，為了能夠分析不同參數，成像速度，對于地震數據處理上的影響，我們采用了不同時間進行采樣，不同子波主頻，不同偏移速度數據進行比較，以便能夠為獲得合理的參數提供參考依據。從測試結果來看，我們發現1毫秒采樣時間對于精精細構造成像來說比較清楚，采用2毫秒采樣時間可以保證在200赫茲之間不會出現假頻率的問題。因此我們認為采用2毫秒的采樣時間比較合理。對于不同子波主頻結果來看，我們分別比較了2，3，4，10赫茲數據，結果發現隨主頻增加其頻散程度越來越大，主要由于利用了有限差分法進行精度計算。相比20赫茲來說，40赫茲主頻波長減小了將近50%，其空間采樣率也會降低，精度也相應降低。要想獲得較高的精度，需要通過龐大的計算量，然而這種情況下是不合實際的，因此我們認為可以采用30赫茲的子波主頻是比較合理的。從不同偏移速度來看，我們分別選取偏移速度為實際速度的0.8倍，0.9倍，1.1倍，1.2倍進行比較分析，結果發現，當速度模型比較準確時，在斷層和儲層附近成像效果較好，而如果偏移速度不準確，由于斷層和沉積砂體反射波復雜，其速度擾動較大，最終偏移剖面變化程度較大，會使成像深度不準確，造成繞射波收斂不歸位，很容易降低信噪比，也會為之后的工作帶來較大難度。

二，面向目標進行觀測系統設計

在陡坡帶地質模型中，我們重點勘探的目標是小砂體等微幅構造地質。因此，在采集系統準確性，有效性上是十分關鍵的指標，我們分別采取不同的道間距，比如5米，10米，15米，20米，對速度模型進行目標區照明分析結果發現，當道間距為5到15米范圍內時，向下傳播量能量較強，而處于20米的道間距時能量比較分散，很難進行目標層成像，因此相對來說采取較小的道間距能夠提升復雜構造數據收集的分辨率。然而，5到15米的道間距對后期偏移效果幾乎是一致的。總體來看，要想取得橫向上分辨為10到20米的微幅構造，可以選取的道間距范圍為十到15米。

從目標場控制照明來確定最優的激發范圍，根據地震波傳播原理，我們發現目標層界面均勻分布，震源產生的地震波到達地面，根據地面不同位置所接收到的能量強弱來選擇合適的地表激發地震波位置，進而能夠對目標層建面達到理想照明狀態，當地面接收地震波能量越強，位置激發對該目的層界面照明越有優勢。因此可以利用波場上傳照明來確定勘測目標地面最優化的激發范圍。在波場上傳時，我們同樣可以利用單程波方程和雙程波來計算地震波。雙程波適合于地震波實際傳播，然而這種從數學角度上來看，計算效率低，而采用單程波方程的計算方式雖然數據比較相似，然而在精確度上顯著降低，但效率高。從實驗結果發現，在目的層比較深，地表觀測孔徑受到限制的情況下，利用這兩種方法來計算地震波傳播沒有太大差異，因此，我們可以采用單程波方程來計算深部目的層激發地震波在地面上的能量分布。

在本次研究中，我們選擇陡坡帶斷面水平為4到12米，共計，8000米的范圍作為勘探區域。根據實驗發現，在確定最優炮點范圍內共計382炮激發過程中，為了能夠使目標照明較強，在確定的最優炮點范圍共569炮激發，這種情況下選定目標照明效果較弱，為進一步確定最優的激發范圍，我們分別利用最優炮點范圍內激發382炮數據以及確定最優炮點范圍內569套數據進行疊加深度偏移。結果發現，利用確定最優激發的382炮地震數據疊前深度偏移，這種情況下目的層成像效果較好，而且陡坡帶上的小砂體成像清晰，而利用后者來說，這種方法在目標范圍內成像模糊，選定目標內的緩坡帶斷面上的小砂體幾乎無法成像。從數據處理結果上來看，能夠證明選定最優激發范圍的準確性。

小 結

在本次研究中，我們以斗破大地形模型為研究對象進行照明技術分析，考慮入射、反射的雙層地下分方向照明，最終形成了對勘區二次采集觀測系統優化設計。

參考文獻

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