黃瓜峁-茫東-黃石地區寬線二維地震采集技術探討

朱 波, 熊業剛， 吳劍鋒， 周錦鐘， 李 祥，張惠瑜

(中國石油 青海油田分公司勘探開發研究院,敦煌 736202)

0 引言

圖1 新老剖面對比

為了提高資料品質，該區采用了基于高密度理念的寬線二維地震采集方法，大多數資料品質得到較大改善。但在2015年茫東二維項目寬線資料現場處理過程中，新資料品質不如老資料，主體構造淺層形態模糊，如圖1所示。

針對以上問題，筆者從該區地震地質條件、觀測系統設計、資料處理等方面進行系統的分析，并提出了一系列的針對性技術措施，取得了較好的應用效果，并針對該區域地震地質特點提出了合理化建議。

1 原因分析

1.1 高陡構造帶成像困難

如圖2所示，若炮檢線距離為S，傾角為θ，與反射層距離為h1和h3，反射波旅行時為t1、t3，時間差值為Δt，界面以上波速為v。在零炮檢距時：

(1)

(2)

通過對該區單炮目的層進行頻譜分析得到主頻f=15 Hz，速度v=3500 m/s，寬線寬度S=120 m，周期為T。計算得到：

代入公式：

經計算θ≈25°達到影響疊加效果的程度。

通過進一步的研究和分析，發現在研究區內構造眾多、不同構造成像質量差異大，高陡構造自西北向東南呈條帶狀分布，且地層傾角通常在40°以上，最大可達到89°。當地層傾角非常大的時候，地震波反射路徑發生劇烈變化，地層獲得地震波反射主要能量非常困難，影響疊加效果。

利用該區某測線地震資料進行地質建模，并且對地質模型進行波動方程正演模擬照明，從圖3可以發現淺層高陡構造會導致照明強度分布及不均勻，且深層照明強度弱，成像困難。

1.2 觀測系統與處理方式的差異

同樣處于高陡構造條帶的新測線資料和老測線資料在資料品質上出現了如此大的差異，另一個主要原因是觀測系統和處理方式不同。

在采集方法上：老測線采用了常規的單線采集方法；新測線采用3S3L寬線觀測系統，該區地層傾角大，測線平行于構造方向，相同CMP點相鄰線時差達到了16 ms，反射波無法同相疊加導致資料品質下降(圖4)。

圖2 垂直測線示意圖

圖3 某測線照明分析

在處理方法上：老測線采用了常規的二維共反射點疊加，新測線采用擴大面元處理，進行共反射面元疊加，將反映地下一定范圍內的一個面元內共深度點的所有信息都利用起來，做“同相疊加”，以提高信噪比。

2 針對性的技術措施

2.1 適度拆分炮點優選激發因素

在高密度寬線二維的條件下，不再追求單炮品質，常規的井炮激發我們確保在投資成本沒有明顯增加的基礎上通過井深拆分、口數拆分的方法對激發因素進行優化[1]。

通過新老資料對比(圖5)，在有條件使用可控震源的區域，考慮采用可控震源施工，并進行臺次拆分，能進一步提高覆蓋次數、增加空間采樣密度，提高復雜構造成像精度。

2.2 采用小道距、小組合接收

在高密度寬線二維的設計過程中，應考慮盡可能的減小道距，增加空間采樣率，以提高資料的分辨率，小道距有利于噪音、有效信號均勻、無假頻采樣，有利于高陡構造成像[2-4]。由圖6可以看出，通過65°地層傾角的模型正演單炮，從10 m、20 m、30 m、40 m道距的F-K譜上可以看到，較小的道距有利于有效信號均勻、無假頻采樣。由圖7可知，從采用不同道距處理的剖面對比來看，較小的道距有利于高陡構造成像。

根據工區噪音特征，針對性設計小組合檢波器接收(圖8)，小組合接收可以防止由于高陡構造地震波視速度與折射波視速度相近落入干擾壓制帶。通過室內處理壓制常規線性干擾波，檢波器組合壓制短波長干擾，提高信噪比[5-6]。

圖4 新測線剖面對比(局部)

圖5 新老剖面對比

圖6 65°傾角模型正演記錄與F-K譜

圖7 實際資料不同道距對比

圖8 小組合接收示意圖及組合響應分析

2.3 優化接收線距

寬線施工時，線束的寬度必須保證地下垂直于測線方向CMP面元寬度內，反射波能夠同相疊加，也就是使橫向面元寬度范圍內的反射時差小于目的層反射周期的1/4，即當Δt<1/4T時，反射波能夠同相疊加，當Δt>1/4T時，反射波不能同相疊加，影響疊加成像[7]。

在高密度寬線二維選擇接收線距時，仔細分析線距與資料信噪比的關系。理論上，接收線距的大小可以從兩個方面對寬線觀測系統起到作用[8]：①對地下共疊加反射點的橫向距離起到控制作用，隨著線距的增大共疊加線的長度增加，對地下一些細微的構造細節起到模糊和平滑作用，會降低地震資料的分辨率，提高信噪比；②對近地表的噪聲起到壓制作用，隨著線距的增加，壓制噪聲的效果會更好，尤其是壓制側面傳播的干擾，資料信噪比有所提高[9]。結合觀測方位，線寬要保證面元內反射軸能夠同相疊加。

從圖9～圖11可以看出，垂直構造方向觀測，通過寬線能夠提高有效覆蓋，有利于陡傾角成像；沿構造方向觀測，寬線采集未提高陡傾角成像效果。針對區域構造特點，寬線采集時應適當縮小與構造方向平行測線的接收線距[10]。

2.4 合理選取橫向面元大小

圖9 寬線觀測示意圖

圖10 垂直構造測線剖面對比(局部)

圖11 平行構造測線剖面對比(局部)

圖12 不同觀測系統示意圖

圖13 新測線剖面對比

寬線地震勘探是介于二維和三維地震勘探之間的一種技術方法[11]，在資料處理過程中，可以采用二維或三維處理方法，三維的處理方法就是在橫向上面元細化[12]，如圖12所示。通過利用三維的處理方法對新測線重新處理，剖面品質明顯改善，淺層構造形態更清晰，同相軸更為連續(圖13)。

3 認識與建議

寬線測線方向與地層傾向垂直，地層傾角較大，線距設計的又比較寬時，處理時采用小面元的處理方法，是保證中淺層同向疊加的有效辦法，但是要對測線的觀測系統、構造形態、資料主頻等做詳細分析，根據目的層埋深選擇橫向上合適大小的面元。在淺層復雜構造區，雖然測線方向與地層傾向垂直，且地層傾角較大時，適度減小寬線線距，不同線間時差小，能夠保證淺層資料同相疊加，也可以使用三維細分面元的方法進行資料處理。

在黃瓜峁-茫東-黃石這樣地層傾角較大的地區，強化采集方法(提高覆蓋次數等)對資料品質的提高有限，要解決該地區地震資料成像問題，還需在結合地質特點的情況下優化觀測系統和資料處理方法。要徹底解決黃瓜峁-茫東-黃石地區的地震資料成像問題，在勘探確實需求，投資允許的情況下，應當考慮采用高密度寬方位的三維地震采集方法。