復(fù)雜山地地震采集接收技術(shù)探討

高 翔

(勝利石油管理局地球物理勘探開發(fā)公司 山東東營(yíng))

復(fù)雜山地地震采集接收技術(shù)探討

高 翔

(勝利石油管理局地球物理勘探開發(fā)公司 山東東營(yíng))

川東砂泥巖區(qū)屬于高信噪比地區(qū),勘探目標(biāo)以巖性-構(gòu)造復(fù)合圈閉為主,對(duì)地震資料的要求為高能寬頻。針對(duì)南方山地復(fù)雜的地表?xiàng)l件,從干擾波的特點(diǎn)入手,提出了基于壓制高頻噪音的檢波器組合方式,以及基于提高與大地耦合程度的檢波器耦合技術(shù),從而確定適合南方山地的檢波器組合和耦合方式,有效的提高了地震資料的有效頻帶。

檢波器;高頻噪音;組合;耦合

0 引 言

南方山地表層地震地質(zhì)條件較為復(fù)雜,地形起伏大,存在陡崖、陡坎、陡坡、半邊山、山前破碎帶、滑坡、巖石裸露及破碎地區(qū)、薄表土區(qū)、植被密集區(qū)及表土相對(duì)較厚的農(nóng)作物地區(qū)等各種地形,激發(fā)接收條件變化大。而在川東地區(qū),勘探目標(biāo)以巖性-構(gòu)造復(fù)合圈閉為主,對(duì)地震資料的要求為高能寬頻。因此,要提高地震資料的分辨率、信噪比、保真度和成像精度,不但對(duì)激發(fā)方面提出更高的要求,在接收方面更要采取基于寬頻帶低失真的接收技術(shù)。在接收方面,經(jīng)過(guò)多年的勘探實(shí)踐,在檢波器組合和耦合方面逐漸形成適應(yīng)于南方復(fù)雜山地的技術(shù)和工藝系列。

1 基于壓制高頻噪音的檢波器組合方式

依據(jù)李慶忠院士提出的經(jīng)驗(yàn)公式,根據(jù)VSP測(cè)井資料建立南方山地的地層吸收衰減模型,如圖1所示,從圖1中可以看出主要目的層需保護(hù)頻帶,考慮大地吸收衰減因素、地表非一致性影響等其它因素,認(rèn)為需保護(hù)的頻帶大致為120 Hz～130 Hz[1]。

1)組合基距要考慮保護(hù)主要目的層的最高頻率

圖1 南方山地不同目的的層吸收衰減曲線

組合系統(tǒng)具有方向效應(yīng)、統(tǒng)計(jì)效應(yīng),還有平均效應(yīng)和相關(guān)效應(yīng)。我們希望獲得需要的方向效應(yīng)、高的統(tǒng)計(jì)效應(yīng),盡可能小的相關(guān)效應(yīng)和平均效應(yīng),這是選擇組合參數(shù)的基本原則。根據(jù)組合方向頻率特性公式[2]:以飛三段目的層為例,計(jì)算出不同組合基距對(duì)高頻的截止頻率,并完成圖2?？梢钥闯?采用6 m以內(nèi)的組合基距對(duì)123 Hz以內(nèi)的有效反射無(wú)壓制,12 m的組合基距則開始對(duì)86 Hz的有效反射有所壓制。

2)組合的目的在于壓制隨機(jī)噪音中中高頻成分

(1)對(duì)線性干擾壓制的討論

組合壓噪時(shí),原則上組內(nèi)距要大于該地區(qū)隨機(jī)干擾的相關(guān)半徑;組合基距大于規(guī)則干擾波的波長(zhǎng),才能對(duì)規(guī)則干擾波或隨機(jī)干擾進(jìn)行壓制。該區(qū)激發(fā)產(chǎn)生的伴生或次生干擾,主要是線性干擾,具有干擾能量強(qiáng),速度范圍廣的特點(diǎn)。例如通過(guò)XH地區(qū)的干擾波調(diào)查,主要線性干擾是兩組面波,第一組面波的視速度為1 900 m/s,視頻率17 Hz,視波長(zhǎng)111 m。第二組面波視速度為1 300 m/s,視頻率11 Hz,視波長(zhǎng)11 8m,針對(duì)以上兩種線性干擾,在南方山地地表?xiàng)l件下,這一點(diǎn)是非常難實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)從圖2的結(jié)論可知,采用過(guò)大的組合基距會(huì)對(duì)有效波的高頻段產(chǎn)生壓制,因此,組合壓噪的目標(biāo)應(yīng)是環(huán)境干擾中的中高頻成分。

圖2 飛三段目的層不同組合基距下組合頻率特性曲線

(2)采用小組合壓制隨機(jī)高頻噪音

利用組合壓制高頻干擾,同時(shí)還要考慮到要保護(hù)的有效波最高頻率。高頻干擾一般傳播的距離比較短,其速度只是相當(dāng)于直達(dá)波的速度,對(duì)于南方山地來(lái)說(shuō),表層直達(dá)波的速度一般在600 m～1 000 m的范圍內(nèi),對(duì)于壓制120 Hz以上的高頻干擾(考慮要保護(hù)的最高頻率為120 Hz),視波長(zhǎng)僅為5 m～8 m,因此,要采用較小的組合基距來(lái)壓制高頻干擾。

在XH地區(qū)對(duì)四種不同組合形式進(jìn)行了試驗(yàn),從組合響應(yīng)分析來(lái)看,圓形組合和一串矩形組合也是主要對(duì)120 Hz以上的頻率成份能夠進(jìn)行有效壓制,線性組合(基距為22 m)對(duì)60 Hz的頻率成份就有壓制,不利于高分辨率采集。從實(shí)際資料頻率分析看,如圖3所示,一串和兩串線性組合頻帶最窄,說(shuō)明符合理論分析,因此采用小矩形面積組合有利于壓制各個(gè)方向的高頻干擾,并能夠保護(hù)高頻有效成份。

圖3 XH地區(qū)不同組合形式頻率及信噪比分析

2 基于提高與大地耦合程度的檢波器埋置方式

在接收介質(zhì)方面,復(fù)雜山地具有自身突出的特點(diǎn):接收介質(zhì)類型多,差異大;接收介質(zhì)在縱橫向變化快。目前比較成熟有效的方式是因地制宜采取多種方式進(jìn)行接收,目標(biāo)是提高耦合諧振頻率。

通過(guò)南方復(fù)雜山地幾年的實(shí)踐和研究,檢波器與大地耦合上形成如下的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):

1)選擇諧振頻率高的耦合介質(zhì)是南方復(fù)雜山地檢波器耦合的指導(dǎo)原則。

2)通過(guò)改變耦合介質(zhì)來(lái)提高諧振頻率是改善南方復(fù)雜山地接收條件的有效手段。

3)良好的檢波器耦合是由沿檢波器尾錐的切力決定的,差的檢波器耦合特性是由其重力耦合來(lái)確定的。

4)同一介質(zhì)耦合諧振頻率與含水量有關(guān),在一定范圍內(nèi),含水量越大,諧振頻率越高,但在含水量飽和時(shí),如沼澤地,諧振頻率又會(huì)降低。

根據(jù)以上取得的認(rèn)識(shí),制定了在南方復(fù)雜山地條件下檢波器埋置的三項(xiàng)基本原則:

1)檢波器尾錐插入致密的大地介質(zhì);

針對(duì)復(fù)雜山地表層條件,主要是針對(duì)諧振頻率低的介質(zhì),改換耦合介質(zhì)的方式提高耦合諧振頻率,使諧振頻率與耦合介質(zhì)的諧振頻率達(dá)到最佳的耦合。

2)增大檢波器外殼與大地介質(zhì)的接觸面積;

通過(guò)挖坑填實(shí)埋置的方法,將檢波器外殼與大地做到全方位的緊密接觸,做到整個(gè)檢波器與大地的震動(dòng)同步,盡量使大地介質(zhì)的振動(dòng)被檢波器無(wú)畸變地接收下來(lái)。

3)提高檢波器與大地介質(zhì)接觸的“牢固度”;

良好的檢波器耦合是由作用到檢波器尾錐上的切力所決定,所以提高牢固度就是利用不同的耦合方式增加檢波器與大地介質(zhì)的摩擦力,保證檢波器與耦合介質(zhì)一起振動(dòng)。

根據(jù)以上的耦合原則,在南方山地的檢波器耦合方面進(jìn)行了大量的探索,并取得了良好的效果,形成了一系列成熟的耦合技術(shù),列舉幾個(gè)效果明顯的例子。

例1:去除浮土將檢波器插入致密的硬土中,也是有利于提高諧振頻率,如圖4所示。

例2:以粘土換散沙。在散沙分布區(qū)域,挖坑填上粘土夯實(shí),改變耦合介質(zhì)的密度,提高諧振頻率,可以看出埋置介質(zhì)為粘土的檢波器耦合明顯要好于沙,不同埋置介質(zhì)對(duì)比如圖5所示。

例3:在巖石出露區(qū),通過(guò)采用土堆插放,電鉆打眼的方式減弱了出現(xiàn)的高頻干擾,如圖6所示。

圖4 松散表層土區(qū)域不同埋置方式對(duì)比

圖5 不同埋置介質(zhì)對(duì)比

圖6 通過(guò)改變耦合效果形式可以改善高頻干擾

例4:干裂稻田-去除干裂的表層埋置

由于干裂的稻田表層與大地存在明顯的分層(或分離)現(xiàn)象,而檢波器埋置在表層上,間接地造成了檢波器與大地不能很好地耦合。去除干裂的表層埋置,使檢波器與大地牢固真實(shí)地耦合,改善該類地區(qū)的接收效果,如圖7所示。

3 結(jié) 論

1)在南方山地的地震勘探中,堅(jiān)持一定組合基距的小組合接收,是壓制高頻噪音,保護(hù)有效頻段的有效接收方式;

圖7 干裂稻田埋置效果對(duì)比

2)基于提高耦合諧振頻率的復(fù)雜山地因地制宜檢波器耦合技術(shù)有效的提高山地高精度地震采集的接收效果。

[1] 李慶忠.地震高分辨率勘探中的誤區(qū)與對(duì)策[J].石油地球物理勘探,1997,32(4)

[2] 陸基孟,等.地震勘探原理[M].東營(yíng):石油大學(xué)出版社,2001

[3] 鄧志文.復(fù)雜山地地震勘探[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006

Investigation of seismic acquisition receiving technology in Complex mountainous.

Gao Xiang.

The sand shale area in east of Sichuan province is a high signal-to-noise area.The main exploration aim is litho structural combination traps.The seismic data is high in energy and broad band.For the complex condition of South Mountain and the characteristics of the interference wave;a Geo-phone combinative method is introduced based on controlling high frequency noise.The combination and coupling methods of the Geo-phone suitable in the South Mountain area are determined to improve technology of a Geo-phone coupling with the ground.It turns out that this technology help to improve the valid frequency band of the seismic data.

Geo-phone;high frequency noise;combination;coupling

P631.4+2

B

1004-9134(2011)04-0064-03

高 翔,男,1969年生,工程師,1990年畢業(yè)于涿州石油物探學(xué)校工程測(cè)量專業(yè),現(xiàn)在勝利石油管理局地球物理勘探開發(fā)公司南方項(xiàng)目部從事野外生產(chǎn)管理工作。郵編:257100

2011-03-18編輯高紅霞)

PI,2011,25(4):64～66

·方法研究·