塔里木盆地順托果勒南區(qū)塊地震接收技術(shù)研究

胡 嘯，張政威，杜 衡，王 棟，顏曉霞，楊 軍

（1．中國石化地球物理勘探公司河南分公司，河南南陽473132；2．中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院）

塔里木盆地順托果勒南區(qū)塊位于塔中Ⅰ號斷裂帶下盤，順托果勒低隆與古城墟隆起西段的結(jié)合部位，毗鄰滿加爾坳陷成藏系統(tǒng)，處在塔中北東向構(gòu)造帶發(fā)育區(qū)，發(fā)育加里東中期Ⅰ幕（T74面）風化殼溶蝕作用面，具備良好的油氣成藏地質(zhì)條件。但該區(qū)目的層埋藏深，上覆有多套強反射界面，碳酸鹽巖風化殼巖溶儲集體和碎屑巖薄儲層反射能量弱，極易受區(qū)內(nèi)發(fā)育的各種干擾波影響，使得反射資料信噪比低，成像難度較大；同時該區(qū)地表被新近系巨厚松散沙層所覆蓋，地震波在其間穿行時間長、吸收衰減嚴重，使所采集到的原始地震資料信噪比低，不利于后期屬性提取和疊加成像研究。為此，通過表層結(jié)構(gòu)調(diào)查資料的精細解釋，研究了低降速帶不同層速度對沙層吸收衰減影響規(guī)律，并通過逐點設計檢波點組內(nèi)高差，實施組內(nèi)高差可視化監(jiān)控，較好地壓制了地震干擾波，使地震資料采集品質(zhì)得到較大幅度的提高。

1 地震接收技術(shù)

1．1 通過準確界定高速層頂界面，提高表層資料解釋精度

針對高大沙丘，由于壓實作用和含水性差異，使表層速度隨地表深度增大呈逐漸增大趨勢，沙丘越大這種漸變趨勢越明顯〔1〕，從而導致在微測井資料的時距曲線解釋圖上，出現(xiàn)多個速度拐點，影響到高速層頂界面的精確分層。為了準確界定出高速層頂界面，通過研究得出三種界定方法。

1．1．1 虛反射界面界定方法

圖1為一雙井微測井的井口檢波器接收到的抽道波形記錄，橫軸最小刻度值1表示來自激發(fā)井的第一個激發(fā)點，其對應的激發(fā)深度為49 m，縱軸顯示的為各激發(fā)點激發(fā)后的波形記錄，從中可較清楚地看出，距井底第9個激發(fā)點對應的41 m深度處，在記錄顯示上是一個初至拐點，其右側(cè)顯示地震波頻率高，左側(cè)頻率低。這是虛反射影響造成的，在該微測井調(diào)查點地表以小于41 m激發(fā)時，井口接收道既可接收到上行的直達波（由深到淺初值時間漸小），也可接收到經(jīng)虛反射界面反射后的下行波（由深到淺初值時間漸大），所以在波形記錄上出現(xiàn)兩次初至，其交匯點對應的深度界面就是虛反射界面。

圖1 雙井微測井井口抽道記錄顯示

圖2為該雙井微測井的井口檢波器道接收的時距曲線解釋圖件，其解釋成果為高速層頂界面埋深41．4 m，這個解釋成果與虛反射圖上對應的虛反射界面深度41 m誤差較小，兩者成果比較吻合，說明通過雙井微測井的虛反射界面初至拐點分析，可以較好地用來驗證時距曲線的解釋成果，從而準確地界定出高速層頂界面。

圖2 微測井井口檢波器的時距曲線

1．1．2 波形圖界定方法

在表層結(jié)構(gòu)調(diào)查中，由于雙井微測井成本高、施工效率低，難以做到在每個表層調(diào)查點都進行雙井微測井，所以一般采用單井微測井調(diào)查。但在進行資料解釋時，有時僅依靠時距曲線法，難以準確地界定出高速層頂界面，也影響到低降速帶的速度分層。有時同一口微測井資料得出兩個差別較大的解釋結(jié)果，不能滿足微測井資料精細解釋的需要。

為了提高解釋精度，研究結(jié)果表明，對微測井資料進行抽道后所形成的波形記錄、波形的頻率特征，就可較好地分辨出高速層頂界面位置，如圖3所示。橫軸刻度值31表示井中激發(fā)的距離地表第5個激發(fā)點，對應的激發(fā)深度為2 m縱軸為各激發(fā)點對應的記錄波形，從圖上可以較清楚地看出，高速層頂界面應該在2 m附近，由此證明，該點通過時距曲線方法解釋成2層結(jié)構(gòu)比較合理，因此，通過波形圖件〔2〕也可用來準確界定高速層頂界面。

圖3 微測井抽道波形記錄

1．1．3 定量分析界定方法

該方法是依據(jù)微測井調(diào)查資料，將野外采集到的數(shù)據(jù)體由SEG－2格式轉(zhuǎn)化成SEG－Y格式，并借助GRISEIS數(shù)據(jù)處理軟件進行解編，形成一個炮集記錄，然后通過定量分析專用軟件，進行能量分析找出能量拐點，該能量拐點所屬的激發(fā)點深度應對應于高速層頂界面位置，從而也可用來驗證微測井時距曲線解釋成果的合理性。

1．2 通過研究吸收衰減與近地表速度關(guān)系，指導設計組內(nèi)高差

為了研究沙丘吸收衰減規(guī)律與地震采集接收效果之間的關(guān)系，對該區(qū)塊內(nèi)井底接收的微測井資料進行了研究。研究結(jié)果表明，地震波能量衰減與表層速度密切相關(guān)，在高速層（1751 m／s）中衰減較慢，在降速層（765 m／s）中能量衰減較快，在近地表速度較低（403 m／s）的沙層內(nèi)能量衰減最快〔3〕。在小于30 m的低降速層厚度內(nèi)能量衰減近25 dB，而在近地表速度較低的2 m沙層內(nèi)能量衰減近15 dB。

由于塔里木盆地沙漠區(qū)高速層頂界面（沙漠的潛水面）是一個比較平滑的界面，影響速度差異的主要因素是沙丘規(guī)模。若將沙丘高度按20 m為單位劃分為小層，然后計算各層的層速度，就可發(fā)現(xiàn)，如果將檢波器組合分布在沙丘高度為40～60 m的范圍內(nèi)，則沙丘中對組內(nèi)高差起主要作用的層速度為900～1000 m／s，而不是350 m／s的表層速度（圖4）。因此，在對微測井資料進行時距曲線法解釋時，需要對高速層界面以上的速度進行精確的分層，以便更準確地計算組內(nèi)高差范圍。

圖4 平均速度、層速度與沙丘厚度關(guān)系曲線

通過進一步研究該區(qū)沙丘分布形態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)該區(qū)沙丘分布是有規(guī)則的壟狀，不規(guī)則的蜂窩狀或是二者的復合形態(tài)，一般寬約500～4000 m。那么，在計算組內(nèi)高差時，就不能簡單地采用低速層或降速層某一種速度，而應考慮到地震波能量衰減與表層速度密切相關(guān)，經(jīng)研究采用低降速層的平均速度來代入組內(nèi)高差計算公式比較合適。

1．3 逐點設計組內(nèi)高差范圍，提高采集資料品質(zhì)

在計算檢波器組合高差時，由于沙丘的層速度由上而下逐漸增大，所以，隨著檢波器組合中心高度的增加，組內(nèi)高差也在增大，位于沙丘高部位的檢波點可以允許的組內(nèi)高差也在增大，也就是說，在沙丘不同部位的檢波器組合，采用變動的組內(nèi)高差，同樣可以最大限度地達到保護有效波、壓制干擾波的目的〔4〕。這樣在獲得較為精確的表層速度的前提下，通過插值擬合出工區(qū)每一檢波點的表層速度，根據(jù)表層速度與高差的函數(shù)來逐點設計檢波器組內(nèi)高差，算式如下：

式中：Δtmax為同一檢波道內(nèi)高差最大的兩個檢波器之間的時差，s；Δhmax為同檢波道內(nèi)高差最大的兩個檢波器之間的地表高程差，m；Vi為該檢波道近地表速度，m／s；F為主要勘探目的層主頻，Hz；該區(qū)一般取目的層主頻F≤50 Hz，于是根據(jù)表層速度Vi＝（V0＋V1）／2，就可計算出每個檢波道對應的組內(nèi)高差的范圍。式中V0為低速層速度，m／s，V1為降速層速度，m／s。

為方便野外操作，根據(jù)計算出的結(jié)果取整后就可得到各檢波點組內(nèi)高差的范圍（表1）。

表1 各表層速度對應的組內(nèi)高差范圍對應表

1．4 通過實施組內(nèi)高差可視化監(jiān)控，使野外質(zhì)量大幅度提高

由于地震輸入函數(shù)與信號的形狀無關(guān)，與信號到達時間也無關(guān)，只與信號的頻率，以及信號到達組內(nèi)各檢波器的相對時差有關(guān)（組內(nèi)基距、組合點數(shù)和組內(nèi)高差）。因此，對于高大沙丘區(qū)，組合基距越小，組合面積也越小，組內(nèi)高差也就越小。若采用檢波點避高就低，雖然可以避免近地表帶來的先天不足，但所形成的彎線剖面地下反射點離散度高，處理中的偏移難以歸位〔5〕，剖面就不能真實反映地下的地質(zhì)特征。所以，對于沙坡地段一般采用組合圖形的壓縮，而這些壓縮方式一般有2種：一是整體壓縮，即將組合圖形整體縮小，這樣做其壓制頻率得到提高，低頻段全通放，但因野外組合基距變小使壓噪效果迅速減弱，也就幾乎失去了壓制噪音的效果；另一種是只在一個方向壓縮，通過野外試驗驗證和采用分析軟件進行的論證，組合圖形在一個方向壓扁后，壓噪變得不均勻，但壓噪效果依然明顯。由此可見，野外組合原則是，至少在一個方向拉開才能壓制噪音，保證信噪比。而對拉開后的組內(nèi)高差進行監(jiān)控是否超限，常規(guī)方法是目測，這種方式誤差較大，難以實現(xiàn)有效監(jiān)控。為做好這方面的量化控制，研制出一項監(jiān)控組內(nèi)高差是否超限的專用工具，為提高監(jiān)控效果，將兩個輕桿保持豎直向下的前提下，水平方向能夠?qū)χ?，所以實際采用了激光筆、帶有小孔的面板，水平泡等附加設施。通過組內(nèi)高差監(jiān)控儀，就能最大限度地拉開組合基距，達到即保護有效波又壓制干擾成分的目的。

2 應用效果

2012年新疆塔里木盆地順南1井區(qū)三維地震采集工區(qū)內(nèi)，地表全部為沙漠覆蓋，近地表低速層速度265～553 m／s，高速層速度1 600～1 900 m／s，速度變化較大，而沙丘起伏劇烈，厚度變化較大，一般在1．5～81 m之間，從而引起道內(nèi)時間延遲，且該區(qū)發(fā)育有規(guī)則的面波、折射波和線性等干擾波，部分高大沙丘區(qū)存在多次折射波和沙丘鳴震情況。在逐點設計組內(nèi)高差和實施有效監(jiān)控前，由于工區(qū)內(nèi)多種干擾波發(fā)育降低了采集資料的信噪比，對記錄品質(zhì)造成較大影響，單炮記錄上顯示沙丘不同部位目的層同相軸連續(xù)性差別較大，沙丘的半坡和頂部接收效果較差（圖5a）。通過逐點設計組內(nèi)高差并實施量化監(jiān)控后，將組合基距盡可能拉開并保證組內(nèi)高差在嚴格的控制范圍內(nèi)，較好地提高了原始記錄的信噪比，尤其使沙坡地段同相軸連續(xù)性得到明顯的加強（圖5b）。

圖5 逐點設計（a）與采用統(tǒng)一基距單炮對比（b）

3 結(jié)論與認識

（1）高大沙丘區(qū)，檢波器組合具有低通濾波作用，使得地震記錄散射現(xiàn)象嚴重。

（2）組內(nèi)高差專用工具可以精確地監(jiān)控同道高差是否超限，使地震接受質(zhì)量達到了量化控制，可以更好地滿足同向疊加技術(shù)要求。

（3）組內(nèi)高差的極限受地形、地震波波長、信噪比等因素影響。在復雜地區(qū)采用變動的組內(nèi)高差方法，盡管有效波損失的程度會稍大一些，但如果干擾波被壓制的程度更大，那么從提高信噪比的目標來衡量依然值得采用。

［1］胡嘯，張華．麥蓋提1區(qū)塊地震采集技術(shù)及應用［J］．石油地質(zhì)與工程，2012，26（2）：24－26．

［2］陸基孟．地震勘探原理［M］．山東東營：石油大學出版社，1993：121－123．

［3］魏繼東，李慶忠．檢波器組內(nèi)高差對高頻信息壓制的理論分析［J］．石油地球物理勘探，2007，（5）：78－80．

［4］徐峰，熊軍．復雜地區(qū)檢波器組合高差限制分析［J］．西南石油大學學報（自然科學版），2009，31（3）：56－58．

［5］張偉，蔡加明．塔里木盆地塔中沙漠區(qū)高分辨率地震勘探效果［J］．中國石油勘探，2007，（3）：86－89．