高精度三維采集技術(shù)在江漢水網(wǎng)地區(qū)的應(yīng)用

周芝旭，姚本全，劉國雄

（中國石化石油工程地球物理有限公司江漢分公司，湖北 潛江433119）

引 言

江漢平原是在古凹陷的基礎(chǔ)上，由長江、漢江及其支流流經(jīng)此處經(jīng)過多次洪積、湖積和三角洲沉積等組成的近代平原［1］，位于湖北省的中南部。江漢油田主要的開發(fā)區(qū)塊在江漢平原，經(jīng)過近40年的勘探開發(fā)，油田的大部分地區(qū)經(jīng)歷了二維、三維多次地震采集工作，對地下地質(zhì)構(gòu)造有了較清楚的認(rèn)識。江漢平原主要分布有長江、漢水、東荊河等河流，因防汛等工作的需要，沿主要河流地表修筑有堤壩。由于地表?xiàng)l件和采集設(shè)備的限制，特別是長江和漢水的影響，在原有采集的地震剖面上，沿長江和漢水的地方，淺層總會留下較大的缺口。

近年來，隨著采集設(shè)備的更新，如428地震采集儀、空氣槍的應(yīng)用，物探技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，特別是高精度三維采集技術(shù)的全面推廣應(yīng)用，為老油田增儲上產(chǎn)提供了技術(shù)保障，對原有的一些勘探禁區(qū)，也可以進(jìn)行精細(xì)的地震資料采集工作，對油藏進(jìn)行精細(xì)的刻畫。

2008－2010年，江漢油田沿潛北斷裂帶先后部署了馬王廟、潛北、潭口等三個(gè)區(qū)塊的高精度三維地震勘探工作，三個(gè)區(qū)塊均跨越漢水；2011年春和2012年冬－2013年春，又在江陵凹陷分別部署了橫跨長江的資北、金家場高精度三維勘探。中石化地球物理公司江漢分公司承擔(dān)了所有地震資料采集任務(wù)，采用了炸藥激發(fā)、可控震源、水炮、空氣槍等各種類型的震源，累計(jì)完成采集工作量近90 000炮，1 000多平方釋放千米，積累了豐富的采集經(jīng)驗(yàn)，形成了一套適合陸上不同類型震源聯(lián)合采集的地震采集技術(shù)，本文以資北高精度三維勘探為例進(jìn)行介紹。

1 基于地理信息系統(tǒng)的炮檢點(diǎn)優(yōu)化施工技術(shù)

資北位于湖北省荊州市境內(nèi)，部署滿覆蓋面積172 km2，施工面積459.75km2。從資北高精度三維地表地形衛(wèi)星圖（見圖1）可以發(fā)現(xiàn)，工區(qū)地表主要為平原水網(wǎng)，長江斜穿工區(qū)西部，長江水域?qū)?km～4km、面積約29.41 km2；長江兩岸大堤禁炮區(qū)1km，禁炮區(qū)面積33.5km2。對于長江水域部分，不能擺放檢波器，可以在水深2m～4 m以上的地方布設(shè)空氣槍激發(fā)點(diǎn)。在禁炮區(qū)范圍內(nèi)，因?yàn)榉姥窗踩脑?，不能鉆井進(jìn)行井中炸藥激發(fā)，只能采用可控震源作為激發(fā)源，可以擺放檢波器。

由于長江水面與禁炮區(qū)的不規(guī)則性，造成空氣槍點(diǎn)位、震源點(diǎn)位、檢波點(diǎn)位的分布沒有規(guī)則，同時(shí)，由于空置的點(diǎn)位較多，造成地下覆蓋次數(shù)變化較大，部分地方出現(xiàn)空缺；為了達(dá)到高精度采集要求，保證全面獲取相應(yīng)的地震資料，在設(shè)計(jì)過程中，采用基于地理信息系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，在地理信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際測量數(shù)據(jù)，對炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)進(jìn)行了全面優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖1 資北高精度三維地表地形衛(wèi)星圖

主要特點(diǎn)包括三方面:

1）換線改樁方法增加接收道數(shù)

充分利用排列線間的空間，增加排列線，也就是在原有相鄰的排列線之間，以道間距為單位，將排列線插入到正常的排列線之間，增加了接收的道數(shù)。

2）多震源互補(bǔ)

充分利用禁炮區(qū)和長江水域可以施工的點(diǎn)位，采取大噸位的可控震源（M－28）和容量較大的空氣槍激發(fā)，用以補(bǔ)充禁炮區(qū)的井炮點(diǎn)。同時(shí)，對部分空缺的檢波點(diǎn)，采用以炮補(bǔ)道的方法進(jìn)行補(bǔ)充。

3）多束總體設(shè)計(jì)，分區(qū)分步實(shí)施

利用基于地理信息系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件對炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)進(jìn)行總體優(yōu)化設(shè)計(jì)，在增加淺層覆蓋次數(shù)，保證覆蓋次數(shù)均勻的條件下，確定增加的排列道數(shù)、全區(qū)井炮點(diǎn)位、禁炮區(qū)可控震源及水域部分的激發(fā)點(diǎn)位。為了提高施工效率，在全部井炮與震源點(diǎn)施工完成后，集中施工長江中的空氣槍，采取單束拓寬排列線接收施工方案。由于先前的整體設(shè)計(jì)，避免了可能出現(xiàn)的后續(xù)質(zhì)量問題。

圖2是全區(qū)炮點(diǎn)排列分布與滿覆蓋次數(shù)圖。從圖可見，激發(fā)點(diǎn)分布比較均勻，很好地利用了江中沙洲設(shè)計(jì)激發(fā)點(diǎn)和排列，長江兩岸變線改樁設(shè)計(jì)合理，適當(dāng)?shù)卦黾恿私邮盏罃?shù)。滿覆蓋次數(shù)基本在60次以上，最高242次，滿足設(shè)計(jì)要求，江中空道處的覆蓋次數(shù)部分地方達(dá)到了200次左右。

圖2 全區(qū)炮點(diǎn)排列分布圖與滿覆蓋次數(shù)

2 不同類型震源匹配處理技術(shù)

正如前面所述，在長江和漢水等不利施工區(qū)域中進(jìn)行地震采集時(shí)，采用了井炮、可控震源等作為激發(fā)源。由于井炮、可控震源具有不同的子波特征，井炮子波是最小相位，在記錄上初至是負(fù)極性起跳；而震源是零相位子波，初至是正極性起跳，子波波形在相位上存在明顯的差異（見圖3）。在資料處理過程中，不同形態(tài)的子波進(jìn)行疊加處理，可能會影響疊加效果。因此，在地震資料處理時(shí)，就必須要分別對待，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，把不同子波特征的地震資料做匹配處理。

圖3 左為可控震源子波特性，右為井炮子波特性

圖4是經(jīng)過匹配濾波和反褶積后子波自相關(guān)圖，從圖中可見，可控震源與井炮子波基本一致。

圖4 子波匹配后的震源子波與井炮子波

3 資料效果分析

通過采用井炮、可控震源與空氣槍等不同震源聯(lián)合施工，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)觀測系統(tǒng)，以適應(yīng)不同地表?xiàng)l件，有效地減少了剖面的缺口，基本上保證了淺層資料的完整性；在子波分析的基礎(chǔ)上，消除了不同類型震源子波的差異，保證了一致性，不同類型震源激發(fā)的資料可以一起進(jìn)行處理，資料品質(zhì)較好。

圖5是一條典型的過江剖面，中間方框部分是井炮、空氣槍和可控震源激發(fā)資料經(jīng)過處理而成，剖面淺層缺口在500ms附近，對主要目的層沒有影響，優(yōu)化設(shè)計(jì)觀測系統(tǒng)后，有效減小了長江段剖面缺口，剖面資料信噪比高，反射能量強(qiáng)，剖面波組特征清晰，主要目的層層間信息豐富，能較好地完成地質(zhì)任務(wù)。

圖5 過江剖面：井炮（Ⅰ）、震源（Ⅱ）、空氣槍（Ⅲ）

2012年冬－2013年春，中石化地球物理公司江漢分公司在江陵凹陷金家場三維地震資料采集過程中，針對金家場三維跨越長江的特點(diǎn)，采用本文中所述方法，通過井炮、可控震源，空氣槍3種震源相結(jié)合，采集資料質(zhì)量大幅提高，過江部分缺口明顯減少。

圖6是金家場三維新采集地震資料疊加剖面inline 1736線和老測線96－629線的偏移剖面的對比圖。

圖6 金家場三維地震資料采集對比圖

圖6中，兩條剖面處于相同的位置，只是采集的時(shí)間與采用方法有差異，新采集的剖面為現(xiàn)場的處理剖面，96－629測線剖面為偏移處理剖面。

從圖6中可見，新剖面較老剖面波組特征明顯，信噪比高、連續(xù)性好，過江部分缺口明顯減少，淺層資料的缺口控制在0.6s以內(nèi)。

4 認(rèn)識與結(jié)論

1）采用不同震源聯(lián)合施工并優(yōu)化采集方法，是解決江、河水網(wǎng)地域禁炮區(qū)地震勘探的有效方法。

2）基于地理信息系統(tǒng)的三維觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，是復(fù)雜地段采集工作的技術(shù)關(guān)鍵。換線改樁、以炮補(bǔ)道方法可以有效地減少采集空缺區(qū)，增加淺層的覆蓋次數(shù)，保證目的層資料不受影響。

3）不同類型的震源子波存在差異，采用子波匹配技術(shù)措施可以有效地消除差別，使不同類型的子波進(jìn)行聯(lián)合處理，地震資料的品質(zhì)不受影響，通過對剖面分析，地震剖面信噪比高，反射層次豐富，連續(xù)性較強(qiáng)。

4）對復(fù)雜地段進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、分段施工是保證采集質(zhì)量，提高效率的重要措施。

［1］戴世昭.江漢鹽湖盆地石油地質(zhì)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1997.

［2］陸基孟.地震勘探原理［M］.東營:石油大學(xué)出版社，1980.