松遼盆地東北緣高密度寬線觀測(cè)系統(tǒng)試驗(yàn)研究

潘家智（中國(guó)石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司研究所）

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松遼盆地東北緣高密度寬線觀測(cè)系統(tǒng)試驗(yàn)研究

潘家智
（中國(guó)石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司研究所）

摘要小型斷陷盆地?cái)嘞輰邮撬杀钡貐^(qū)主要的勘探目標(biāo)層，但該目標(biāo)層地震資料信噪比低，成像效果差，因此進(jìn)行了高密度寬線的攻關(guān)試驗(yàn)?；诟呙芏葘捑€資料，采用波場(chǎng)分離技術(shù)進(jìn)行觀測(cè)系統(tǒng)的退化分析，分析了不同覆蓋次數(shù)、不同炮、道密度對(duì)噪聲能量和有效反射能量的影響，分析結(jié)果表明，不同覆蓋次數(shù)條件下，炮、道密度的改變對(duì)噪聲的壓制效果不同，但單純依靠觀測(cè)方式的優(yōu)化來(lái)壓制噪聲的效果是有限的。通過(guò)退化分析確定了斷陷層成像的炮道密度，在此密度基礎(chǔ)上形成了有效的觀測(cè)方式，改善了斷陷層的成像效果。圖7表4參6

關(guān)鍵詞高密度寬線斷陷層炮道密度退化分析

0　引言

寬線觀測(cè)技術(shù)在山前帶、巨厚黃土塬、南方復(fù)雜山地等低信噪比地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了較好的效果[1-4]。它是一種特殊的三維觀測(cè)技術(shù)，寬線觀測(cè)大幅度提高覆蓋次數(shù),通過(guò)鄰道疊加增加了道集內(nèi)不同傳播路徑,減少了噪聲的相干性,改善了壓噪效果。在勘探程度較低的探區(qū)，一般采用觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)冗余度比較高的寬線觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行段試驗(yàn)或線試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際采集資料進(jìn)行不同觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)的后評(píng)估，選擇能夠完成地質(zhì)任務(wù)的、經(jīng)濟(jì)的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，該過(guò)程即為退化分析。從已發(fā)表的相關(guān)寬線采集文章來(lái)看[1-4]，基本是以技術(shù)介紹和采集效果為主，對(duì)退化分析的研究相對(duì)較少，筆者通過(guò)對(duì)松北地區(qū)高密度寬線采集資料分析，探討退化分析的認(rèn)識(shí)與體會(huì)，為寬線觀測(cè)系統(tǒng)的分析提供參考依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

松北區(qū)塊處于中國(guó)大型含油氣的松遼盆地的東北部盆緣地帶，屬于東南隆起區(qū)和東北隆起區(qū)的一部分，存在油氣聚集成藏的可能性，具有良好的油氣勘探前景。但該區(qū)表層條件和地下構(gòu)造復(fù)雜，地震勘探面臨諸多難題。

表層方面：存在湖積、洪積和沖洪積等多種沉積類(lèi)型各向異性特征明顯，造成單炮品質(zhì)多變，線性噪聲非常發(fā)育，信噪比低。

深層方面：該區(qū)經(jīng)歷了斷陷、坳陷兩個(gè)發(fā)育階段，在松北地區(qū)形成了一系列坳陷層厚度薄、斷陷層地層殘缺不全的小型斷陷，斷陷層是本區(qū)油氣勘探的主要層系，而斷陷層及基底深大斷裂發(fā)育，地層傾角大，波場(chǎng)復(fù)雜，反射能量偏弱，成像效果差。

針對(duì)以上，為提高斷陷層的信噪比和成像效果，進(jìn)行了高密度寬線的攻關(guān)試驗(yàn)（表1），通過(guò)高密度的炮檢點(diǎn)、高覆蓋次數(shù)來(lái)提高斷陷層的信噪比和成像效果，我們以此高密度觀測(cè)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化分析，從而選擇適合的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)。

表1　高密度寬線觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)一覽表

2　分析思路

思路一：在主要分析參數(shù)方面，采用小道距有利于對(duì)波場(chǎng)進(jìn)行充分采樣；采用了5340 m的最大炮檢距，有利于深層復(fù)雜構(gòu)造的成像和速度分析，經(jīng)分析是合理的，不再進(jìn)行詳細(xì)闡述，主要是針對(duì)覆蓋次數(shù)和不同觀測(cè)方式進(jìn)行分析。

思路二：進(jìn)行退化分析一般是以信噪比的對(duì)比為主，信噪比估算方法經(jīng)常采用的是頻譜估算法[5]。但這種方式?jīng)]有考慮有效頻帶內(nèi)的噪聲，不能有效反映信噪比的變化，因此，退化分析采用波場(chǎng)分離技術(shù)，利用信號(hào)和噪聲視速度不同的特性，采用F-K域?yàn)V波和自適應(yīng)面波壓制的辦法對(duì)資料進(jìn)行線性噪聲和面波壓制，將被壓制的線性噪聲和面波數(shù)據(jù)做為噪聲能量，將去噪后的剖面作為有效能量，以此分析不同觀測(cè)參數(shù)和觀測(cè)方式對(duì)有效波和噪聲能量的影響。

3　觀測(cè)系統(tǒng)退化分析

3.1覆蓋次數(shù)分析

覆蓋次數(shù)是影響疊加剖面信噪比的關(guān)鍵因素，信噪比隨覆蓋次數(shù)的增加而逐步提高，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，信噪比改善幅度變小[5]。遵循因素盡量單一的原則，按照不同炮點(diǎn)距、不同組合方式抽取不同覆蓋次數(shù)的觀測(cè)方式，進(jìn)行剖面的對(duì)比分析，不同覆蓋次數(shù)所對(duì)應(yīng)的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)如表2所示。

表2　不同覆蓋次數(shù)的觀測(cè)參數(shù)一覽表

圖1是淺層和深層噪聲能量、有效反射能量隨覆蓋次數(shù)變化的曲線，首先可以看出，淺層的噪聲能量大于有效能量，且能量值較深層低，通過(guò)單炮資料和觀測(cè)系統(tǒng)屬性分析，之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要是由于單炮淺層的有效能量低于深層有效能量，而引起這種現(xiàn)象的主要原因則是淺層的有效覆蓋次數(shù)遠(yuǎn)低于中深層。

圖1　淺層（a）和中深層（b）噪聲能量與有效反射能量隨覆蓋次數(shù)變化的曲線

無(wú)論淺層還是中深層，有效能量和噪聲能量均隨覆蓋次數(shù)的增加而增加，噪聲能量近似于小斜率的線性增加，有效反射能量呈非線性增加。在覆蓋次數(shù)小于400次范圍內(nèi)，有效能量增幅大于噪聲能量增幅，而大于400次后，有效能量增幅接近噪聲能量增幅。實(shí)際資料的對(duì)比（圖2）也證明了這一點(diǎn)，覆蓋次數(shù)544次和816次相比，信噪比改善幅度減小。

圖2　不同覆蓋次數(shù)的純波剖面

3.2炮檢點(diǎn)貢獻(xiàn)分析

以上分析說(shuō)明，覆蓋次數(shù)達(dá)到400次左右，觀測(cè)系統(tǒng)的壓噪能力基本接近極限。那么在這個(gè)范圍內(nèi)，炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)所起到的作用有多大？首先采用68次、136次和204次三種覆蓋次數(shù)為基準(zhǔn)，分析接收線和激發(fā)線的變化（表3）對(duì)噪聲和有效能量的影響。

表3　炮檢點(diǎn)貢獻(xiàn)觀測(cè)方式分析一覽表

圖3　增加接收線和增加炮點(diǎn)對(duì)噪聲能量（a）和有效能量(b)的影響分析曲線

由圖3a可以看出，68～136次之間，增加接收線噪聲能量增幅大于增加炮線，而隨著覆蓋次數(shù)增加，增加接收線的噪聲增幅趨勢(shì)變緩，而隨著炮線增加噪聲能量增長(zhǎng)趨勢(shì)變陡，因此，在68～204次范圍內(nèi)，增加炮線有利于壓制噪聲能量，這是由于本區(qū)表層的非均質(zhì)性，炮間噪聲特征參數(shù)差異大，有利于通過(guò)疊加進(jìn)行壓制，增加接收線接收相同炮點(diǎn)激發(fā)產(chǎn)生的噪聲，差異小，不利于通過(guò)疊加壓制。

有效能量曲線顯示（圖3b），通過(guò)增加炮線，覆蓋次數(shù)在68～204次范圍內(nèi)，有效能量要高于增加接收線的能量，但能量值比較接近。綜合分析，在68～204次范圍內(nèi)，增加炮點(diǎn)有利于壓制噪聲，提高信噪比。

而隨著覆蓋次數(shù)的增加，當(dāng)覆蓋次數(shù)達(dá)到272次（圖4a），增加炮點(diǎn)造成噪聲的能量大于增加接收線增加的噪聲，而有效能量隨著覆蓋次增加數(shù)的提高而趨于一致。覆蓋次數(shù)達(dá)到408次，炮和線的改變對(duì)噪聲和有效能量的影響沒(méi)有差異（圖4b）。

圖4　相同覆蓋次數(shù)不同炮、線組合方式對(duì)噪聲和有效能量影響分析

圖7綜合顯示了不同覆蓋次數(shù)下不同炮、線組合對(duì)噪聲和有效能量影響，可知不同炮、線組合對(duì)噪聲能量影響差異較大（圖5a)，對(duì)有效能量增加趨勢(shì)的影響差異很?。▓D5b)。在136次左右，增加炮點(diǎn)能壓制噪聲，提高信噪比；272次左右，增加接收線數(shù)可壓制噪聲，提高信噪比；覆蓋次數(shù)達(dá)到408次，增加炮點(diǎn)和增加接收線基本沒(méi)有差異，因此，炮、道均要達(dá)到一定的密度[6]，炮道總密度大致要達(dá)到每平方公里54400～68000才可最優(yōu)化壓噪。

以上分析都是基于3線3炮高密度寬線觀測(cè)系統(tǒng)的資料來(lái)進(jìn)行的，因此觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化在最大炮檢距、道距參數(shù)確定，在不大于3條接收線和3條炮點(diǎn)線的前提下進(jìn)行退化，按照分析的炮密度和道密度的變化范圍優(yōu)化設(shè)計(jì)了兩種觀測(cè)系統(tǒng)（表4）。兩種觀測(cè)系統(tǒng)覆蓋次數(shù)相近，差異體現(xiàn)在炮、道數(shù)量上，方案1炮數(shù)多，方案2接收道多，按照地震采集成本計(jì)算，炮數(shù)多的成本要高，給予以上分析結(jié)論，方案1和方案2的資料效果是一樣的，因此最終退化分析結(jié)果是采用方案2。

圖5　不同炮、線組合噪聲（a）和有效能量（b）變化曲線

表4　退化后兩種觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)一覽表

圖6　綏化-鐵力斷陷盆地新采集二維剖面

4　實(shí)施效果

通過(guò)高密度寬線觀測(cè)系統(tǒng)的退化分析，確定了適合松北小型斷陷盆地的觀測(cè)系統(tǒng)，在松北地區(qū)綏化—鐵力、賓縣等斷陷盆地進(jìn)行了應(yīng)用。圖6和圖7分別是新采集和以往采集的剖面，兩條測(cè)線相距2 km。從剖面對(duì)比來(lái)看，有效地提高了資料成像信噪比，反射連續(xù)清晰，波組特征明顯，構(gòu)造形態(tài)刻畫(huà)清晰，尤其是斷陷層資料品質(zhì)較以往得到了很大改善，能夠有效落實(shí)斷陷層的內(nèi)幕結(jié)構(gòu)及其展布特征。

圖7　綏化-鐵力斷陷盆地以往采集二維剖面

5　結(jié)論與認(rèn)識(shí)

通過(guò)對(duì)松北高密度寬線觀測(cè)系統(tǒng)的退化分析，取得了以下結(jié)論與認(rèn)識(shí)：

（1）改善本區(qū)斷陷層目標(biāo)的成像，達(dá)到一定的炮道密度，覆蓋次數(shù)達(dá)到544～680次比較合適，也就是炮道密度要達(dá)到每平方公里54400～68000，可以此炮道密度范圍進(jìn)行炮檢點(diǎn)的匹配性調(diào)整，選擇能夠完成地質(zhì)任務(wù)、經(jīng)濟(jì)的觀測(cè)方式。

（2）對(duì)有效波能量來(lái)說(shuō)，在覆蓋次數(shù)（或炮道密度）相同的條件下，增加炮點(diǎn)密度和增加道密度效果是相同的，而不同的炮道密度在不同覆蓋次數(shù)條件下是有差異的，覆蓋次數(shù)在200次以下增加炮點(diǎn)的設(shè)計(jì)有利于壓制噪聲，在200～400次，增加接收線有利于壓制噪聲。

（3）針對(duì)松北地區(qū)線性噪聲發(fā)育的特點(diǎn)，采用高密度空間采樣的寬線觀測(cè)系統(tǒng)有利于對(duì)噪聲的充分采樣，利于后期的去噪處理，利于深層斷陷層的成像。

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（修改回稿日期2015-11-23編輯陳玲）

作者簡(jiǎn)介潘家智,男，1973年出生，高級(jí)工程師；中國(guó)石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司研究所，長(zhǎng)期從事地震采集技術(shù)方法的研究工作。地址：（257086）山東省東營(yíng)市牛莊鎮(zhèn)物探公司研究所。電話(huà)：13589998933。E-mail：sgcpjz@126.com