川西大山區(qū)檢波器組合高差研究
——以龍門山為例

雷揚，吳聞靜，李穎，周德帥，劉勝

（1.中石化石油工程地球物理有限公司南方分公司，四川成都610041；2.中石化石油工程地球物理有限公司南方分公司德陽中心，四川德陽618000）

川西龍門山地區(qū)受構(gòu)造運動影響，呈現(xiàn)出典型的地表、地腹“雙復(fù)雜”的地震地質(zhì)特征，獲得能夠較好反映地下構(gòu)造特征的地震資料難度較大。復(fù)雜的地表結(jié)構(gòu)導(dǎo)致干擾波異常發(fā)育，種類繁多，能量差異相對較大，其中以面波、散射波等次生線性噪音最為典型，這類強干擾波頻率從低至高、能量從弱至強均不同程度存在于單炮記錄中，對有效反射壓制明顯，這類地區(qū)干擾波發(fā)育是影響地震資料品質(zhì)的重要因素之一，針對龍門山山前帶，開展了多期次地震采集攻關(guān)，但是在解決龍門山及山前帶隱伏構(gòu)造區(qū)成像問題上仍然具有較大缺陷，尤其是作為關(guān)鍵基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一的大組合基距接收技術(shù)一直因大山區(qū)對組合高差限制而未獲得有效突破，龍門山地區(qū)剖面成像效果極差，構(gòu)造解釋不可靠。

本輪地震采集工作重點針對大組合基距接收的瓶頸組合高差限制開展了攻關(guān)，憑借前人認識、經(jīng)驗及理論計算公式進行了理論分析；建立了符合區(qū)域特征的理論模型，開展理論模型的正演模擬記錄對比分析；在現(xiàn)場開展了一系列系統(tǒng)化的組合高差對比試驗，并進行了定性、定量的對比分析；結(jié)合理論分析、模型分析、實際資料分析總結(jié)出了龍門山地區(qū)組合高差的適應(yīng)范圍可放大到25m，為大組合基距接收技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，大大促進了剖面成像效果改善，增強了龍門山山前帶構(gòu)造解釋精度；通過理論分析、現(xiàn)場試驗結(jié)果對比分析，總結(jié)了龍門山地區(qū)最大組合高差計算中速度、波長范圍的合理值。

1 組合高差理論計算

根據(jù)目前的勘探規(guī)范要求：同一組合內(nèi)，檢波器最大組合高差小于視波長的1/4。即：Δh=V0/(4Fdom)；近年來，李慶忠院士觀點：大多數(shù)情況下實際起作用的表層速度是降速層速度V1，甚至是高速層速度V2。即：Δh=V1/(4Fdom)，或Δh=V2/(4Fdom)；在很多目的層主頻不是很高而次生干擾波非常發(fā)育的地區(qū),做到組內(nèi)時差只要沒有超過視周期的1/2就可以得到信噪比較高的低頻資料。另外,在處理過程中所做的水平疊加處理還可以進一步校正個別道上的波形失真。因此組合高差計算采用的公式為Δh=V1/(4Fdom)，或Δh=V2/(4Fdom)(Fdom為目的層主頻)，這樣就會使野外組合高差允許值增加數(shù)倍,進而使得垂直測線大距離拉開組合成為可能,壓制次生干擾波的能力也會大大增強。而根據(jù)西南石油大學(xué)尹成教授對漸變地表及突變地表組合高差的理論研究認為：突變地表情況下，最大組合高差限制應(yīng)為視波長的3/8，而漸變地表情況下，最大組合高差限制則可放大到視波長的3/4。

根據(jù)龍門山地區(qū)實際情況，需要保護的主頻相對較低，僅在30Hz左右，組內(nèi)時差沒有超過視周期的1/2就可以得到信噪比較高的低頻資料，試算了工區(qū)的實際最大組合高差（表1）：

（1）按李慶忠院士的觀點，要保護主頻30Hz的有效波，組內(nèi)高差應(yīng)控制在25m左右。

表1 龍門山大山區(qū)最大組合高差理論計算一覽表

（2）按尹成教授的觀點，要保護主頻30Hz的有效波，在地表高程漸變區(qū)，組內(nèi)高差應(yīng)小于40m。

2 理論模型正演記錄組合高差分析

基于龍門山近地表實際情況，建立了相應(yīng)的近地表結(jié)構(gòu)模型，正演模型地表為高程連續(xù)變化，從0m逐漸變化到60m，地下為水平層狀模型，建立了低速層（V0=600m/s,H0=10m）、降速層（V0=1600m/s,H0=20m）、高速層1（V1=2500m/s,H1=500m）、高速層2（V2=4000m/s,H2=500m）、高速層3（V3=5500m/s,H3=500m）,在正演模型地表布設(shè)了組合高差為5m的接收點共計13個，激發(fā)點高程為0m。

對理論模型（圖1）不同組合高差波形特征進行定性分析認為：最大組合高差限制在25m以下，波形無明顯畸變，25m以上不同深度目的層有效反射波形出現(xiàn)了明顯畸變（圖2）。

3 實際資料組合高差分析

圖1 組合高差正演分析理論模型

圖2 理論模型正演最大組合高差定性分析（T0=1200ms）

選擇泥盆系灰?guī)r裸露區(qū)進行最大組合高差限制試驗。通過野外實際布設(shè)的組內(nèi)高差5m、最大組合高差60m的檢波器組合方式進行接收。將試驗數(shù)據(jù)進行室內(nèi)組合，組成0～60m、組合高差間隔5m記錄，進行波形變化的定性分析。通過定性分析認為：從淺至深目的層最大組合高差限制在25m以下，波形保持較好，變化不明顯（圖3、圖4）。

圖3 實際測試資料最大組合高差定性分析（1800～2600ms）

4 最大組合高差理論公式適應(yīng)性分析

根據(jù)理論模型及實際資料分析認為：最大組合高差限制在25m以下，波形變化不明顯。選取0～25m組合高差記錄的固定深度進行頻譜分析，獲得主頻范圍，通過統(tǒng)計尋找到固定深度需要保護的主頻，反算出最大組合高差限制因素選擇條件（表2），并與實際組合高差對比分析認為：

圖4 實際測試資料最大組合高差定性分析（3800～4600ms）

（1）龍門山大山區(qū)采用降速層速度V1計算最大組合高差與實際情況吻合度較高，低速層速度V0計算出來的最大組合高差限制較實際組合高差小，不利于施工過程中大組合基距的實施，而通過高速層速度V2計算的最大組合高差限制過大，容易導(dǎo)致波形畸變，同時也不利于對高頻信號的保護。

（2）按照傳統(tǒng)的1/4波長、李慶忠院士提出的1/2波長以及尹成教授提出的3/4波長進行最大組合高差計算認為：傳統(tǒng)的1/4波長計算最大組合高差限制較實際情況較小，與龍門山地區(qū)組合高差限制實際情況不吻合；而尹成教授提出的3/4波長計算出來的最大組合高差限制較實際資料分析結(jié)果明顯偏大，過大的組合高差易導(dǎo)致波形畸變、高頻信號損失；而李慶忠院士提出的1/2波長計算最大組合高差限制與實際情況較吻合，尤其是針對淺層需要保護的主頻相對較高的情況下，實際高差組合分析結(jié)果正好落在1/4波長與1/2波長計算結(jié)果之間，所以認為：龍門山地區(qū)最大組合高差限制采用李慶忠院士提出的1/2波長計算公式較好。

5 應(yīng)用效果

表2 龍門山地區(qū)實際資料反算最大組合高差一覽表

結(jié)合上述分析，在龍門山地區(qū)將檢波器組內(nèi)最大高差放大，控制在25m左右，增加檢波器的最大組合基距，獲得了信噪比較高的原始記錄，同時對剖面成像效果改善明顯，尤其是山前隱伏帶等重點關(guān)注區(qū)域構(gòu)造特征更加明顯（圖5）。

6 結(jié)論與認識

圖5 新老資料剖面成像效果對比（上：新資料，下：老資料）

通過理論計算、理論模型的定性分析、組合高差試驗資料定性分析、試驗資料定量分析、最大組合高差反算后與實際資料再進行對比等方法，獲得以下認識：

（1）龍門山雙復(fù)雜區(qū)，重點是提高原始資料信噪比，改善剖面成像效果，所以有效波的低頻信息為重點保護對象，檢波器大組合基距對有效波不會造成較大傷害。

（2）結(jié)合龍門山大山區(qū)近地表情況對組合高差限制進行理論計算、對理論模型進行定性分析以及對組合高差試驗資料進行分析認為：龍門山大山區(qū)最大組合高差限制應(yīng)控制在25m以內(nèi)。

（3）根據(jù)理論試算及試驗資料對比分析結(jié)果認為：龍門山地區(qū)采用降速層速度V1計算最大組合高差更加合理。

（4）根據(jù)最大組合高差定量分析結(jié)果認為：龍門山地區(qū)采用李慶忠院士提出的1/2波長計算最大組合高差更加合理。

（5）合理檢波器組合高差是大山區(qū)實施大組合基距檢波器接收的基礎(chǔ)，更加有利于壓制噪音，提高資料信噪比，改善剖面成像效果，落實區(qū)域構(gòu)造特征。

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