黃瓜峁-茫東-黃石地區(qū)寬線二維地震采集技術(shù)探討

朱 波, 熊業(yè)剛， 吳劍鋒， 周錦鐘， 李 祥，張惠瑜

(中國(guó)石油 青海油田分公司勘探開發(fā)研究院,敦煌 736202)

0 引言

圖1 新老剖面對(duì)比

為了提高資料品質(zhì)，該區(qū)采用了基于高密度理念的寬線二維地震采集方法，大多數(shù)資料品質(zhì)得到較大改善。但在2015年茫東二維項(xiàng)目寬線資料現(xiàn)場(chǎng)處理過(guò)程中，新資料品質(zhì)不如老資料，主體構(gòu)造淺層形態(tài)模糊，如圖1所示。

針對(duì)以上問題，筆者從該區(qū)地震地質(zhì)條件、觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、資料處理等方面進(jìn)行系統(tǒng)的分析，并提出了一系列的針對(duì)性技術(shù)措施，取得了較好的應(yīng)用效果，并針對(duì)該區(qū)域地震地質(zhì)特點(diǎn)提出了合理化建議。

1 原因分析

1.1 高陡構(gòu)造帶成像困難

如圖2所示，若炮檢線距離為S，傾角為θ，與反射層距離為h1和h3，反射波旅行時(shí)為t1、t3，時(shí)間差值為Δt，界面以上波速為v。在零炮檢距時(shí)：

(1)

(2)

通過(guò)對(duì)該區(qū)單炮目的層進(jìn)行頻譜分析得到主頻f=15 Hz，速度v=3500 m/s，寬線寬度S=120 m，周期為T。計(jì)算得到：

代入公式：

經(jīng)計(jì)算θ≈25°達(dá)到影響疊加效果的程度。

通過(guò)進(jìn)一步的研究和分析，發(fā)現(xiàn)在研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造眾多、不同構(gòu)造成像質(zhì)量差異大，高陡構(gòu)造自西北向東南呈條帶狀分布，且地層傾角通常在40°以上，最大可達(dá)到89°。當(dāng)?shù)貙觾A角非常大的時(shí)候，地震波反射路徑發(fā)生劇烈變化，地層獲得地震波反射主要能量非常困難，影響疊加效果。

利用該區(qū)某測(cè)線地震資料進(jìn)行地質(zhì)建模，并且對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行波動(dòng)方程正演模擬照明，從圖3可以發(fā)現(xiàn)淺層高陡構(gòu)造會(huì)導(dǎo)致照明強(qiáng)度分布及不均勻，且深層照明強(qiáng)度弱，成像困難。

1.2 觀測(cè)系統(tǒng)與處理方式的差異

同樣處于高陡構(gòu)造條帶的新測(cè)線資料和老測(cè)線資料在資料品質(zhì)上出現(xiàn)了如此大的差異，另一個(gè)主要原因是觀測(cè)系統(tǒng)和處理方式不同。

在采集方法上：老測(cè)線采用了常規(guī)的單線采集方法；新測(cè)線采用3S3L寬線觀測(cè)系統(tǒng)，該區(qū)地層傾角大，測(cè)線平行于構(gòu)造方向，相同CMP點(diǎn)相鄰線時(shí)差達(dá)到了16 ms，反射波無(wú)法同相疊加導(dǎo)致資料品質(zhì)下降(圖4)。

圖2 垂直測(cè)線示意圖

圖3 某測(cè)線照明分析

在處理方法上：老測(cè)線采用了常規(guī)的二維共反射點(diǎn)疊加，新測(cè)線采用擴(kuò)大面元處理，進(jìn)行共反射面元疊加，將反映地下一定范圍內(nèi)的一個(gè)面元內(nèi)共深度點(diǎn)的所有信息都利用起來(lái)，做“同相疊加”，以提高信噪比。

2 針對(duì)性的技術(shù)措施

2.1 適度拆分炮點(diǎn)優(yōu)選激發(fā)因素

在高密度寬線二維的條件下，不再追求單炮品質(zhì)，常規(guī)的井炮激發(fā)我們確保在投資成本沒有明顯增加的基礎(chǔ)上通過(guò)井深拆分、口數(shù)拆分的方法對(duì)激發(fā)因素進(jìn)行優(yōu)化[1]。

通過(guò)新老資料對(duì)比(圖5)，在有條件使用可控震源的區(qū)域，考慮采用可控震源施工，并進(jìn)行臺(tái)次拆分，能進(jìn)一步提高覆蓋次數(shù)、增加空間采樣密度，提高復(fù)雜構(gòu)造成像精度。

2.2 采用小道距、小組合接收

在高密度寬線二維的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮盡可能的減小道距，增加空間采樣率，以提高資料的分辨率，小道距有利于噪音、有效信號(hào)均勻、無(wú)假頻采樣，有利于高陡構(gòu)造成像[2-4]。由圖6可以看出，通過(guò)65°地層傾角的模型正演單炮，從10 m、20 m、30 m、40 m道距的F-K譜上可以看到，較小的道距有利于有效信號(hào)均勻、無(wú)假頻采樣。由圖7可知，從采用不同道距處理的剖面對(duì)比來(lái)看，較小的道距有利于高陡構(gòu)造成像。

根據(jù)工區(qū)噪音特征，針對(duì)性設(shè)計(jì)小組合檢波器接收(圖8)，小組合接收可以防止由于高陡構(gòu)造地震波視速度與折射波視速度相近落入干擾壓制帶。通過(guò)室內(nèi)處理壓制常規(guī)線性干擾波，檢波器組合壓制短波長(zhǎng)干擾，提高信噪比[5-6]。

圖4 新測(cè)線剖面對(duì)比(局部)

圖5 新老剖面對(duì)比

圖6 65°傾角模型正演記錄與F-K譜

圖7 實(shí)際資料不同道距對(duì)比

圖8 小組合接收示意圖及組合響應(yīng)分析

2.3 優(yōu)化接收線距

寬線施工時(shí)，線束的寬度必須保證地下垂直于測(cè)線方向CMP面元寬度內(nèi)，反射波能夠同相疊加，也就是使橫向面元寬度范圍內(nèi)的反射時(shí)差小于目的層反射周期的1/4，即當(dāng)Δt<1/4T時(shí)，反射波能夠同相疊加，當(dāng)Δt>1/4T時(shí)，反射波不能同相疊加，影響疊加成像[7]。

在高密度寬線二維選擇接收線距時(shí)，仔細(xì)分析線距與資料信噪比的關(guān)系。理論上，接收線距的大小可以從兩個(gè)方面對(duì)寬線觀測(cè)系統(tǒng)起到作用[8]：①對(duì)地下共疊加反射點(diǎn)的橫向距離起到控制作用，隨著線距的增大共疊加線的長(zhǎng)度增加，對(duì)地下一些細(xì)微的構(gòu)造細(xì)節(jié)起到模糊和平滑作用，會(huì)降低地震資料的分辨率，提高信噪比；②對(duì)近地表的噪聲起到壓制作用，隨著線距的增加，壓制噪聲的效果會(huì)更好，尤其是壓制側(cè)面?zhèn)鞑サ母蓴_，資料信噪比有所提高[9]。結(jié)合觀測(cè)方位，線寬要保證面元內(nèi)反射軸能夠同相疊加。

從圖9～圖11可以看出，垂直構(gòu)造方向觀測(cè)，通過(guò)寬線能夠提高有效覆蓋，有利于陡傾角成像；沿構(gòu)造方向觀測(cè)，寬線采集未提高陡傾角成像效果。針對(duì)區(qū)域構(gòu)造特點(diǎn)，寬線采集時(shí)應(yīng)適當(dāng)縮小與構(gòu)造方向平行測(cè)線的接收線距[10]。

2.4 合理選取橫向面元大小

圖9 寬線觀測(cè)示意圖

圖10 垂直構(gòu)造測(cè)線剖面對(duì)比(局部)

圖11 平行構(gòu)造測(cè)線剖面對(duì)比(局部)

圖12 不同觀測(cè)系統(tǒng)示意圖

圖13 新測(cè)線剖面對(duì)比

寬線地震勘探是介于二維和三維地震勘探之間的一種技術(shù)方法[11]，在資料處理過(guò)程中，可以采用二維或三維處理方法，三維的處理方法就是在橫向上面元細(xì)化[12]，如圖12所示。通過(guò)利用三維的處理方法對(duì)新測(cè)線重新處理，剖面品質(zhì)明顯改善，淺層構(gòu)造形態(tài)更清晰，同相軸更為連續(xù)(圖13)。

3 認(rèn)識(shí)與建議

寬線測(cè)線方向與地層傾向垂直，地層傾角較大，線距設(shè)計(jì)的又比較寬時(shí)，處理時(shí)采用小面元的處理方法，是保證中淺層同向疊加的有效辦法，但是要對(duì)測(cè)線的觀測(cè)系統(tǒng)、構(gòu)造形態(tài)、資料主頻等做詳細(xì)分析，根據(jù)目的層埋深選擇橫向上合適大小的面元。在淺層復(fù)雜構(gòu)造區(qū)，雖然測(cè)線方向與地層傾向垂直，且地層傾角較大時(shí)，適度減小寬線線距，不同線間時(shí)差小，能夠保證淺層資料同相疊加，也可以使用三維細(xì)分面元的方法進(jìn)行資料處理。

在黃瓜峁-茫東-黃石這樣地層傾角較大的地區(qū)，強(qiáng)化采集方法(提高覆蓋次數(shù)等)對(duì)資料品質(zhì)的提高有限，要解決該地區(qū)地震資料成像問題，還需在結(jié)合地質(zhì)特點(diǎn)的情況下優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)和資料處理方法。要徹底解決黃瓜峁-茫東-黃石地區(qū)的地震資料成像問題，在勘探確實(shí)需求，投資允許的情況下，應(yīng)當(dāng)考慮采用高密度寬方位的三維地震采集方法。