復(fù)雜水網(wǎng)城鎮(zhèn)區(qū)可控震源與炸藥震源的一致性處理技術(shù)

陳習(xí)峰，管文華，石一青，龐全康

（中國石化江蘇油田分公司物探研究院，江蘇南京 210046；2.中國石化地球物理華東分公司，江蘇揚(yáng)州 225007)

車邏發(fā)財(cái)莊位于蘇北盆地高郵凹陷北斜坡的中西部，具有較大隱蔽油氣勘探潛力，其中阜三段（E1f3）是重要的勘探層系。但車邏城南老三維設(shè)計(jì)面元20 m×40 m，覆蓋次數(shù)僅為48 次。工區(qū)內(nèi)三維資料已經(jīng)進(jìn)行了多輪次處理，資料品質(zhì)進(jìn)一步改善難度很大，尤其是資料分辨率與儲(chǔ)層識(shí)別的需求相去甚遠(yuǎn)。高精度三維重新采集項(xiàng)目的部署實(shí)施非常必要，其目的主要是提高目的層地震資料主頻率、拓寬頻帶，進(jìn)而提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度，落實(shí)巖性圈閉，為下步鉆探提供有利目標(biāo)。

該地區(qū)地表?xiàng)l件極為復(fù)雜，障礙物種類多、數(shù)量多、面積大。各類障礙區(qū)總面積128.84 km2，涉及理論炮點(diǎn)13 648 個(gè)，占理論炮點(diǎn)總數(shù)的66%。其中城鎮(zhèn)、高鐵、運(yùn)河涉及到炮點(diǎn)分別為:45%、30%、25%。因此，野外地震采集時(shí)，在上述障礙區(qū)主要采用可控震源沿道路激發(fā)?？煽卣鹪词┕r(shí)采用激發(fā)點(diǎn)距加密、接收道距提高一倍的變觀測(cè)系統(tǒng)，覆蓋次數(shù)由320 次增加到960 次。整個(gè)三維井炮正點(diǎn)率45.8%，共實(shí)施炸藥震源21 358炮，可控震源6 095炮，整個(gè)項(xiàng)目變成了名副其實(shí)的炸藥震源與可控震源聯(lián)合采集項(xiàng)目（圖1）。針對(duì)該區(qū)的巖性油藏勘探，做好可控震源和炸藥震源的一致性處理就尤為重要。

在可控震源和炸藥震源的一致性處理中，往往只強(qiáng)調(diào)二者相位和頻率的不一致。實(shí)際生產(chǎn)中多采用子波匹配的處理技術(shù)［1-3］。但車邏地區(qū)實(shí)際資料處理中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行子波匹配處理后，同相軸還存在較大的時(shí)差，且這種不一致性在工區(qū)西部的運(yùn)河區(qū)更為嚴(yán)重。而且在經(jīng)過統(tǒng)一匹配算子處理后，合并數(shù)據(jù)的疊加信噪比往往不如井炮的疊加信噪比，這預(yù)示著，除了相位差異之外還有其它因素影響著聯(lián)合處理質(zhì)量。文中系統(tǒng)梳理了可控震源在運(yùn)河區(qū)的激發(fā)特點(diǎn)后，認(rèn)為在復(fù)雜水網(wǎng)區(qū)，可控震源與炸藥震源聯(lián)合成像時(shí)要同時(shí)關(guān)注相位和表層靜校正雙一致性問題，并提出了一體化解決方法，獲得了較好的成像效果。

1 可控震源最小相位化

可控震源獲取單炮的方法原理是利用理論設(shè)計(jì)的掃描信號(hào)，即參考信號(hào)，使可控震源產(chǎn)生振動(dòng)，通過野外采集獲得母記錄，再利用參考信號(hào)與母記錄進(jìn)行相關(guān)，壓縮地震波形，獲得可控震源單炮地震記錄?？煽卣鹪醇ぐl(fā)采集的地震數(shù)據(jù)經(jīng)過自相關(guān)后其子波是零相位，而在地震數(shù)據(jù)處理中，包括反褶積在內(nèi)的許多處理算法都要求地震數(shù)據(jù)中子波是最小相位。因此在反褶積之前首先需要把零相位震源子波的地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位震源子波的地震數(shù)據(jù)［4-5］?？煽卣鹪春驼ㄋ幷鹪促Y料相位差異校正方法多種多樣，有的利用反褶積［6］，有的運(yùn)用子波匹配方法［7］，甚至還有的直接將兩種單炮或疊加道做匹配。其本質(zhì)上都是為了將可控震源的零相位校正為最小相位，實(shí)現(xiàn)和井炮校正一致。匹配處理模糊了相位和時(shí)移問題，會(huì)影響后續(xù)的靜校正處理，本文的方法是先行解決相位，即讀取儀器的掃描信號(hào)，對(duì)其自相關(guān)進(jìn)行最小相位化處理，并得到整形算子（圖2），再利用基于堤壩模型的靜校正技術(shù)解決時(shí)移問題。

圖2 可控震源最小相位化

如圖3 所示，工區(qū)地震剖面800 ms 處有一強(qiáng)反射，地質(zhì)上它是鹽城組底部的一套火成巖?？煽卣鹪疮B加剖面上，它表現(xiàn)為一根強(qiáng)軸，強(qiáng)軸上面有一根弱軸（圖3a）；而對(duì)應(yīng)的井炮資料，它是兩根強(qiáng)軸，強(qiáng)軸對(duì)應(yīng)的時(shí)間也不相同，且在強(qiáng)軸上方那根弱軸不存在。經(jīng)過最小相位校正后，可以看到校正后的可控震源火成巖反射特征（圖3b）與井炮（圖3c）趨于一致。

圖3 可控震源最小相位校正

2 基于堤壩模型靜校正

2.1 堤壩區(qū)時(shí)差分析

可控震源最小相位化后，其反射特征一致性得到提高和改善，但對(duì)比二者的剖面可以看到，二者疊加不能完全閉合，存在比較大的時(shí)移，時(shí)差達(dá)到28 ms 左右（圖4）。是什么原因造成如此大的時(shí)差，可控震源激發(fā)時(shí)遇到了怎樣的問題？為什么同是在水網(wǎng)區(qū)，井炮和可控震源表現(xiàn)出來的靜校正問題是如此的不同？理論上，可控的信號(hào)應(yīng)該早到，實(shí)際卻是晚到?？煽卣鹪摧^大的靜校正是不是跟地表及近地表結(jié)構(gòu)相關(guān)？

圖4 可控震源與炸藥震源剖面閉合檢查

由于工區(qū)內(nèi)水網(wǎng)密布，可控震源只能在堤壩上激發(fā)，而炸藥一般是鉆井在地下12 m 以下深度激發(fā)，堤壩較高的高程，較低的速度造成了較為嚴(yán)重的靜校正問題［8］。經(jīng)過模型計(jì)算，高差為18 m 時(shí)會(huì)形成28 ms 的時(shí)差，激發(fā)點(diǎn)以上地層的平均層速度約為643 m/s。微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)表明，本區(qū)低速度層的速度在300～500 m/s 之間，高速層速度在1 600～1 800 m/s 之間。在處理中通常借助層析靜校正［9-11］解決靜校正問題。但是本區(qū)有幾個(gè)特殊的地方:一是野外可控震源單炮噪音背景非常大，不僅純可控震源的疊加信噪比也明顯低于井炮，如圖5所示，而且可控震源單炮的初至拾取特別困難，精度難以保證；二是堤壩在平面上呈現(xiàn)線性展布，而可控震源多沿堤壩上的道路激發(fā)，其橫向上觀測(cè)尺度極小，這種表層結(jié)構(gòu)層析靜校正難以刻畫［12］，測(cè)試處理也表明本區(qū)層析靜校正應(yīng)用效果不佳。因此在復(fù)雜水網(wǎng)、城鎮(zhèn)區(qū)的可控震源與炸藥震源聯(lián)合處理中，兩種震源之間不僅需要解決相位，而且還要解決靜校正產(chǎn)生的時(shí)差問題。

圖5 不同震源原始疊加對(duì)比（未應(yīng)用靜校正處理）

2.2 堤壩模型靜校正

在野外精細(xì)表層結(jié)構(gòu)調(diào)查的基礎(chǔ)上，綜合野外微測(cè)井和靜力觸探成果，建立起堤壩表層模型（圖6），首先借助微測(cè)井，摸清高速層頂?shù)奈恢?，并進(jìn)行較大尺度平滑，獲取整個(gè)工區(qū)的低速層底界。此界面以下直接填充經(jīng)平滑后的微測(cè)井解釋速度，以上速度的填充要在分析微測(cè)井降速帶成果的基礎(chǔ)上，仔細(xì)分析堤壩可能的速度結(jié)構(gòu)，開展速度掃描，并最終建立起堤壩區(qū)速度模型，然后對(duì)井炮進(jìn)行井深校正，將炮點(diǎn)位置從井底校正到地面，再進(jìn)行地形校正，將不同高程的可控震源炮點(diǎn)以及炸藥震源炮點(diǎn)校正到固定基準(zhǔn)面上。檢波點(diǎn)近似認(rèn)為在地表，所以可以直接校正到固定基準(zhǔn)面。通過這種方式解決堤壩區(qū)中、大尺度靜校正問題。具體公式如下:

圖6 堤壩表層模型

其中t炮點(diǎn)，t檢波點(diǎn)分別為炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的靜校正量；h低、h降、h高分別為低速層、降速層以及高速層的厚度，m；v低、v降、v高分別為低速層、降速層以及高速層的速度，v替換為替換速度，m/s；E基準(zhǔn)面、E炮點(diǎn)、E檢波點(diǎn)分別為基準(zhǔn)面高程、炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的地表高程，m。

在工區(qū)西部大運(yùn)河區(qū)，分別測(cè)試了層析靜校正和基于堤壩模型靜校正。從靜校正處理后的疊加對(duì)比看，前者效果一般，后者則獲得了更好的成像，整個(gè)剖面同相軸連續(xù)性更好，原來未能成像的淺層，也表現(xiàn)出橫向強(qiáng)連續(xù)性（圖7）。

圖7 純可控震源不同靜校正處理效果對(duì)比

3 兩種震源一致性處理效果

在車邏地區(qū)復(fù)雜水網(wǎng)城鎮(zhèn)區(qū)的可控震源與炸藥震源聯(lián)合處理中，首先是解決相位問題，對(duì)可控震源數(shù)據(jù)進(jìn)行最小相位化，然后是解決復(fù)雜近地表產(chǎn)生的靜校正問題，進(jìn)行基于堤壩的模型靜校正及基于地表一致的剩余靜校正處理，較好地解決了復(fù)雜水網(wǎng)城鎮(zhèn)區(qū)的不同震源數(shù)據(jù)的一致性問題，實(shí)現(xiàn)了同相軸的同相疊加，提高了剖面疊加質(zhì)量。如圖8 所示，從工區(qū)靜校正處理的數(shù)據(jù)中分別抽取出純可控的和純炸藥的進(jìn)行疊加，從疊加效果上看，無論是主測(cè)線還是聯(lián)絡(luò)線，可控震源資料與炸藥資料的相位和時(shí)差問題得到很好的校正，為最終精確成像打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

圖8 雙震源一體化處理效果

4 結(jié)論

（1）可控震源與炸藥震源一致性處理中，不僅要做好相位、頻率的一致性處理，而且在復(fù)雜水網(wǎng)區(qū)，靜校正處理在可控震源與炸藥震源的聯(lián)合處理中更為重要。

（2）復(fù)雜水網(wǎng)區(qū)的靜校正問題非常突出，在層析靜校正受限的情況下，依托微測(cè)井以及靜力觸探等資料，建立較準(zhǔn)確的水網(wǎng)區(qū)近表層速度模型，能夠較好地解決可控震源與炸藥震源聯(lián)合處理中的靜校正問題，提高混采區(qū)的資料品質(zhì)。

（3）在蘇北復(fù)雜水網(wǎng)區(qū)，精細(xì)的表層結(jié)構(gòu)調(diào)查就顯得尤為重要，它不僅是激發(fā)參數(shù)優(yōu)選的基礎(chǔ)，也是解決復(fù)雜水網(wǎng)區(qū)靜校正問題的基礎(chǔ)。