彭水地區(qū)碳酸鹽巖山地地表地震激發(fā)接收因素優(yōu)選及效果

薛野，楊帆，劉厚裕，劉明，趙蘇城，藍(lán)加達(dá)

(1.中國(guó)石化華東油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇 南京 210007； 2.中國(guó)石化華東油氣分公司，江蘇 南京 210007)

0 引言

彭水地區(qū)位于四川盆地東南緣武陵褶皺帶，以上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖氣為主要勘探目標(biāo)，有利勘探面積2 933 km2，資源量1.7×1012m3，勘探潛力大[1-10]。本區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造變形以由SE向NW的擠壓褶皺變形為主，地層遭受強(qiáng)烈的抬升隆起與風(fēng)化剝蝕，形成現(xiàn)今以殘留向斜與背斜相間構(gòu)造模式為主的構(gòu)造格局以及溝壑縱橫、峭壁林立的復(fù)雜山地地形；其中背斜抬升剝蝕程度大，志留系下部頁(yè)巖被剝蝕殆盡，出露奧陶系及寒武系碳酸鹽巖地層；向斜區(qū)志留系下部頁(yè)巖保存齊全，地表出露巖性以三疊系、二疊系碳酸鹽巖為主，占比達(dá)80%以上，向斜兩翼逐漸過(guò)渡為志留系砂巖或頁(yè)巖、奧陶系碳酸鹽巖，部分向斜核部有少量侏羅系砂巖出露。碳酸鹽巖地表地震激發(fā)接收資料有效反射能量弱、次生干擾發(fā)育、一致性差，導(dǎo)致地震處理剖面品質(zhì)差。以往人們開(kāi)展了大量的地震激發(fā)接收試驗(yàn)，期望提高碳酸鹽巖裸露區(qū)地震信噪比。云美厚等[11]探討了碳酸鹽巖裸露區(qū)近地表地震波衰減的特性。劉厚裕[12]對(duì)中國(guó)南方碳酸鹽巖裸露區(qū)進(jìn)行了表層地震地質(zhì)條件研究，分析了彈性波能量產(chǎn)生的機(jī)理。王昀等[13]針對(duì)川東北碳酸鹽巖出露區(qū)塊提出了應(yīng)用表層結(jié)構(gòu)綜合調(diào)查優(yōu)選井深、在視飽和藥量區(qū)間內(nèi)選擇藥量以及加強(qiáng)悶井等地震激發(fā)技術(shù)。齊中山[14]開(kāi)展了碳酸鹽巖地震激發(fā)效果差的原因分析，并提出了藥柱下方墊含沙水泥柱的激發(fā)方法。薛野等[15]針對(duì)貴州織金碳酸鹽巖地表?xiàng)l件下淺煤層地震采集，提出了基于煤層反射最大信噪比的巖性—井深—藥量匹配地震激發(fā)技術(shù)與線性垂直構(gòu)造方向、大組合基距模擬檢波器組合接收技術(shù)，提高了資料信噪比。總之，在碳酸鹽巖地表地震激發(fā)接收技術(shù)研究方面取得積極進(jìn)展，但缺乏針對(duì)彭水地區(qū)志留系頁(yè)巖氣地震采集的具體激發(fā)接收參數(shù)體系研究，同時(shí)部分技術(shù)成本高、難度大、周期長(zhǎng)，不便于復(fù)雜山地地形的施工。近年來(lái)，以志留系下部頁(yè)巖為主要目的層，開(kāi)展了大量的針對(duì)性野外地震激發(fā)與接收試驗(yàn)，優(yōu)選了一套效果改善明顯且具有較強(qiáng)可操作性的激發(fā)與接收參數(shù)體系，取得了較好的效果。

1 地震激發(fā)因素優(yōu)選

受復(fù)雜山地地形限制，彭水地區(qū)地震采集主要采用炸藥井炮激發(fā)方式。通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)選了最佳激發(fā)藥型、激發(fā)方式和激發(fā)參數(shù)，盡可能提高激發(fā)能量與地層反射資料信噪比；針對(duì)復(fù)雜地形與近地表結(jié)構(gòu)變化快特點(diǎn)，形成激發(fā)條件優(yōu)選方法，優(yōu)化激發(fā)點(diǎn)位設(shè)計(jì)，提高單炮整體品質(zhì)[16-17]。

1.1 炸藥類(lèi)型優(yōu)選

炸藥可按爆速、爆能、密度、成分以及裝藥結(jié)構(gòu)等分為多種類(lèi)型，需要尋找最為合適的炸藥類(lèi)型，提高碳酸鹽巖裸露區(qū)地震激發(fā)效果。通常認(rèn)為，炸藥阻抗與巖石阻抗越相近，阻抗耦合度值越大，耦合效果越好，地震激發(fā)效果往往越好。

開(kāi)展了乳化炸藥、硝氨炸藥的同點(diǎn)激發(fā)對(duì)比試驗(yàn)。乳化炸藥爆速相對(duì)較低，約5 200 m/s；硝銨炸藥爆速高，約5 800 m/s。圖1為乳化炸藥與硝氨炸藥激發(fā)單炮記錄與頻譜分析對(duì)比，相同藥量(12 kg)條件下，硝銨炸藥激發(fā)能量明顯更強(qiáng)、單炮有效反射信息更加清楚；20 kg乳化炸藥與12 kg硝銨炸藥激發(fā)單炮能量相近，單炮面貌、頻譜特征基本一致。

圖2為乳化炸藥與硝氨炸藥激發(fā)二維剖面對(duì)比，二者采用了相同的觀測(cè)系統(tǒng)、接收排列以及相同的激發(fā)點(diǎn)位置，乳化炸藥剖面的平均激發(fā)藥量為13.5kg，硝銨炸藥的平均激發(fā)藥量為10.9kg，剖面對(duì)比顯示在砂巖地表區(qū)不同類(lèi)型炸藥激發(fā)均得到較高信噪比剖面，在碳酸鹽巖地表區(qū)硝銨炸藥剖面的信噪比略高、波組連續(xù)性更好。表明在激發(fā)藥量差異不大條件下，高密度高爆速的硝銨炸藥可以提高碳酸鹽巖裸露區(qū)的激發(fā)效果。

圖1 乳化炸藥與硝氨炸藥激發(fā)單炮記錄與頻譜分析對(duì)比Fig.1 Comparison of single shot excitation record and spectrum analysis between emulsion explosive and nitroammonia explosive

圖2 乳化炸藥(a)與硝氨炸藥(b)激發(fā)二維剖面對(duì)比Fig.2 Comparison of 2D Seismic profile between emulsion explosive(a) and nitroammonia explosive(b)

1.2 激發(fā)方式優(yōu)選

炮井激發(fā)方式包括單井和組合井的對(duì)比選擇，通常認(rèn)為大面積組合井激發(fā)有利于增強(qiáng)噪聲壓制能力，提高地震資料信噪比；此外還進(jìn)一步探索了延遲爆破、水壓爆破等試驗(yàn)研究。

組合井激發(fā)試驗(yàn)主要開(kāi)展了單井、雙井以及三井共3種方式的激發(fā)試驗(yàn)，單井采用23 m井深、16 kg炸藥藥量；雙井中每口井均采用23 m井深、8 kg藥量，井間距5 m；三井組合中每口井均采用23 m井深、6 kg藥量，井間距5 m、呈等邊三角形布設(shè)。

通常認(rèn)為，延時(shí)爆破能夠?qū)崿F(xiàn)同相疊加，從而提高下傳能量。目前在工業(yè)起爆器工藝上只能做到秒級(jí)時(shí)差控制，尚無(wú)法達(dá)到毫秒級(jí)起爆控制，地震勘探對(duì)時(shí)差要求較為嚴(yán)格，市面上的起爆工藝無(wú)法滿足地震勘探的需求。在施工中采用雙井不等深炮井激發(fā)，達(dá)到控制時(shí)差的目的，進(jìn)而完成延時(shí)爆破。試驗(yàn)中在雙井等深組合激發(fā)基礎(chǔ)上，增加雙井不等深組合激發(fā)方式，其中一口井井深18 m、另一口井深23 m，估算時(shí)差為1 ms，單井藥量均為8 kg。

大量地震勘探實(shí)踐表明，在碳酸鹽巖區(qū)含水性對(duì)資料影響較為明顯，含水炮井激發(fā)單炮記錄明顯好于干井資料。地下含水性在區(qū)域上有一定的穩(wěn)定性，通過(guò)灌注水到井內(nèi)來(lái)提高炮井含水性需要耗費(fèi)大量時(shí)間、水源及人工，成本極高，可操作性差，無(wú)法大規(guī)模推廣。根據(jù)含水性這一思路，加上地震勘探需要的下傳能量，在圍巖無(wú)浸泡水的情況下，借鑒礦山開(kāi)采的水壓爆破技術(shù)，將水灌注在水袋中，探索改善炸藥與底部圍巖的激發(fā)效果的方式。在單井激發(fā)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)2口對(duì)比井，采用相同激發(fā)井深(23 m)、藥量(16 kg)條件下，分別在兩口井的炸藥藥柱頂部、底部放置長(zhǎng)約1 m的水袋，對(duì)比與常規(guī)悶井激發(fā)效果差異。

在同點(diǎn)激發(fā)、總藥量基本一致情況下，單井激發(fā)單炮記錄頁(yè)巖層反射波組能量強(qiáng)于多井組合激發(fā)，其中雙井激發(fā)效果最差；與雙井等深激發(fā)記錄相比，在相同激發(fā)藥量條件下，雙井不等深延遲激發(fā)記錄上頁(yè)巖反射能量略強(qiáng)，但依然低于單井激發(fā)效果；這可能是由于組合井在激發(fā)過(guò)程中更多的能量被用于巖石的破裂，導(dǎo)致產(chǎn)生的彈性波能量更弱，另外碳酸鹽巖微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地震激發(fā)產(chǎn)生波場(chǎng)異常復(fù)雜，使得多井激發(fā)產(chǎn)生波場(chǎng)間有一定的相互干擾、同相疊加效果未能體現(xiàn)。同點(diǎn)水壓爆破試驗(yàn)揭示，無(wú)論是頂部還是底部放置水袋，均沒(méi)有帶來(lái)明顯的激發(fā)效果改善，底部放置水袋激發(fā)記錄品質(zhì)反而出現(xiàn)較大程度下降，表明通過(guò)放置水袋的方式不能改善炸藥與碳酸鹽巖圍巖間的耦合關(guān)系見(jiàn)圖3。

綜合考慮激發(fā)效果、野外操作成本(鉆井費(fèi)用是碳酸鹽巖山地地表?xiàng)l件下地震采集的主要投入)兩方面，單深井、較大炸藥藥量激發(fā)應(yīng)是彭水地區(qū)碳酸鹽巖地表?xiàng)l件下地震采集的最佳激發(fā)方式。

圖3 單井與組合井激發(fā)單炮記錄對(duì)比Fig.3 Comparison of single shot excitation records between single well and combined well

1.3 激發(fā)參數(shù)優(yōu)選

1.3.1 激發(fā)藥量?jī)?yōu)選

選擇激發(fā)藥量主要是依據(jù)地震波的能量、頻率和信噪比的好壞，在理想情況下，要求這3個(gè)方面都盡可能滿足要求。但是，實(shí)際工作只能是在3個(gè)因素之間進(jìn)行折中來(lái)選擇合適的藥量，主要原因是藥量的增加與能量增長(zhǎng)趨勢(shì)是一致的，而與頻率的增加是相反的，且大藥量激發(fā)會(huì)加劇對(duì)地表的破壞。藥量的增加在理論上是增加有效信號(hào)的能量，與信噪比的提高應(yīng)該是一致的；但增加藥量不僅增加有效信號(hào)的能量，同樣也增加近地表伴生干擾的能量，信噪比能否提高還要看是有效信號(hào)能量增加得快還是干擾能量增加得快。因此，藥量的選擇，首先要有足夠的激發(fā)能量，其次要有一定的信噪比；由于彭水地區(qū)五峰—龍馬溪組頁(yè)巖厚度較大，頁(yè)巖層識(shí)別對(duì)頻率要求相對(duì)不高，因此在藥量選擇上并未考慮頻率的問(wèn)題。

圖4為同點(diǎn)(碳酸鹽巖地表)、相同井深(23 m)條件下不同藥量激發(fā)單炮的能量與信噪比定量分析結(jié)果與頻譜對(duì)比，顯示藥量增加，能量增加，藥量達(dá)到16 kg時(shí)激發(fā)能量趨于飽和、有效反射能量增長(zhǎng)緩慢；信噪比分析顯示藥量由12 kg增加至16 kg時(shí)信噪比提高，藥量大于16 kg時(shí)，信噪比隨藥量增加呈降低趨勢(shì)，表明繼續(xù)增大激發(fā)能量導(dǎo)致近地表次生干擾明顯增大。綜合分析，藥量選擇16～18 kg，能量較強(qiáng)，信噪比相對(duì)較高。

圖4 碳酸鹽巖地表不同藥量激發(fā)效果對(duì)比Fig.4 Comparison of excitation effects of different charges on carbonate surface

1.3.2 激發(fā)井深優(yōu)選

井炮激發(fā)井深的優(yōu)選應(yīng)重點(diǎn)考慮3個(gè)原則：一是激發(fā)巖性，一般根據(jù)近地表調(diào)查結(jié)果，選擇足夠井深，確保鉆井打穿低降速層，在高速層中激發(fā)；二是考慮虛反射影響，減小虛反射界面的地震激發(fā)頻率的影響；三是考慮安全問(wèn)題，要求減小井炮激發(fā)對(duì)地面的破壞。

圖5中同點(diǎn)(碳酸鹽巖地表)、相同炸藥藥量(16 kg)條件下不同井深激發(fā)記錄能量、信噪比及頻率的定量分析顯示：在井深達(dá)到23 m時(shí)能量趨于飽和，繼續(xù)增加井深，頁(yè)巖層反射能量增加緩慢甚至出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)；隨井深增加信噪比呈階梯狀增加，23 m井深單炮記錄信噪比較高，繼續(xù)增加井深單炮記錄信噪比反而降低；19～25 m井深單炮記錄的頻譜分析曲線形態(tài)基本一致，27 m井深單炮記錄在30～60 Hz頻段范圍內(nèi)與其他4個(gè)單炮記錄的頻譜曲線差異明顯，呈現(xiàn)“雙峰”特征，分析認(rèn)為可能是受到虛反射的影響。

圖5 碳酸鹽巖地表不同井深激發(fā)效果對(duì)比Fig.5 Comparison of excitation effects of different well depths on carbonate surface

微測(cè)井近地表調(diào)查表明，彭水志留系殘留向斜碳酸鹽巖裸露區(qū)低速層速度一般在460～800 m/s，降速層速度一般在1 700～2 300 m/s，高速層速度一般在4 300～5 200 m/s；低降速層厚度一般在3～19 m，低降速層厚度變化大，山腳、溝底等洼地低降速層厚度較大，山頂、山坡等高地低降速層厚度較小。因而，綜合井深試驗(yàn)與微測(cè)井近地表調(diào)查結(jié)果，井深采用23 m相對(duì)合理。

1.4 激發(fā)點(diǎn)位優(yōu)選

實(shí)踐證實(shí)，山頂炮與山谷炮記錄，不論是能量還是信噪比均有較大差別，山頂與低洼地段接收效果差距也較大。圖6為相同井深、藥量及地表出露巖性條件下，不同地形激發(fā)單炮對(duì)比，可見(jiàn)單炮面貌、能量差異明顯，平緩谷底基巖區(qū)激發(fā)單炮最好，緩坡(坡度小于30°)地形激發(fā)單炮次之。

圖6 彭水地區(qū)不同地形激發(fā)效果對(duì)比Fig.6 Comparison of single-shot records excited on different terrain in Pengshui area

通過(guò)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，形成了激發(fā)點(diǎn)位優(yōu)化技術(shù)。首先，實(shí)施高清航測(cè)影像，結(jié)合精細(xì)近地表調(diào)查，準(zhǔn)確識(shí)別房屋、水源點(diǎn)、高壓線、道路等各種障礙以及垮塌區(qū)、碎石堆積區(qū)等不利激發(fā)區(qū)域并進(jìn)行矢量化，同時(shí)獲取較高精度的地形數(shù)據(jù)；其次，按照“避高就低、避陡就緩、避干就濕、避虛就實(shí)、避零就整”的原則，在有利激發(fā)區(qū)域內(nèi)開(kāi)展逐點(diǎn)設(shè)計(jì)，優(yōu)先布設(shè)在溝底、山體低部位和緩坡帶等激發(fā)條件較好區(qū)域，提高溝底、緩坡激發(fā)點(diǎn)占比，以提高全區(qū)整體資料品質(zhì)，同時(shí)加強(qiáng)激發(fā)點(diǎn)均勻性分布的論證及優(yōu)化，使激發(fā)點(diǎn)整體分布均勻；第三，開(kāi)展模型照明分析與目的層CRP疊加次數(shù)計(jì)算，及時(shí)分析最新激發(fā)點(diǎn)布設(shè)情況對(duì)地下構(gòu)造波場(chǎng)采樣的效果，并進(jìn)行優(yōu)化，消除照明陰影區(qū)及CRP低疊加次數(shù)區(qū)。

2 接收因素優(yōu)選

在精細(xì)干擾波調(diào)查試驗(yàn)基礎(chǔ)上，開(kāi)展了檢波器類(lèi)型、組合形式等接收因素試驗(yàn)，確定最適合工區(qū)的接收方式，盡量壓制干擾波，提高地震資料信噪比[18-20]。

2.1 干擾波調(diào)查

采用“L排列”炮點(diǎn)追逐法開(kāi)展干擾波調(diào)查，該方法通過(guò)設(shè)置激發(fā)點(diǎn)在相互垂直的2個(gè)方向上對(duì)干擾波進(jìn)行連續(xù)追蹤，得到沿測(cè)線方向與垂直測(cè)線方向上干擾波的視速度、波長(zhǎng)、頻率及能量強(qiáng)度等特征參數(shù)，進(jìn)而指導(dǎo)設(shè)計(jì)野外采集的檢波器組合壓噪圖形。試驗(yàn)中排列按照平行構(gòu)造走向和垂直構(gòu)造走向2個(gè)方向分別布設(shè)200道模擬檢波器，采用單串、點(diǎn)組合、挖坑埋置接收方式，道間距10 m；在排列交點(diǎn)移動(dòng)炮點(diǎn)激發(fā)，首炮點(diǎn)偏移距5 m，沿平行構(gòu)造走向和垂直構(gòu)造走向分別繼續(xù)布設(shè)2個(gè)激發(fā)炮點(diǎn)，共5炮，炮點(diǎn)距2 km，最大炮檢距6 000 m。

調(diào)查顯示，主要干擾波包括聲波、面波及線性低頻干擾，其中聲波干擾主要發(fā)育在近排列處，能量較強(qiáng)；面波能量強(qiáng)、衰減慢，嚴(yán)重影響地震記錄品質(zhì)；線性低頻干擾對(duì)資料影響較大，具體干擾波參數(shù)見(jiàn)表1。除聲波干擾外，其他干擾波的波長(zhǎng)較大，應(yīng)考慮采用較大的檢波器組合基距進(jìn)行壓制；此外，平行構(gòu)造走向排列接收記錄的干擾波較垂直構(gòu)造走向更加發(fā)育、能量更強(qiáng)，檢波器組合圖形設(shè)置應(yīng)考慮加強(qiáng)對(duì)平行構(gòu)造走向干擾波的壓制。

2.2 檢波器類(lèi)型優(yōu)選

單點(diǎn)數(shù)字檢波器具有頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，利于提高資料分辨率，同時(shí)具有重量小、復(fù)雜山地人工布設(shè)成本低的優(yōu)點(diǎn)，在2011～2014年，成為華東油氣分公司頁(yè)巖氣地震采集的主要接收儀器。實(shí)踐表明，單點(diǎn)數(shù)字檢波器接收資料有效頻帶范圍內(nèi)有效反射能量弱、背景噪聲干擾大、信噪比低；開(kāi)展20DX-10 Hz模擬檢波器組合接收對(duì)比試驗(yàn)，證實(shí)模擬檢波器組合接收可提高有效反射能量及信噪比(圖7)。

表1 干擾波調(diào)查參數(shù)

2.3 檢波器組合方式優(yōu)選

根據(jù)干擾波調(diào)查結(jié)果，設(shè)計(jì)對(duì)比3種模擬檢波器組合圖形，開(kāi)展二維段對(duì)比試驗(yàn)，采用3線1炮觀測(cè)系統(tǒng)，線距20 m，每條排列線布設(shè)一種圖形對(duì)比，每道采用2串24個(gè)模擬檢波器組合接收，3種組合圖形分別為：①矩形6×4組合，垂直測(cè)線(平行構(gòu)造方向)按1.5 m等間距布設(shè)4排檢波器，每排按照6個(gè)檢波器、等間距1.5 m布設(shè)，組合圖形長(zhǎng)7.5 m、寬4.5 m；②同心圓組合，內(nèi)圓半徑0.5 m，外圓半徑1.5 m，每個(gè)圓形按照等間距布設(shè)12個(gè)檢波器；③矩形8×3組合，垂直測(cè)線(平行構(gòu)造方向)按1.5 m等間距布設(shè)3排檢波器，每排按照8個(gè)檢波器、等間距1.5 m布設(shè)，組合圖形長(zhǎng)10.5 m、寬3 m。

對(duì)比顯示，不同組合圖形接收單炮記錄的能量、信噪比、頻譜特征基本一致，沒(méi)有明顯差異。圖8為不同組合圖形接收剖面對(duì)比顯示，整體剖面差異不大，圓形面積組合接收剖面在箭頭標(biāo)注的2個(gè)低信噪比區(qū)域，較其他2種圖形接收剖面的波組連續(xù)性、信噪比略有優(yōu)勢(shì)，表明圓形面積組合接收可較好地壓制噪聲、提高有效反射信息能量。此外，圓形面積組合圖形相對(duì)較小，在地形變化劇烈的南方山地具有更好的可操作性。

a—模擬檢波器組合接收單炮記錄;b—數(shù)字檢波器單點(diǎn)接收單炮記錄a—single shot record received by analog geophones array;b—single shot record received by digital geophones array圖7 不同檢波器接收的單炮記錄(10～50 Hz)對(duì)比Fig.7 Comparison between of single-shoot records (10～50 Hz) received by analog geophones and digital geophones

進(jìn)一步開(kāi)展了模擬檢波器單串組合接收與雙串組合接收對(duì)比試驗(yàn)。如圖9所示，單串接收與雙串接收記錄特征、能量、信噪比及頻譜基本一致，在砂巖地表出露區(qū)均見(jiàn)較高信噪比有效反射信息，碳酸鹽巖地表出露區(qū)兩者均呈現(xiàn)能量弱、信噪比低的特征，雙串接收記錄能量略強(qiáng)。

考慮到砂巖地表激發(fā)接收條件較好、碳酸鹽巖地表地震記錄能量弱且干擾發(fā)育的特點(diǎn)，為降低設(shè)備投入，提出了砂巖地表出露區(qū)采用1串模擬檢波器圓形組合(半徑1.5 m)、碳酸鹽巖出露區(qū)采用2串模擬檢波器同心圓組合(內(nèi)圓半徑0.5 m、外圓半徑1.5 m)的接收方案。

2.4 常規(guī)有纜接收與無(wú)線節(jié)點(diǎn)儀接收對(duì)比試驗(yàn)

常規(guī)檢波器(有纜)傳輸設(shè)備體積、質(zhì)量大，施工作業(yè)成本高，同時(shí)常規(guī)檢波器傳輸采取自采共儲(chǔ)模式，數(shù)據(jù)量大，其傳輸速率成為制約施工時(shí)效的瓶頸。節(jié)點(diǎn)儀支持盲采、狀態(tài)回傳、數(shù)據(jù)回讀等多種工作方式，擴(kuò)展性強(qiáng)，無(wú)理論道數(shù)限制，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地形條件下的廣域同步采集與連續(xù)記錄。

在南方復(fù)雜山地地形條件下，開(kāi)展了中石化自主研發(fā)的I-nodal節(jié)點(diǎn)儀(外置模擬檢波器)和常規(guī)有纜采集站(模擬檢波器接收)對(duì)比試驗(yàn)(圖10)，結(jié)果顯示兩者采集單炮記錄有效反射信息能量、信噪比、頻率相當(dāng)，整體相似性極高；選擇0.93～0.95 s時(shí)間段(區(qū)域標(biāo)志層“二疊系煤系地層”反射視窗)對(duì)比兩套儀器的時(shí)差，節(jié)點(diǎn)儀器起跳時(shí)間較常規(guī)有纜采集站儀器要稍慢，時(shí)差在1 ms以?xún)?nèi)。

本次節(jié)點(diǎn)儀采集試驗(yàn)共39天，設(shè)計(jì)總接收道次8 223次，其中80道次數(shù)據(jù)未回收，占1%；數(shù)據(jù)丟失的主要原因是施工時(shí)未正常開(kāi)機(jī)、異常關(guān)機(jī)或未及時(shí)布設(shè)，節(jié)點(diǎn)儀器整體使用故障率較低，略高于有纜設(shè)備(0.2%)。

受設(shè)備數(shù)量限制，節(jié)點(diǎn)儀未能在地震采集中得到大規(guī)模應(yīng)用。與有纜系統(tǒng)相比，節(jié)點(diǎn)設(shè)備質(zhì)量輕、便攜性好，加上無(wú)需導(dǎo)通查線環(huán)節(jié)，在南方山地能夠大幅節(jié)省用工人數(shù)，降低高山區(qū)施工風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率，值得在下一步山地施工中大規(guī)模推廣。

3 應(yīng)用效果

3.1 單炮品質(zhì)提高

2011～2015年，中石化華東油氣分公司在彭水碳酸鹽巖裸露區(qū)地震采集中主要采用：16 m井深、12 kg硝銨炸藥、單井激發(fā)與DSU1單點(diǎn)數(shù)字檢波器接收，單炮能量弱、噪聲壓制能力弱、信噪比低；2016～2020年，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)激發(fā)接收參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化：采用23 m井深、16 kg硝銨炸藥、單井激發(fā)與兩串24道20DX-10 Hz模擬檢波器同心圓面積組合接收，同點(diǎn)激發(fā)、相同地表?xiàng)l件接收單炮對(duì)比(圖11)顯示，資料品質(zhì)改善明顯，單炮平均能量由0.124提高到0.26，平均信噪比由0.7提高到0.9。

統(tǒng)計(jì)顯示，通過(guò)激發(fā)接收參數(shù)優(yōu)化及激發(fā)點(diǎn)位優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，中石化華東油氣分公司彭水地區(qū)地震采集單炮一級(jí)品率由前期的70%～72%提高到80%～86%。

3.2 剖面效果改善

圖12所示，為采用相同觀測(cè)系統(tǒng)(20 m道距、80 m炮點(diǎn)距、6 km排列長(zhǎng)度、單炮單線二維觀測(cè)系統(tǒng)、75次覆蓋次數(shù))條件下，激發(fā)接收參數(shù)優(yōu)化前后相鄰測(cè)線地震采集資料處理剖面對(duì)比。前期地震剖面資料呈現(xiàn)信噪比低、波組連續(xù)性差特點(diǎn)，剖面整體結(jié)構(gòu)不清、構(gòu)造落實(shí)程度低；新采集資料處理剖面改善明顯，頁(yè)巖層反射波組能量強(qiáng)、信噪比較高、連續(xù)性好，整體構(gòu)造格局清楚。

a—原采集單炮;b—激發(fā)接收參數(shù)優(yōu)化后采集單炮a—original acquisition single shot;b—single-shoot records of seismic acquisition after optimization圖11 激發(fā)接收參數(shù)優(yōu)化前后地震采集單炮對(duì)比Fig.11 Comparison of the single-shoot records of seismic acquisition before and after optimizationof excitation and receiving parameters

a—前期地震采集資料處理二維剖面;b—激發(fā)接收參數(shù)優(yōu)化后地震采集資料處理二維剖面a—processing 2D section by pre-seismic acquisition data;b—processing 2D section by seismic acquisition after the optimization of excitation and receiving parameters圖12 激發(fā)接收參數(shù)優(yōu)化前后同位置地震采集資料處理二維剖面對(duì)比Fig.12 2D seismic profile comparison at the same location before and after the optimization of excitation and receiving parameters

4 結(jié)論

1)試驗(yàn)證實(shí)，單深井激發(fā)效果優(yōu)于組合井、延遲爆破以及水壓爆破等特殊激發(fā)方式，高密度硝銨炸藥可提高碳酸鹽巖地表區(qū)地震激發(fā)效果；彭水地區(qū)復(fù)雜山地地形及近地表結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致地震激發(fā)子波變化劇烈，應(yīng)加強(qiáng)激發(fā)點(diǎn)位優(yōu)選，以提高全區(qū)單炮品質(zhì)與資料一致性。

2)模擬檢波器組合接收技術(shù)能夠提高地震有效反射波組能量與信噪比，同心圓小面積組合接收具有較好的壓噪效果且可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)；無(wú)線節(jié)點(diǎn)儀接收與常規(guī)有纜接收效果相當(dāng)，具有降低施工風(fēng)險(xiǎn)、提高生產(chǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)，值得規(guī)模推廣應(yīng)用。

3)優(yōu)選出“23 m井深、16 kg藥量、高密度硝銨炸藥、單井”激發(fā)方式與砂巖地表出露區(qū)采用1串模擬檢波器圓形組合(半徑1.5 m)、碳酸鹽巖出露區(qū)采用2串模擬檢波器同心圓組合(內(nèi)圓半徑0.5 m、外圓半徑1.5 m)的接收方案，提高了地震采集資料品質(zhì)，同時(shí)在南方山地具有較好經(jīng)濟(jì)性與可操作性。

4)通過(guò)優(yōu)化激發(fā)接收參數(shù)，加強(qiáng)激發(fā)點(diǎn)位優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了單炮品質(zhì)與一級(jí)品率，明顯改善地震剖面成像效果。