海上拖缆宽线理论及其在南海潮汕坳陷中生界地层中的试验效果分析

张振波 （长江大学石油工程学院，湖北荆州434023）中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳518067

王 征 （中海油服物探事业部，天津300451）

轩义华 （中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳518067）

喻高明 （长江大学石油工程学院，湖北荆州434023）

海上拖缆宽线理论及其在南海潮汕坳陷中生界地层中的试验效果分析

张振波 （长江大学石油工程学院，湖北荆州434023）中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳518067

王 征 （中海油服物探事业部，天津300451）

轩义华 （中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳518067）

喻高明 （长江大学石油工程学院，湖北荆州434023）

借鉴陆地宽线采集方式，首次提出了海上拖缆宽线地震采集处理理论。针对南海珠江口盆地潮汕坳陷中生界地层中进行了海上拖缆宽线处理试验攻关研究，并对应用效果进行了分析。结果表明，宽线资料与常规二维资料相比，表现出了深层反射清晰、反射波丰富、资料信噪比高、横向连续性好的特征。海上拖缆宽线地震采集是提高中深层地震资料质量较为经济、实用、有效的技术，明显提高了潮汕坳陷中生界地层中地震成像效果。

拖缆宽线；覆盖次数；信噪比；珠江口盆地；潮汕坳陷；中生界

近年来大量研究表明，珠江口盆地中深层具有巨大的勘探前景［1，2］。由于以往采集的地震资料在中深层信噪比较低，反射能量弱，同相轴连续性差，无法落实凹陷范围及进一步开展区域构造研究，严重制约了勘探进程。为此，曾经进行过加大震源容量、增加枪震和电缆沉放深度、增加接收电缆长度等一系列试验，对改善中深层成像取得了一定的效果。2009年，借助国家重大科技专项经费，在南海珠江口盆地潮汕坳陷开展了旨在改善中生界地层中成像的一系列采集处理攻关试验。其中，海上拖缆宽线处理试验的目的是增加地下面元的覆盖次数，通过大面元叠加，起到压制噪声、提高中深层地震资料信噪比、增加横向连续性的作用。试验结果证实，海上拖缆宽线处理方法对潮汕坳陷中深层地震成像效果有较大的改善，该方法的应用有助于促进珠江口盆地潮汕坳陷中生界地层的勘探进程。

1 海上拖缆宽线理论

1.1 海上拖缆宽线理论

海上二维拖缆地震采集中，由于采集装备和施工条件的限制，震源容量和压力限制了激发能量的增大，致使中深层能量不足；电缆长度的不足也限制了覆盖次数的增加，无法完全满足中深层地震成像的需求。海上拖缆宽线技术可以增加横向覆盖次数，在一定程度上起到了弥补激发能量和电缆长度不足的作用。

海上拖缆宽线技术的核心思想就是由传统的二维单缆接收增加为多缆接收［3，4］。施工时，参照海上三维拖缆地震采集配置，地震船拖m个震源和n条长度及沉放深度相同的电缆。震源间距和电缆间距根据面元横向大小的要求进行设计［5］。如果炮间距为Δx，单条电缆的总道数为r，道间距为Δy，则覆盖次数F为：

海上拖缆宽线的垂直测线方向，宏面元边长由接收线数量及扩展宽度确定，接收线宽度受地质条件的约束，要保证宏面元内反射波能够同相叠加，就是说宏面元内反射时差小于目的层反射波周期的1／4，即：

式中，by为宏面元横向宽度，m；vint为目的层上覆地层层速度，m／s；fm为目的层的主频，Hz；α为目的层在横向上的视倾角，（°）。

束线宽度wy为宏面元横向宽度的2倍，即：

海上拖缆宽线地震采集的优势有以下几点［6，7］：

1）提高了接收有效信号的能力。由于在一定面积范围内接收，多条电缆的宽线观测系统提高了接收有效反射信号的能力。

2）增加了横向覆盖次数，提高了对噪声的压制能力。由于是多条电缆接收，在垂直测线方向增加了覆盖次数，覆盖次数是传统的二维单缆的n倍（海上拖缆宽线采用n条长度及沉放深度相同的电缆）。由于电缆横向距离的存在，炮检点相对单缆纵横向离散，面元道集内增加了传播路径的差异，减小了干扰的相干性，从而大大提高了对干扰的压制，提高了地震资料信噪比。

1.2 海上拖缆宽线地震资料处理技术

海上拖缆宽线地震资料处理融合了二维和三维处理方法，包括三维观测系统的定义，宏面元概念的引入，二维和三维的联合压噪，反褶积、去多次波、偏移等处理手段［7～9］。针对珠江口盆地潮汕坳陷中生界地层中的海上拖缆宽线攻关数据，进行了大量的试验处理，效果比较明显的关键处理技术包括以下几个：

1）三维面元观测系统的定义，获得了准确的炮检点位置和偏移距。

2）单源单缆炮集、CDP（共深度点道集）二维去噪，近似三维的噪声压制，炮集、CDP横向混合去噪，提高了资料的信噪比。

3）单源单缆＋宏面元联合速度分析，获得了低信噪比地区较为精确的速度场。

4）二维CDP、宽线宏面元去多次波处理，对绕射多次波的压制起到了一定的作用。

5）宏面元克希霍夫叠前时间偏移，成像效果理想。

通过宽线去噪和宏面元叠前偏移等技术的应用，处理效果比传统的二维单缆资料信噪比明显提高，弱反射区有效能量增强，成像效果得到了改善。另外，该次研究中还进行了宏面元叠加＋叠后有限差分及克希霍夫时间偏移、小面元三维克希霍夫叠前时间偏移、道集输出＋宏面元叠加等试验处理，因成像效果不理想最终未采用。

2 在潮汕坳陷中生界地层中的试验效果分析

2.1 应用背景

南海北部珠江口盆地潮汕坳陷中深层勘探层位主要为中生界地层，波阻抗界面不明显是其固有的特点。通过对已有地震资料的研究认为，导致中生界地层反射信号弱、信噪比低、成像困难的主要原因是：

1）地震波能量屏蔽严重 潮汕坳陷部分地区海底为微晶质白云岩和海滩岩［10］，质地坚硬，强反射导致折射波能量减弱，有效信号损失严重。该地区广泛分布第三系生物礁，有的礁体规模较大并生长至海底，礁体造成地震波能量散射，对有效信号起到了强烈的屏蔽作用。新生界与中生界地层之间构成的强波阻抗面对地震波能量也起到了非常强的屏蔽作用，导致大部分能量无法穿透，损失了有效信号。

2）多次波非常发育 该地区的坚硬海底产生多次波，而且能量非常强，单炮记录和初叠剖面上多次波掩盖了有效信号（图1）。新生界与中生界之间（Tg）构成的强波阻抗面也产生了非常强的多次波，该多次波与海底多次波交织在一起（图1），给后期地震资料处理工作造成了很大难度。该区多次波形式多样，有海底多次波、Tg全程多次波、转换波、折射波、折射－反射波及层间多次波等［10］。

图1 潮汕坳陷单炮记录（a）和初叠剖面（b）上的多次波

3）其他干扰 由于岩浆活动的原因造成中生界地层地质条件复杂，部分地区地震无反射；海底起伏变化大、东沙岛及局部分布的浅滩暗礁等造成潮汕地区海流不稳定，并广泛分布漩涡流，在造成采集电缆羽角大的同时，增加了各种随机噪声，这些噪声混合在一起，使得地震资料信噪比大幅度降低。

在以往的采集处理攻关中，采用了加大震源容量、增加枪震和电缆沉放深度等措施，目的都是试图增强激发和接收的低频能量，对中深层能量改善有一定的作用；还采用了增加接收电缆长度的措施，起到了沿纵向增加覆盖次数的作用，没有考虑横向覆盖，虽然在压制和消弱干扰波上起到了一定作用，但对资料品质没有明显改善。

海上拖缆宽线则在考虑以上条件的基础上，着重考虑了地下横向覆盖。其结果是增强了中深层有效信号能量，增加了横向连续性，进一步压制和消弱了干扰波，提高了地震资料信噪比。

图2 潮汕坳陷中生界地层海上拖缆宽线试验水下设备配置图

2.2 施工方法

潮汕坳陷中生界海上拖缆宽线试验采用单源双缆的拖带方式，水下设备的配置如图2所示。2条长度8100m电缆之间的距离为60m，震源中心距离2条电缆的水平距离分别为30m和90m，最小偏移距为213m，震源和电缆的沉放深度分别为9m和16m。主要采集参数如表1所示，横向2次覆盖，总覆盖次数达到324次。

表1 潮汕坳陷中生界地层海上拖缆宽线试验采集参数

2.3 地震剖面对比

图3是潮汕坳陷常规二维地震资料，而且是历年来常规采集中效果最好的资料。从图3可以看出，中生界地层的表现为信噪比低、同相轴不连续、成像不好，只能隐约看到地层形态。尤其深层表现更甚。图4是海上拖缆宽线剖面，与图3中剖面的位置相同。对比图3和图4可以非常明显地看出，海上拖缆宽线地震资料品质有明显改善，尤其是中生界地层的有效信号能量比常规地震资料有明显增强，同相轴更加连续，波组特征更加清楚，地层形态比常规二维资料更加清晰。

图3 潮汕坳陷常规二维地震剖面

图4 潮汕坳陷拖缆宽线地震剖面

2.4 效果分析

图5是常规二维地震资料和潮汕坳陷海上拖缆宽线地震资料的信噪比图，海上拖缆宽线地震资料的信噪比明显更高。尤其是对中生界地层成像起到关键作用的低频8～15Hz的信噪比，海上拖缆宽线地震资料比常规资料提高了2.5倍。总之，拖缆宽线地震采集技术对改善潮汕坳陷中生界地层地震成像有显著效果。海上拖缆宽线的首次试验能取得如此效果，已经达到了预期目的。相信通过进一步优化激发和接收组合关系，增加横向覆盖次数，对中生界地层地震资料成像的进一步改善仍有潜力。

图5 潮汕坳陷常规地震资料（a）与海上拖缆宽线地震资料（b）信噪比对比

3 结 论

1）通过应用海上拖缆宽线地震采集处理技术，利用了相邻道的面元叠加信息，有效压制了各种干扰，明显提高了资料信噪比。海上拖缆宽线地震资料与常规二维地震资料相比，表现出了中生界地层反射清晰、反射波丰富、资料信噪比高、横向连续性好的特征。

2）海上拖缆宽线地震采集处理技术是提高中深层地震资料信噪比比较有效的手段，在实施三维地震采集之前，可以针对提高中深层地震成像效果加以推广应用。

3）海上拖缆宽线地震采集处理技术得到的资料，对于落实凹陷结构等区域性研究帮助较大，在实施宽方位采集条件不成熟的情况下，该技术也可以用于中深层构造的搜索、发现和基本落实。

4）在南海珠江口盆地潮汕坳陷，海上拖缆宽线处理技术对于提高中生界地层成像效果经济、实用、有效。

［1］郝沪军，林鹤鸣，杨梦雄，等.潮汕坳陷中生界——油气勘探的新领域［J］.中国海上油气（地质），2001，15（3）：157～162.

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［8］张建伟，王红旗，田彦灿，等.酒西盆地山地宽线地震资料处理方法研究［J］.物探化探计算技术，2004，26（2）：101～104.

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［编辑］ 龙 舟

57 The Marine Streamer Wide－line Theory and Its Test Effect Analysis on Mesozoic in South China Sea

ZHANG Zhen－bo，WANG Zheng，XUAN Yi－hua，YU Gao－ming，

（First Authors Address：College of Petroleum Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China；CNOOC Ltd－Shenzhen，Shenzhen518067，Guangdong，China）

The streamer wide－line marine seismic acquisition and processing theory was first proposed according to land wide－line seismic acquisition.For Mesozoic in Chaoshan Depression from Pearl－river Mouth Basin of South China Sea，experimental studies were carried out on the streamer wide－line marine acquisition processing and application effect was analyzed.The results indicate that comparing with conventional two－dimensional profiles，the wide－line profile data show some features such as a clear reflection of deep strata，rich reflection wave，high signal to noise ratio，and a good lateral continuity.Therefore the streamer wide－line marine seismic acquisition is an economic，effective and practical technology to improve seismic data quality in medium－deep layers.It obviously improves imaging effect of Mesozoic in Chaoshan Depression.

streamer wide－line；coverage；signal to noise ratio；Pearl River Mouth Basin；Chaoshan Depression；Mesozoic；

book=360,ebook=360

P631.44

A

1000－9752（2012）07－0057－05

2012－05－02

国家科技重大专项（2008ZX05023－003－002）。

张振波（1973－），男，1995年西南石油学院毕业，工程硕士生，高级工程师，现从事海上地震采集处理工作。