实时质量监控技术在复杂山地三维地震采集中的应用*

黄有晖 朱运红 蔡 明 段孟川 张德刚 张立超 罗 瑛

（1.中国石油塔里木油田公司勘探开发部2.中国石油东方地球物理公司塔里木物探处）

实时质量监控技术
在复杂山地三维地震采集中的应用*

黄有晖1朱运红2蔡 明1段孟川2张德刚2张立超2罗 瑛2

（1.中国石油塔里木油田公司勘探开发部2.中国石油东方地球物理公司塔里木物探处）

常规的针对地震采集原始资料监控及评价工作大部分由人工完成，存在工作效率低、评价不全面、不能快速发现问题等不足。通过研究，探索出一套人机互动的实时野外地震采集质量监控技术以及使用方法，对野外地震原始资料监控评价由主观判断到客观定量评价、由不全面到全面，提高了工作效率，达到了实时快速监控的目的。近几年在塔里木盆地多块复杂山地应用实施证明，采用该技术得到的分析评价结果更科学、更合理，从而有效地保证了原始地震资料品质。图5参2

地震采集实时质量监控复杂山地三维资料评价

0 引言

随着塔里木盆地山地地震勘探的深入发展及采集技术、装备技术的进步，对野外采集原始资料的质量要求越来越高，增加了野外施工难度和工作强度。因此，如何对复杂山地三维野外地震采集数据进行及时、有效的质量监控，并进行分析评价，是目前山地三维地震采集的质量控制和质量管理遇到的突出问题。近几年来，在塔里木盆地库车山地、塔西南山地实施了多块高炮道密度的复杂山地三维地震采集。在实施的过程中，改变了以往主要利用纸质监视记录监控原始资料的做法，利用LIVE-QC监控软件，采用了人机交互模式质量监控方法，由此探索出一套针对塔里木盆地复杂山地的三维实时质量监控技术，有效地保证了原始地震资料品质。

1 地震实时质量监控技术

地震实时监控技术就是通过仪器网络相连，生产一炮数据即可实时传输到监控电脑上，然后利用质量监控软件快速高效地对仪器生产的单炮进行能量、频率、信噪比、噪声、炮点位置等进行分析与评价，同时对问题单炮进行报警提示，达到实时监控的目的。

1.1 实时实现原理

“实时实现”就是利用局域网传输技术，将仪器生成的地震单炮数据实时传送到质量监控的机器上。目前地震仪器主要有408UL、428XL、G3I等，其实时实现的原理及方法大致相同（图1），主要是将质控电脑与仪器主机设置成同一个局域网，然后仪器所在的操作系统通过网络服务（文件传输协议、远程、网络映射、网络共享）将地震数据实时传输到质控电脑上，质量监控软件就可以快速地进行分析，评价。

图1 实时实现原理简图

“实时”关键是提高传输的速度，因此影响实时传输效率的原因主要是硬件，如果两台机器都是千兆网卡而且都连接到同一个同一级千兆交换机，连接传输速率最快，理论传输的速度为128 m/s，实际生产中由于多种原因，实时传输的速度能达到约60 m/s，目前高密度三维原始炮数据在200 m左右，仪器记录到地震数据后3～4 s就可以传输到电脑上，满足实时的需求。

1.2 地震质量监控内容及方法

地震质量监控的内容包括工作道状态、辅助道监控、炮检点位置、单炮的激发能量、环境噪音水平、单炮目的层信噪比、目的层扫描频率和单炮目的层有效频宽［1］等，实际工作中，根据实际地震地质条件进行选择。

由于复杂山地三维地表地下地震地质条件十分复杂，因此监控的内容应尽量减少，一般为能量、不正常道、噪音、时断、炮点位置等，且更多地需要质量监控人员联合监控。

（1）能量监控

自动计算每一炮（整炮或某一时窗）的能量值（均方根振幅或平均振幅），自动和标准炮的值进行比较，标准炮是在相同或类似的地震地质条件下，符合地震数据采集技术要求的具有代表性的单炮记录。当某一炮的能量值未能达到标准炮规定值的某个范围时，提示该炮能量未达标。

在山地三维监控时，选择计算的能量时窗对分析的结果影响较大，能量监控一般的原则有以下3点：①三维能量监控可以只选择最近炮点排列进行计算；②选择分析的时窗应尽量避开强能量的面波及折射波干扰区域；③参与计算的道应排除不正常道值的影响（野值道、懒跳道）。

（2）不正常道监控

不正常道一般是指道能量大于相邻道能量10倍以上或小于相邻道能量1/10以下的道。目前可监控的不正常道包括不通、懒跳、大跳、野值道等。

通过自动统计每一炮的不正常道数，将不正常道用不同颜色进行显示，并将其桩号显示出来，方便施工时实时进行整改，同时计算不正常道占排列片总道数的百分比，要求不正常道的比例不超过标准规定的比例值，否则为废炮。

（3）环境噪音监控

对地震道集初至前的能量进行计算，可以作为该区环境噪音能量。自动计算每一炮的环境噪音水平，和标准炮的值进行比较，当某一炮的环境噪音值超过标准炮规定值的某个范围时，提示此炮环境噪音水平超标。

（4）辅助道监控

采用与仪器钟时断进行对比的方法进行监控，主要检查验证时断是否存在延迟，要求延迟不大于2 ms，否则提示此炮时断异常。

（5）炮点位置监控

通过对近炮点自动拾取初至以及线性动校正等方式来判断激发点位置是否准确。由于山地地形起伏大，近地表结构速度差异大，从而导致单炮初至起伏剧烈，因此通过提前导入野外静校正量可保证初至相对平缓，从而保证监控结果准确。

1.3 自动评价及标准炮建立

由于野外生产放炮时间有限。野外实时监控的主要目的是杜绝严重的质量事故，一旦发现严重问题，立即整改。因此仪器上地震实时质量监控的评价目的是发现问题、解决问题，是一个初步的评价过程[2]。

在野外实时监控过程中，当每一正常生产的地震记录的实时分析完成后，当前炮的各项监控指标相应区域的标准炮指标进行自动比较，当前炮的技术指标（能量、环境噪音）不能达到或超过标准炮规定的技术指标时，判断当前炮为不合格记录，软件以图示和声音报警的方式提醒现场监控人员注意，并在监控结果表格中注明，现场质控人员再次落实后，提出整改。

在山地三维监控中，标准炮的建立是自动评价的关键参数，山地三维标准炮的建立采用图2的流程。标准炮参数是判定此区域生产单炮是否合格的阀值，而不是此区域记录质量最好的单炮，因此标准炮的建立要有代表性，应在详细的工区地表条件、表层地震地质条件、深层地质条件和以往老资料调查分析的基础上，将工区划分为若干个区域，选择具有相同或相似的地震地质条件的地震记录作为标准炮。

图2 标准炮建立流程图

在实际生产过程中山地三维标准炮选择一般的原则有以下3点：①在详细踏勘的基础上结合地表岩性分布图、表层结构图、卫片图、高程图以及钻井下药录井岩性等信息划分不同区域；②在划分的不同区域内确定受控井（钻井质检人员监督检查符合设计要求的井）；③前期生产时可直接将受控井的能量值作为该区域的标准炮能量值，在后续生产过程中，可对不同区域的众多生产炮进行能量统计分析，得到不同区域的能量平均值作为不同区域标准炮的能量值。

2 应用效果

在塔里木探区某高密度山地三维的采集中，勘探地质任务要求高，因此要求较高的原始资料一级品率。该工区地表类型复杂，地形起伏剧烈，复杂山地面积占75%以上。本次三维采用36线接收，单炮总道数达到12000多道。以往采取传统的仪器现场回放监视记录进行单炮质量控制，由于排列多，接收道数多，纸记录回放工作量大，占用时间长，记录分析评价整理和信息及时反馈困难，部分未达到质量指标的单炮未能及时发现而进行整改，导致资料合格率相对较低。

本次山地三维采用地震实时质量监控技术，经过多次不同参数试验，确定了监控的流程和参数，首先在能量分析的时窗选取上，通过对比分析（图3），选取全炮或者整炮的某一个连续性时窗计算出来的均方根振幅能量值与地表划分的区域无法对应无规律性可寻，而选取限偏移距时窗计算出来的能量值能与地表划分的区域有一定的规律性，这是由于山地单炮不同位置其近偏移距噪声发育差别很大，而近排列的强面波、强线性干扰能量值影响了总的能量值的计算结果。因此，针对复杂山地三维计算能量值时应选取限偏移距时窗计算方式。其次在标准炮的选取上，通过详细踏勘，结合多种信息细致地划分地表区域，通过统计前期不同区域生产单炮的能量值确定不同区域的标准炮的能量值水平（图4），为后续生产自动评价标准炮的设置提供依据。

图3 山地三维某一束线整炮计算及限偏移距时窗计算能量值柱状图

图4 标准炮区域划分（a）及不同区域标准能量值（b）

在采集过程中，施工质控人员能够方便地从各种监控分析图中发现问题，并能够及时地整改（图5）。通过实时质量监控技术的应用，本次三维资料一级品率达到99.17%。好的原始资料为后续处理提供了好的基础。

图5 实时地震质量监控能量弱单炮与补炮后单炮对比

3 结束语

（1）野外实时质量监控是地震采集工作不可缺少的重要环节，实时质量监控技术是一种方便、高效、全面、经济的地震资料现场质量监控、评价方法，是有效地保证原始地震采集资料品质的一种新技术，新方法。

（2）复杂山地三维实时质量监控能量分析的关键参数是计算能量的时窗，选取避开强能量干扰的限偏移距时窗来计算能量值，其分析结果更准确。

（3）标准炮区域划分及标准炮能量值的确定是复杂山地三维资料评价的前提，应根据多种信息划分区域，并对各区域的炮进行统计分析，选取统计值作为标准炮的能量值。

1陆基孟，王永刚.地震勘探原理[M].山东：中国石油大学出版社，2009.

2田春林，成云.野外地震资料采集质量监控技术的研究与应用[J].复杂油气藏，2011.（3）．

（修改回稿日期2014-12-14编辑陈玲）

国家科技重大专项（2011ZX05046）“塔里木盆地库车前陆冲断带油气开发示范工程”。

黄有晖，男，1965年出生，江西赣州人，大学本科学历，高级工程师；主要从事地震勘探方法研究和项目管理工作，中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司勘探开发部物探部副主任。地址：（841000）新疆库尔勒市塔里木油田公司勘探开发部。E-mail：huangyhtlm@petrochina.com.cn