海上变深电缆宽频宽方位地震采集现场作业难点及解决方案

姜 雨，陈 华，姚 刚，李艳青，涂齐催

（1.中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335；2.中海油田服务股份有限公司，天津 300451）

海上变深电缆宽频宽方位地震采集现场作业难点及解决方案

姜 雨1，陈 华1，姚 刚1，李艳青2，涂齐催1

（1.中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335；2.中海油田服务股份有限公司，天津 300451）

随着海上已发现油气田陆续进入开发和生产阶段，对于地震资料品质的要求也越来越高，斜缆宽频和多船宽方位采集方法对于解决构造精确成像和后续的储层精细描述是一个有效的解决手段。但是在变深度电缆宽频宽方位地震资料采集的过程中，面临的主要作业难点有：海上平台障碍影响施工和近偏数据获取，斜缆抖动噪音偏大，以及缺乏相适应的现场宽方位面元信息质控手段。通过现场实验，分别提出了变观作业，优化扩展器、电缆前导段、尾部电缆布设，以及宽方位向量片面元质控等措施，有效解决了前述问题，为今后的生产提供了宝贵的经验。

宽频；宽方位；地震采集；抖动噪音；面元质控

东海西湖凹陷经过多年的勘探，取得了一系列的油气发现[1]。随着勘探开发进程的深入，对地震资料品质的要求也越来越高，尤其是进入油气田开发阶段以后，对目的层系构造精确成像和储层精细描述的需求十分迫切。

以往国内海上三维地震采集大多采用单船拖缆窄方位施工方式，但是由于勘探领域的扩展和勘探目标的日益复杂，常规单船拖缆地震勘探作业方式已经逐渐不能满足复杂地区的生产需求，因而发展出了很多新的地震采集作业方式[2-11]，主要有斜缆宽频采集、宽方位采集方式。

为了从根本上改善该地区的地震资料品质，设计和实施了斜缆宽频+多船宽方位的采集作业施工方式，是国内海上第一个商业性的斜缆宽频宽方位三维地震采集项目。本次参与施工的作业船共有3条，分别是主船，炮船A和炮船B，地震采集设计（SED）制定的具体采集方式和主要施工参数见图1和表1。采集前设计的每条航迹线分别按照T1和T2的方式行驶两次，为了使面元覆盖更加均匀，第一趟T1与第二趟T2在采集的过程中炮点在Inline方向错开50 m，Crossline方向错开12.5 m。

图1 三船宽方位采集T1+T2作业方式示意图

表1 宽频宽方位施工参数表

1 采集过程中遇到的问题

宽频宽方位拖缆地震采集属于较新的作业方式，国内海域还没有应用，可以借鉴的经验也很少。另外，本次作业的工区处在油气田开发区，存在平台、拖轮等障碍，情况更加复杂。

1.1 海上平台对施工的影响

本工区中间位置有一座海上平台，按照前绘设计给出的测线图，共39条采集航迹测线，测线方向为30°/ 210°，其中平台附近有三条测线会受到影响，主作业船无法按照设计的观测系统进行施工（图2）。

图2 工区前绘设计测线图

另外，一块优质的三维地震资料应该是涵盖从近到远相对完整和均匀的偏移距信息，对于本次多船作业来说，从图1可以看出，T1和T2采集方案由于两个辅助震源船距离主船电缆较远，电缆接收到的近偏移距信息主要是由主船的两个震源激发获得的。由于上述受平台影响的3条测线主船无法按T1和T2观测系统进行施工，致使平台下面地下无法接收到近偏移距反射信息。如何进行针对性观测以填补平台附近近道面元的缺失是一个需要关注的问题之一。

在其他测线按照原设计方案采集情况下，分偏移距统计分析的结果（图3）显示，工区近中、远中以及远偏移距的面元覆盖相对较为均匀，但是近偏移距段平台附近面元覆盖严重缺失，这将影响该区中浅层的成像，进而影响中深层的成像品质。

1.2 斜缆抖动噪音

图3 变观前工区分偏移距面元覆盖图

地震船在正常作业的行驶过程中，由于水体自身阻力和海水浅层涌浪的作用，电缆会发生抖动，形成一定的噪音。普通等深拖缆地震采集的作业方式电缆的沉放深度为固定深度，电缆抖动噪音相对较小。以7 m采集电缆深度为例最后一段采集电缆至尾标的辅助电缆长度为93 m，辅助电缆与水面的夹角为4.32°，辅助电缆与水流的正面冲击产生的噪音较小。但是对于斜缆采集来说，由于电缆倾斜而与水体接触的角度更大（图4），产生的线性抖动噪音较等深电缆更为明显。同时，在实际生产的实时监控中还发现，对于三维多缆地震采集，两个边缆的缆间扩展绳在两侧两个扩展器的拖拽下，所受拉力最大，导致的抖动最为严重，产生的抖动噪音也最为强烈。

图4 斜缆施工电缆深度示意图

从本次施工的单炮记录及对应的频谱（图5）分析来看，电缆前部倾斜产生的前部抖动噪音，主频在10 Hz左右；电缆尾部由于深度差异大，尾部倾斜角度更大，抖动噪音也很明显，主频也在10 Hz左右。宽频地震采集的有效低频信号主要来自于深沉放的远道。因此施工过程中需要采取有效的手段降低电缆抖动噪音，特别是电缆尾部抖动噪音。

图5 斜缆单炮头部（左）和尾部（右）单炮记录及电缆抖动噪音频谱

1.3 宽方位采集面元质控

面元覆盖次数的统计是单船拖缆窄方位三维地震采集现场面元质控的重要标准之一[12]。对于多船宽方位模式，往往会有多种观测系统共同实施（如前述的T1+T2）。除了偏移距信息外，多船宽方位面元还包含方位角等信息。常规三维面元质控方法以及标准已不能完全满足宽方位面元质控要求，需要探索出一套新的宽方位面元质控方法和标准。

2 解决方案

针对在宽频宽方位采集现场遇到的上述难点和问题，通过正演模拟，现场试验等方法和手段，分别给出了解决的方案。

2.1 变观方案解决平台附近地下成像

按照之前设计的T1+T2观测系统，平台附近有3条测线无法进行正常施工，导致该区近道面元缺失。通过现场正演模拟和论证，补充设计了2条T3变观测线（图6）来替代之前无法施工的三条测线。该观测系统将两条炮船同样放在主船的右侧，连线与主船航行方向平行，炮船与主船行驶的航迹线相距700 m。采用T3观测系统采集的两条测线分别位于平台的两侧，方向相反，两条测线之间相距1 000 m（图7）。

通过增加2条T3变观测线的采集，较好的解决了平台附近近道面元缺失的问题。从最终面元覆盖的统计结果来看，与之前相比，平台附近黄色区域近偏移距缺失的部分得到了充分的填补，工区内整体上面元覆盖更加均匀（图8）。

图6 T3观测系统示意图

图7 平台附近两条T3变观测线的位置图

图8 增加2条T3变观测线后工区近道面元覆盖图

2.2 电缆抖动噪音解决措施

（1）在释放电缆的时候，调整扩展器及电缆前导段的释放长度至最佳，避免长度过短引起电缆被拉伸过紧，再有就是通过调整电缆头部呈平滑弧度排布（图9），使电缆头部受力均衡，避免某些电缆单独受力过大而使噪音增大；

（2）通过实时监控时刻关注两个边缆的噪音，抖动过于强烈时，适当降低船速可以在一定程度上减少抖动噪音；

（3）在缆间扩展绳的选择上优选带分水导流片的扩展绳，可以减少行进过程中海水的阻力，对于电缆降抖效果相对会更好一些；

图9 电缆头部形态调整前后示意图

图10 调整前（上）后（下）边缆头部噪音对比图

（4）对于电缆尾部，多使用1个150 m工作段作为尾部辅助段，此段电缆不参与数据采集。改进后，电缆尾部辅助电缆长度变为243 m，辅助电缆与水面的夹角也大大减小，尾部电缆既达到了沉放深度，又有效的减少了尾部电缆的垂直方向的受力，进而降低了电缆尾部的抖动噪音，更有利于低频有效信号的保留。

通过综合应用上述手段和方法，使得电缆抖动噪音得到了有效的降低（图10），也改善了资料品质。

2.3 针对宽方位采集的向量片面元质控

根据传统单船窄方位角面元覆盖质控的思路，考虑到多船宽方位接收到的方位角信息更加丰富，提出了采用向量片模式对面元覆盖次数进行统计和分析（图11）。向量片模式面元质控的思路除了继承以往把偏移距按照近段、近中段、远中段和远段四等分的划分方法外，还引入了面元方位角的机制。在偏移距划分方面，将6 000 m的偏移距划分成200 ～1 700 m，1 700 ～3 200 m，3 200 ～ 4 700 m，4 700 ～ 6 200 m四段。在方位角划分方面，将面元分成8个扇区，分别是0～45°，45～90°，90～135°，135～180°，180～225°，225～270°，270～315°，315～360°。

新的面元质控标准按照偏移距+方位角的模式进行质控，在每一个偏移距覆盖次数要求的基础上，根据实际作业的观测系统对相应的每个方位角覆盖情况作为次要参考标准，以便对宽方位数据进行全面系统的现场质控。由于宽方位角观测系统根据设计的不同，对于方位角覆盖的标准应该做到每个项目具体问题具体分析。

图11 向量片模式面元质控方式

3 结论

通过本次宽频宽方位作业过程中的现场攻关，基本上解决了海上平台对采集的影响、斜缆抖动噪音干扰严重以及面元质控等三个现场作业的关键问题，为今后海上特别是油气田在生产地区宽频宽方位三维地震采集的生产和科研都探索了宝贵的现场作业经验。海上拖缆宽频宽方位地震采集这种较新的作业方式真正应用到实际生产的时间不长，从初步的处理结果来看，对于地层成像，尤其是中深层成像效果改善较大，具有良好的应用前景和推广价值。但是通过实际作业的过程来看，除了由于斜缆宽频和多船宽方位技术本身特点产生的采集作业难度外，工区位处油气田开发区的现状也给施工带来了额外的困难。

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Difficulties and Solutions to the Offshore Seismic Survey with Variable-depth Streamer and Wide-azimuth

JIANG Yu1, CHEN Hua1, YAO Gang1, LI Yanqing2, TU Qicui1
（1. Shanghai Branch of CNOOC Ltd., Shanghai 200335, China; 2. COSL Ltd., Tianjin 300451, China）

With the offshore oil and gas fields entering the stage of development and production, the requirement to the quality of seismic data becomes higher and higher. The variable-depth streamer broadband and multi vessel wide-azimuth acquisition are the effective methods for acquiring the qualified data to meet the requirement of precise imaging and reservoir characterization. In the process of acquisition, some difficulties should be overcome by efforts, such as the lack of near information caused by offshore platform barriers, variable-depth streamer jitter noise, and the lack of WAZ seismic bin quality control method. In order to solve the problems mentioned above, the authors conducted a series of field experiments, including variable geometry acquisition, optimization of the deflectors, lead-in cables and tail cables layout, off-set vector tile quality control. The results demonstrate they are effective and can be taken as reference to future similar operations.

Variable-depth streamer; wide-azimuth; seismic survey; tile quality control

P631.4+43

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2016.04.008

1008-2336（2016）04-0008-06

2016-05-9；改回日期：2016-05-17

姜雨，男，1980年生，物探工程师，工学硕士，从事海上地震采集处理的技术管理工作。

E-mail：jiangyu@cnooc.com.cn。