松辽盆地东北缘高密度宽线观测系统试验研究

2016-03-30潘家智中国石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司研究所

天然气勘探与开发 2016年1期

潘家智（中国石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司研究所）

潘家智
（中国石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司研究所）

摘要小型断陷盆地断陷层是松北地区主要的勘探目标层，但该目标层地震资料信噪比低，成像效果差，因此进行了高密度宽线的攻关试验。基于高密度宽线资料，采用波场分离技术进行观测系统的退化分析，分析了不同覆盖次数、不同炮、道密度对噪声能量和有效反射能量的影响，分析结果表明，不同覆盖次数条件下，炮、道密度的改变对噪声的压制效果不同，但单纯依靠观测方式的优化来压制噪声的效果是有限的。通过退化分析确定了断陷层成像的炮道密度，在此密度基础上形成了有效的观测方式，改善了断陷层的成像效果。图7表4参6

关键词高密度宽线断陷层炮道密度退化分析

0　引言

宽线观测技术在山前带、巨厚黄土塬、南方复杂山地等低信噪比地区得到了广泛的应用，并取得了较好的效果[1-4]。它是一种特殊的三维观测技术，宽线观测大幅度提高覆盖次数,通过邻道叠加增加了道集内不同传播路径,减少了噪声的相干性,改善了压噪效果。在勘探程度较低的探区，一般采用观测系统参数冗余度比较高的宽线观测系统进行段试验或线试验，在此基础上，根据实际采集资料进行不同观测系统参数的后评估，选择能够完成地质任务的、经济的观测系统参数，该过程即为退化分析。从已发表的相关宽线采集文章来看[1-4]，基本是以技术介绍和采集效果为主，对退化分析的研究相对较少，笔者通过对松北地区高密度宽线采集资料分析，探讨退化分析的认识与体会，为宽线观测系统的分析提供参考依据。

1　研究区概况

松北区块处于中国大型含油气的松辽盆地的东北部盆缘地带，属于东南隆起区和东北隆起区的一部分，存在油气聚集成藏的可能性，具有良好的油气勘探前景。但该区表层条件和地下构造复杂，地震勘探面临诸多难题。

表层方面：存在湖积、洪积和冲洪积等多种沉积类型各向异性特征明显，造成单炮品质多变，线性噪声非常发育，信噪比低。

深层方面：该区经历了断陷、坳陷两个发育阶段，在松北地区形成了一系列坳陷层厚度薄、断陷层地层残缺不全的小型断陷，断陷层是本区油气勘探的主要层系，而断陷层及基底深大断裂发育，地层倾角大，波场复杂，反射能量偏弱，成像效果差。

针对以上，为提高断陷层的信噪比和成像效果，进行了高密度宽线的攻关试验（表1），通过高密度的炮检点、高覆盖次数来提高断陷层的信噪比和成像效果，我们以此高密度观测系统采集数据进行优化分析，从而选择适合的观测系统参数。

表1　高密度宽线观测系统参数一览表

2　分析思路

思路一：在主要分析参数方面，采用小道距有利于对波场进行充分采样；采用了5340 m的最大炮检距，有利于深层复杂构造的成像和速度分析，经分析是合理的，不再进行详细阐述，主要是针对覆盖次数和不同观测方式进行分析。

思路二：进行退化分析一般是以信噪比的对比为主，信噪比估算方法经常采用的是频谱估算法[5]。但这种方式没有考虑有效频带内的噪声，不能有效反映信噪比的变化，因此，退化分析采用波场分离技术，利用信号和噪声视速度不同的特性，采用F-K域滤波和自适应面波压制的办法对资料进行线性噪声和面波压制，将被压制的线性噪声和面波数据做为噪声能量，将去噪后的剖面作为有效能量，以此分析不同观测参数和观测方式对有效波和噪声能量的影响。

3　观测系统退化分析

3.1覆盖次数分析

覆盖次数是影响叠加剖面信噪比的关键因素，信噪比随覆盖次数的增加而逐步提高，当达到一定值时，信噪比改善幅度变小[5]。遵循因素尽量单一的原则，按照不同炮点距、不同组合方式抽取不同覆盖次数的观测方式，进行剖面的对比分析，不同覆盖次数所对应的观测系统参数如表2所示。

表2　不同覆盖次数的观测参数一览表

图1是浅层和深层噪声能量、有效反射能量随覆盖次数变化的曲线，首先可以看出，浅层的噪声能量大于有效能量，且能量值较深层低，通过单炮资料和观测系统属性分析，之所以出现这种现象，主要是由于单炮浅层的有效能量低于深层有效能量，而引起这种现象的主要原因则是浅层的有效覆盖次数远低于中深层。

图1　浅层（a）和中深层（b）噪声能量与有效反射能量随覆盖次数变化的曲线

无论浅层还是中深层，有效能量和噪声能量均随覆盖次数的增加而增加，噪声能量近似于小斜率的线性增加，有效反射能量呈非线性增加。在覆盖次数小于400次范围内，有效能量增幅大于噪声能量增幅，而大于400次后，有效能量增幅接近噪声能量增幅。实际资料的对比（图2）也证明了这一点，覆盖次数544次和816次相比，信噪比改善幅度减小。

图2　不同覆盖次数的纯波剖面

3.2炮检点贡献分析

以上分析说明，覆盖次数达到400次左右，观测系统的压噪能力基本接近极限。那么在这个范围内，炮点和检波点所起到的作用有多大？首先采用68次、136次和204次三种覆盖次数为基准，分析接收线和激发线的变化（表3）对噪声和有效能量的影响。

表3　炮检点贡献观测方式分析一览表

图3　增加接收线和增加炮点对噪声能量（a）和有效能量(b)的影响分析曲线

由图3a可以看出，68～136次之间，增加接收线噪声能量增幅大于增加炮线，而随着覆盖次数增加，增加接收线的噪声增幅趋势变缓，而随着炮线增加噪声能量增长趋势变陡，因此，在68～204次范围内，增加炮线有利于压制噪声能量，这是由于本区表层的非均质性，炮间噪声特征参数差异大，有利于通过叠加进行压制，增加接收线接收相同炮点激发产生的噪声，差异小，不利于通过叠加压制。

有效能量曲线显示（图3b），通过增加炮线，覆盖次数在68～204次范围内，有效能量要高于增加接收线的能量，但能量值比较接近。综合分析，在68～204次范围内，增加炮点有利于压制噪声，提高信噪比。

而随着覆盖次数的增加，当覆盖次数达到272次（图4a），增加炮点造成噪声的能量大于增加接收线增加的噪声，而有效能量随着覆盖次增加数的提高而趋于一致。覆盖次数达到408次，炮和线的改变对噪声和有效能量的影响没有差异（图4b）。

图4　相同覆盖次数不同炮、线组合方式对噪声和有效能量影响分析

图7综合显示了不同覆盖次数下不同炮、线组合对噪声和有效能量影响，可知不同炮、线组合对噪声能量影响差异较大（图5a)，对有效能量增加趋势的影响差异很小（图5b)。在136次左右，增加炮点能压制噪声，提高信噪比；272次左右，增加接收线数可压制噪声，提高信噪比；覆盖次数达到408次，增加炮点和增加接收线基本没有差异，因此，炮、道均要达到一定的密度[6]，炮道总密度大致要达到每平方公里54400～68000才可最优化压噪。

以上分析都是基于3线3炮高密度宽线观测系统的资料来进行的，因此观测系统优化在最大炮检距、道距参数确定，在不大于3条接收线和3条炮点线的前提下进行退化，按照分析的炮密度和道密度的变化范围优化设计了两种观测系统（表4）。两种观测系统覆盖次数相近，差异体现在炮、道数量上，方案1炮数多，方案2接收道多，按照地震采集成本计算，炮数多的成本要高，给予以上分析结论，方案1和方案2的资料效果是一样的，因此最终退化分析结果是采用方案2。

图5　不同炮、线组合噪声（a）和有效能量（b）变化曲线

表4　退化后两种观测系统参数一览表

图6　绥化-铁力断陷盆地新采集二维剖面

4　实施效果

通过高密度宽线观测系统的退化分析，确定了适合松北小型断陷盆地的观测系统，在松北地区绥化—铁力、宾县等断陷盆地进行了应用。图6和图7分别是新采集和以往采集的剖面，两条测线相距2 km。从剖面对比来看，有效地提高了资料成像信噪比，反射连续清晰，波组特征明显，构造形态刻画清晰，尤其是断陷层资料品质较以往得到了很大改善，能够有效落实断陷层的内幕结构及其展布特征。