复杂山地地震勘探多信息智能化选点技术——以塔里木盆地库车坳陷阿瓦特山地为例

孔德政，周　旭，王　琬，李　俊，李值六

(1.中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒 841000；2.中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司,河北涿州 072751；3.卡尔加里大学，艾伯塔卡尔加里T2N4V7)



复杂山地地震勘探多信息智能化选点技术
——以塔里木盆地库车坳陷阿瓦特山地为例

孔德政1,2，周旭2，王琬3，李俊2，李值六2

(1.中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒 841000；2.中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司,河北涿州 072751；3.卡尔加里大学，艾伯塔卡尔加里T2N4V7)

摘要：山地地震勘探经常面临高大陡峭的山地地形，物理点布设难度较大，其合理性不仅影响地震资料质量，且关系着安全风险和施工效率。以塔里木盆地库车坳陷阿瓦特山地地震勘探为例，介绍了基于高清遥感数据和表层调查数据库的多信息智能化选点技术。在工区表层、地表数字高程和遥感正射影像等数据基础上，针对工区特点，考虑影响地震资料质量和施工难度两方面的关键因素，确定约束选点中需要综合应用的信息，采用“逐点面积寻优法”进行多信息综合的自动选点。通过矿场试验确定各影响因素权重，点位得分为各影响因素的得分与权重的乘积之和，通过自动筛选点位得分优选最佳点位。该技术在库车坳陷等复杂山地三维地震勘探中应用效果较好，保障了物理点布设的合理性，提高了施工效率，降低了安全风险，节约了勘探成本。

关键词：复杂山地；三维地震勘探；遥感数据；多信息；逐点面积寻优法；自动选点

① “室内踏勘”是相对于野外实地踏勘而言的，是指在室内利用高清遥感数据和数字高程数据，借助相关软件实现对施工工区的立体模拟踏勘。

塔里木盆地前陆区是塔里木油田天然气主产区，以山地地貌为主，山体高大、陡峭、起伏剧烈；该区不仅原始地震资料信噪比低、复杂构造成像精度低，而且物理点布设均匀性及合理性差、设备搬迁难度大、施工效率低、安全风险高[1-4]。物理点布设的合理性不仅影响地震资料质量，而且还关系着安全风险和施工效率等。因此，如何实现物理点的最优化布设是复杂山地地震采集中需要考虑的首要问题，是优质、高效完成采集任务的关键。

在复杂山地三维地震勘探中，物理点的均匀分布对获得良好的叠前偏移成像效果具有重要意义。空间采样密度越大、分布越均匀，偏移噪声越小，空间炮、道采样密度和均匀性直接影响最终的偏移结果。对于资料信噪比低、断裂发育、构造高陡的前陆区，物理点分布不均匀给后续资料处理解释带来的影响更为突出[5-8]。以往研究表明，在跨越地面障碍物时，为避免炮点和接收点的突然跳动而使用平滑连续的炮线和接收线，有助于减少叠前偏移噪声[9]。因此，确保物理点的最优化布设对塔里木盆地复杂山地三维地震勘探具有重要意义。

2003年，凌云针对塔里木盆地复杂山地地震勘探提出了采用卫星照片和大比例尺地形图进行地震采集预设计的思路和方法，即：划分障碍物区、进行炮检点的变观设计和覆盖次论证分析，该方法既节省费用、人力和时间，又较精确和快速[10]。高精度遥感信息以其精度高、信息丰富的特点成为地表地质条件复杂地区地震勘探不可或缺的数据，它不仅能满足室内踏勘①、帮助组织野外生产等，还可以利用高精度遥感信息进行地表岩性分区，指导表层控制点布设、障碍区炮点预布设，利用遥感矢量数据体定量优选激发和接收点位置，提高单炮资料品质。因此，利用高精度遥感数据及矢量数据体进行复杂地表区的地震采集设计是一个发展趋势[11-12]。在中国西部的准噶尔盆地和柴达木盆地复杂区的地震勘探中应用遥感信息进行选线和选点，在提高激发、接收效果和提供施工便利方面取得了显著效果[13-14]。

目前塔里木盆地前陆复杂山体区一般都进行了高精度航拍，需要研究如何在复杂山地三维地震勘探中借助高精度航拍数据实现物理点的快速最优化布设，保证采集资料的品质，同时降低施工难度、提高施工效率。本文以库车坳陷山地地形条件最为复杂的区域——阿瓦特为例，介绍了多信息智能化的选点技术。

1 阿瓦特山地三维工区

库车坳陷阿瓦特山地三维工区可谓“沟壑纵横、断崖林立”(图1)。工区内分布有温宿大峡谷等3条大型地表断裂，北部是极为高陡的南天山山脉。工区内山体区约占92.5%，其中高陡山体比例大，约占79%，相对高差一般在280m以上，局部超过450m。交通条件极差，物理点布设、设备搬迁难度极大。如何在确保地震采集质量的同时提高施工效率和降低安全风险是本次采集的关键。

2 实现方法

总体来说，多信息智能化选点技术就是多种高精度地理信息约束的自动化选点技术。它是基于高清航拍数据和以往表层调查数据库，运用多种高精度多信息智能化的方式，实现物理点的自动、快速、最优化设计，即物理点的最优化布设，如分布均匀性、连续性有利于激发、接收和人员及设备到位。多信息智能化选点流程如图2所示。

首先，需要收集工区表层、地表高精度数字高程和遥感正射影像3个方面的数据。表层资料来自工区内以往的地震勘探，如微测井资料，以及由以往地震数据采用层析等方法建立的表层模型等。地表高精度数字高程和遥感正射影像一般来自航拍，高程精度为1～3m、影像精度为0.2～1m便可满足高精度选点要求。由高精度数字高程和遥感正射影像形成DEM、DOM、多光谱和SAR，利用DEM提取高程、坡度、破碎度、地表起伏和施工风险分级等矢量专题信息；利用DOM提取探区岩性、人文障碍矢量专题信息；利用多光谱和SAR可提取植被指数、相对湿度、地表粗糙度矢量专题信息(图3、图4)。

其次，针对工区特点，考虑影响地震资料质量和施工难度两方面的关键因素，确定约束选点中需要综合应用的信息，如高程、坡度、破碎度和低降速带厚度等。对阿瓦特山地进行三维地震勘探选点时，根据室内高清踏勘和对以往资料品质的分析，确定了影响上述两个方面的关键因素，即点位所处的高程、地面坡度和低降速带厚度。

再次，采用“逐点面积寻优法”进行多信息综合自动选点。

其一，对各类信息的所有样点进行评价打分。例如高程，在给定的选点范围内，最低高程的点得分为100，最高高程的点得分为0，其间采用线性插值的方式确定得分。

其二，按给定权重进行分值累加。权重反映各影响因素对选点的影响程度，一个工区中不同地貌区域各影响因素的权重有所不同，一般通过在不同地表区域分别试验，对比选点效果来确定各影响因素的权重。在阿瓦特工区，通过试验确定了高陡山区给定的权重，高程为0.5，坡度为0.4，低降速带厚度为0.1；在起伏相对较小、断坎不发育的山区给定的权重，高程为0.3，坡度为0.3，低降速带厚度为0.4。点位的得分即为该点位各影响因素的得分与其权重的乘积之和。

其三，以理论点为中心，在设计允许的范围内选择分值最高的点作为最优点位。高程越低、坡度越小、低降速带厚度越小等得分越高，因此选点后，可以将所有难以到位的点都转移到容易到位的区域；将难以实现高速层激发的点转移到厚度相对较小的区域。这样在设定的偏移范围内，大幅度降低施工难度，降低了安全风险，提高了原始资料品质，保证了选点后物理点分布的均匀性。

最后，在自动选点完成后，需要对自动选点方案进行论证分析和微调。论证分析主要考虑障碍区的覆盖次数等是否满足设计要求；微调主要是对个别“孤立点”进行识别，这些“孤立点”不符合物理点连续分布的原则，更重要的是它们会大大增加钻井设备等的搬迁难度，严重影响施工效率，甚至是可能无法到达。

3 应用效果

多信息智能化选点技术在阿瓦特山地三维地震采集中取得了较好的效果。

(1)物理点整体布设均匀度高。与老三维炮点布设相比，本次三维炮点布设均匀度得到了大幅度提升，可为后续叠前偏移处理提供高品质的原始资料(图5)。

(2)综合应用信息全面、精度高，智能化的“逐点面积选优法”选点速度快、 合理性强，大大降低了选点人员的劳动强度。

(3)布设的点位合理性强。实测点位与预布设点位吻合率高达97.51%，确保了野外一次布点成功率，大大提高了野外布点效率，解决了传统选点方法中多轮次选点带来的布点效率低、施工强度大和安全风险大的问题。

(4)合理的点位降低了后续施工人员和设备的到位难度及安全风险，提高了到位效率，测量、钻井和采集工序分别比原计划提前17天、14天和13天完成，节约了成本。

4 结束语

(1)多信息智能化布点技术是复杂山体区最优化布设物理点的有效方法，较传统的选点方法在质量和效率等方面具有明显的优势。

(2)根据工区地貌划分合适的分区,选择合适的影响因素并给定合适的权重,是决定选点效果的重要因素。

(3)对于复杂地表区，应选择试验区进行权重等参数试验，根据选点效果确定合适的权重参数。

(4)不同地貌区考虑重点不同，根据工区实际情况，可以按地貌划分成多个区块,并设置不同的偏移参数进行选点。如低难度区考虑优化激发条件，而高陡山体区考虑可实施性等。

(5)选点中采用多种高精度矢量信息，需要进行大量运算，可根据工区大小选择合适的计算机配置或者采用分块选点的方式。

参考文献

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[14]邹贤华,朱培云,熊翥. 准噶尔盆地南缘山地地震勘探采集方法与技术[J]. 天然气工业，2005，25(2):49-52.

Multi-information Intelligent SP Choosing Technology for Seismic Survey in Complex Mountainous Region——A Case Study of Awat Mountainous Region in Kuqa Depression, Tarim Basin

Kong Dezheng1, 2, Zhou Xu2, Wang Wan3,Li Jun2, Li Zhiliu2

(1.PetroChinaTarimOilfieldCompany,Korla,Xinjiang841000,China; 2.BGPINC.ChinaNationalPetroleumCorporation,Zhuozhou,Hebei072751,China;3.UniversityofCalgary,Calgary,AlbertaT2N4V7，Canada)

Abstract:Complex mountainous seismic exploration is often faced with high-step mountain terrains in Tarim Basin, as a result, the rationality of physical point layout does not only affect the quality of seismic data but also relates to safety risks and operation efficiency. Taking the 3D seismic survey of Awat mountainous region in Tarim Basin as an example, we introduced the intelligent SP choosing technology based on high-resolution remote sensing data and surface survey database. On the basis of the such data as the surface structure, surface digital elevation and remote sensing orthophoto of work area, we determined the required information for constraints in choosing, considering the critical factors from the perspectives of data effect and operation difficulty according to the characteristics of the work area. We used the method of “optimization point by point in an area” for multi-information SP choosing. We carried out weight determination of all influential factors through mineral test. The point score is the sum of the score of each factor and the weight product. We selected the optimal point by SP choosing. The technology applied well to 3D exploration in Kuqa and other complex mountainous regions, ensuring the rationality of physical point layout, greatly improving the operation efficiency, reducing safety risks, and saved exploration costs.

Key words:complex mountainous region; 3D seismic survey; remote sensing data; multi-information; optimization method point by point; SP choosing

基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”之课题“塔里木盆地库车前陆冲断带油气开发示范工程”(2011ZX05046)。

第一作者简介：孔德政(1980年生)，男，工程师，从事地震勘探方法研究工作。邮箱：kongdezheng@cnpc.com.cn。

中图分类号：P631.42

文献标识码:A