基于Sercel 428仪器的弯宽线采集技术在塔吉克斯坦山地勘探中的应用

卢良鑫，丁同哲，闫　勇，夏　勇，杨伯亚，于世东，柳兴刚

(中国石油集团东方地球物理公司　河北　涿州　072751)



基于Sercel 428仪器的弯宽线采集技术在塔吉克斯坦山地勘探中的应用

卢良鑫，丁同哲，闫勇，夏勇，杨伯亚，于世东，柳兴刚

(中国石油集团东方地球物理公司河北涿州072751)

摘要：为了有效地解决地震数据信噪比低、静校正影响严重问题，宽线采集方法在塔吉克斯坦项目得到了有效的推广和发展，形成了独特的宽线-弯线采集方法：采用大接收道数，增加各个深度目的层的覆盖次数；处理时在单线上解决静校正，避免了常规单线2D采集时检波器大组合接收引起的无法解决的组内静校正问题，同时又起到了检波器在横向上大组合压制侧面线性干扰的效果。从绕射源的时距曲线上定量分析宽线与单线采集对侧面干扰压制的效果，突出宽线采集上的优势。

关键词：宽线;弯线;山地;侧面干扰;低信噪比

0引言

塔吉克斯坦的工区地表囊括了高山、黄土塬、河流、丘陵等地形，山地地表崎岖，高程变化剧烈，加上地下构造比较复杂，目的层比较深，断裂发育、地层破碎，这些综合因素导致山地资料成像困难。山地近地表不均质体的分布引起大量的次生干扰[1]。厚度数十米的黄土塬，对激发能量的吸收衰减很大，到达中、深度目的层地震波能量很弱。尽管以往该区进行了多次的二维地震采集，但由于资料信噪比很差，对构造的大致走向和形态仍然没有得到一个相对准确的认识。基于东方公司在山地勘探中的丰富经验并且在巴基斯坦山地宽线勘探中取得良好的效果[2]，以及采集仪器的长足发展，本次地震勘探采用宽-弯线的采集方案，用于解决该区涉及到的勘探难点问题。而Sercle428仪器巨大的带道能力和传输方式，为本方案实施提供了硬件条件。

与传统的单线接收的二维地震勘探相比，宽线因为增加了接收线数，从而成倍地增加了覆盖次数；在单线上解决静校正问题，之后进行水平叠加等处理，实现了没有组内静校正问题的“大组合”叠加，有效的压制了侧面干扰，加强了有效反射；另外，宽线接收使得激发点和接收点在横向上存在一定宽度内的离散，与单线接收的CMP道集相比，减少了干扰波的相干性，从而在速度分析上压制了干扰波的能量团，突出了目的层的有效信号，从而提高信噪比[3]。另外由于工区地形高差很大，一条测线的高差可达1 000 m以上，而且断崖比较多，这给采集施工带来了很大的困难，为躲避不利地形的困扰，在宽线的基础上，发展了弯线采集技术。它有效地降低了施工难度，并且对目的层的成像质量却基本不产生负面影响。

1宽线与单线的对比分析

二维地震勘探遇到的最大问题是来自侧面的干扰。侧面的绕射或者反射都可以称作侧面干扰。侧面干扰时距曲线的形态也表现为双曲线如图1所示。假定地下介质速度单一，则绕射波的时距曲线方程可以写成

(1)

图1　绕射源时距曲线

其中x为绕射点纵向上的坐标，y为绕射点横向上的坐标，z为绕射点深度，下标s和r分别表示炮点和检波点，炮点在检波点左边偏移距为正数。图1中的蓝线为测线正下方的绕射源时距曲线，绕射源深度为3 000 m、距面元中心点(0,0,0)纵向上的距离为2 000 m；红线比蓝线增加了横向距离1 500 m。可以看出，来自侧面的绕射源时距曲线与测线正下方绕射源的时距曲线形态都是双曲线，在进行速度分析时两者会混在一块，造成对信号的干扰，导致叠加之后的信噪比很低甚至出现假象。三维地震勘探可以有效地解决这个问题但成本较二维高很多。宽线相比于单线在压制侧面干扰提高信噪比方面有比较好的效果，并且勘探成本不会高很多。

以塔吉克的宽线采集为例，如图2所示，绿色圆点为接收点，红色圆点为激发点，接收线间距为120 m，炮线离最近的一条接收线的距离为60 m，道间距为25 m，每一条炮线的炮点距为100 m。选取一个面元，并计算该面元的所有炮检对坐标，如图3所示。

图2　观测系统示意图

图3　[0,12.5]的面元炮检对

由于山地的地形复杂，断崖陡坡比较常见，因此炮点不在理论点布设的情况经常发生。依据该工区的炮点偏移规则，炮点在理论点坐标横向±200 m以内进行偏移，从而模拟实际施工中炮点偏移的情况，如图4所示。选取测线侧面的一个点(2 000,-1 800,3 000)，面元中心点为(12.5,0，0)，侧面干扰源位于测线侧面1 800 m，并且相对于面元中心点纵向距离为2 000 m。根据式(1)对炮点随机偏移之后的CMP道集绘制宽线的绕射源时距曲线，如图5所示，红线为宽线的侧面绕射源时距曲线，蓝线为根据红线拟合的用于NMO的双曲线。从图中可以看出，对于宽线勘探来自侧面的绕射源时距曲线与标准双曲线相比有一定地扰动，特别是近偏移距的道集合比远偏移距扰动得更厉害，原因是近偏移距道集包含了更多的方位角信息，而传统的单线二维只有单一的方位角信息。对红色时距曲线进行动校正并不能把它拉平，从而不能同向叠加达到最佳的成像效果。将宽线的CMP道集进行动校正仍然有一定的剩余时差，如图6所示蓝圈为图5中红线与蓝线动校正后的时间差。

图4　炮点偏移之后的观测系统示意图

图5　侧面绕射源的宽线时距曲线

图6　侧面绕射源的宽线CMP道集动校正剩余时差

以雷克子波模拟炸药激发源[4]对比叠加之后的波形。子波的振幅设为1 m，主频为20 Hz。根据图6中所示的剩余时差进行相应相位差的叠加，得到的波形如图7所示。由于参与计算的CMP道集有540道即540次覆盖，叠加之后的波形最大振幅为540 m，而图6中所示波形振幅为36 m，说明侧面干扰受到了很大的压制。再用测线正下方的绕射源(2 000,0,3 000)进行模拟，得到时距曲线如图8所示，叠加后的波形如图9所示，波形的振幅为446 m，从图中可以看出宽线对于测线正下方的绕射源时距曲线与标准的双曲线区别很小，波形的形态和振幅都得到了保护。对于测线下方绕射源不在面元中心点正下方的情况，可以用偏移归位比较准确地成像。对于传统二维单线的侧面绕射源由于时距曲线也是标准的双曲线，所以侧面干扰得不到压制。如果把测线正下方绕射源的信号认为是有效信号，把侧面绕射源的信号认为干扰噪音的话，则从上述数值模拟的角度看宽线相比于传统二维单线信噪比提高了很多。

图7　侧面绕射源的叠加波形

图8　测线正下方绕射源的宽线时距曲线

图9　测线正下方绕射源的叠加波形

2弯线的弯度分析

弯线的采集可以根据实际的地形避开施工困难的地区，从而提高施工效率。然而，弯线特别在拐点的地方势必会增大CMP面元内的炮检中心点的离散度，从而对CMP道集的速度分析以及叠加成像造成一定的影响。塔吉克工区的弯线拐点处的弯度都小于10°。

对于弯线的设计，在拐点处CMP点须落在第一菲涅尔带半径内[5]。计算公式[4]如下：

(2)

其中，R为第一菲涅尔带半径，Vav为目的层埋深,fm为地震波的主频。

由于塔吉克工区的目的层比较深，叠加剖面显示在5 s附近并且平均速度为5 300 m/s左右，主频为18 Hz，估算出第一菲涅尔带半径约为1 400 m。该工区的所有CMP面元炮检中心点离散度都小于1 000 m，说明弯线的弯度是合理的。

3应用效果对比

在塔吉克山地中用的是两条炮线三条接收线，如图13所示。两条炮线和三条接收线构成一条宽度为360 m的宽线，选取最右边的一条炮线和最右边的一条接收线组成一条近似的单线与宽线进行对比。这条近似单线的宽度为60 m，与宽线的宽度比为1∶6。将宽线进行炮点和检波点抽稀，左右两条炮线各抽稀一半从而炮密度与单线的一致，并将三条接收线的道数抽掉三分之二从而道密度与单线的一致，使得单线与宽线的覆盖次数相当。然后将宽线和单线用同样的层析静校正量和处理流程进行处理得到的叠加剖面。图10目的层位于5 s附近，图中显示单线的剖面目的层相比于宽线较不清晰，而且侧面干扰产生的假象与目的层交织在一起。图11为炮检点抽稀的宽线剖面，其中目的层较为清晰，侧面干扰得到比较有效的压制。图12为炮检点不抽稀的宽线剖面，由于覆盖次数明显增加，信噪比也比较高。图13 为带观测系统的卫片。

图10　单线剖面

图11　炮检点抽稀的宽线剖面

4总结

宽线对于压制侧面干扰比传统的二维单线有明显的效果，目的层在众多干扰中更容易显现出来，特别是在施工成本高、信噪比低、地表起伏大的复杂山地地区。宽线采集使得CMP道集有一定的方位角，使侧面干扰在动校正叠加之后会不同相的干涉，而在测线正下方的绕射或反射动校正之后仍然保持同相叠加有效地成像，这样就对侧面干扰进行了压制，保护了有效信号，提高了信噪比。另外宽线采集能获得较高信噪比的地震数据，而勘探成本不会比二维勘探高出很多，是性价比较高的复杂地区勘探的采集方法。弯线的设计有效地避开了施工困难的障碍物，一定程度地提高了施工效率，并且在拐点设计、弯度分析基础上使得地震有效信号在弯线处理中得到了有效保护。

图12　炮检点未抽稀的宽线剖面

图13　带观测系统的卫片

参 考 文 献

[1] 李庆忠.论地震次生干扰[J].石油地球物理勘探,1983,6(3):207-225.

[2] 施继承,和冠慧,张中民，等.巴基斯坦复杂地表区地震采集技术[J].石油地球物理勘探,2008.43(S2)：11-14.[3] 罗仁泽,黄元溢,曾俊峰，等.宽线大组合地震接收原理及实践[J].天然气技术与经济,2010,4(6)：21-23.

[4] 陆基孟,王永刚.地震勘探原理[M].山东东营：中国石油大学出版社,2009：183.

[5] 张春贺,李世臻,姚根顺，等.基于宽线+折线采集与拟三维处理配套的碳酸盐岩裸露区地震勘探技术[J].地球物理学报,2014，57(1)：229-240.

Crooked Wide Line Acquisition With Sercel 428 Applied in Tajikistan Mountainous Seismic Prospecting

Lu Liangxin,Ding Tongzhe,Yan Yong,Xia Yong,Yang boya,Yu Shidong,Liu Xinggang

(BGP Inc.,China National Petroleum Corporation,Zhuozhou,Hebei 072751,China)

Abstract：In Tajikistan mountainous seismic project,low signal to noise ratio and severe effects of static correction affected the seismic record detrimentally.In order to effectively solve the problems,wide-line acquisition was applied and developed effectively in the Tajikistan project,and a unique wide and crooked line acquisition method was evolved.The method utilized more channels to receive seismic data,thus increasing folds in target layersat of different depths.In the processing step,static correction was tackled in single line,which avoided the problem of static correction within large geophone patterns which could not be solved in conventional 2D seismic acquisition.In the mean time,laterally large geophone patterns effectively suppressed lateral linear interference.In this paper,effects of suppression on lateral interference using wide line and single line acquisition are analyzed quantitatively from time-distance curves of diffraction source,and the advantages of wide line acquisition are highlighted.

Key words：wide line；crooked line； mountains；lateral interference；low S/N ratio

第一作者简介：卢良鑫，男，1986年生，工程师，2011年硕士毕业于中国地质大学(北京)地球探测与信息技术专业，现在中国石油集团东方地球物理公司从事地震数据采集与处理工作。E-mail:llx_168@126.com

中图法分类号：P631.4

文献标识码：A

文章编号：2096-0077(2016)03-0074-05

(收稿日期：2015-10-26编辑：屈忆欣)

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