复杂山地山前带“两宽一高”井炮—可控震源联合地震采集技术应用实例.

孔德政，刘新文，吕景峰，周 旭，邸江伟

(中国石油东方地球物理公司塔里木物探处，新疆库尔勒 841000)

复杂山地山前带“两宽一高”井炮—可控震源联合地震采集技术应用实例.

孔德政，刘新文，吕景峰，周 旭，邸江伟

(中国石油东方地球物理公司塔里木物探处，新疆库尔勒 841000)

针对塔里木盆地YZ区块复杂油气藏特征及勘探需求，新实施的三维地震采集项目采用了“两宽一高”地震采集技术，提出了突出小线距的高密度、宽方位三维观测系统优化设计方向，并应用了复杂地表区井炮—可控震源联合激发高效采集施工设计、巨厚山体区模型约束浅层层析三维表层调查与建模和数字化地震队高效施工辅助方法，确保了“两宽一高”地震采集技术在该区的成功实施。该技术大幅提高了地震采集效率，节约了地震勘探成本，地震资料品质也得到了明显改善，证明了“两宽一高”地震采集技术在复杂地表、复杂构造背景下岩性勘探中的有效性，为类似复杂区“两宽一高”地震采集技术的实施提供了借鉴。

复杂山地山前带；岩性油气藏；“两宽一高”地震采集技术；井炮—可控震源联合激发；模型约束浅层层析三维表层建模；数字化地震

“两宽一高”(宽频激发、宽方位观测、高密度采集)地震采集技术是现阶段地球物理勘探技术的重要发展方向，也是提高地震资料品质的有效手段，适用于复杂油气藏的评价与开发、改善复杂区构造成像；该技术在地表条件相对简单、地貌平缓、适合可控震源高效采集的开阔区域已得到了广泛应用，并取得了明显效果[1-3]。塔里木盆地YZ区块为复杂构造背景下的岩性油气藏，实现复杂油气藏的评价与开发需要使用“两宽一高”地震采集方法，但该区为典型的复杂山地山前带，复杂的地表条件给“两宽一高”地震采集技术在该区的有效实施带来众多困难[4]。本次三维地震采集通过一系列技术措施确保了“两宽一高”地震采集技术在复杂地表区的成功应用，加快了该区的勘探开发进程，并为类似复杂地区 “两宽一高”地震采集提供了借鉴。

1 采集区概况

塔里木盆地YZ三维工区属于前陆盆地南部斜坡带，处于塔北台盆区和库车山地的交界处，表层和深层地震地质条件复杂。

YZ三维工区地表包含高大山体、风化残丘、山前戈壁和盐碱湿地4种地表(图1)，涵盖北部库车山地高大山体及山前巨厚洪积扇特征和东南部塔北台盆区盐碱湿地特征。工区西部有两座山体，东部发育风化残丘，山体相对高差大(约180～480 m)、风化严重、风化层巨厚(约50～180 m)，导致山体区地震波能量衰减严重、激发接收条件很差，常规采集方法地震资料信噪比低、成像效果差，而且提高资料信噪比和改善成像难度大。从资料品质上来说，山体区中浅层资料“空白”、目的层信噪比低也是本区地震勘探最突出的问题。

在深层地震地质条件方面，YZ地区既有库车山地复杂构造特点，又有塔北台盆区岩性勘探的高要求，属于“复杂构造背景下的岩性勘探”。山体区构造变形剧烈，盐上发育断至地表的逆冲断层，盐下构造受逆掩断裂控制，为了满足、落实薄砂岩储层和低幅构造及岩性圈闭的需求，需要解决复杂构造成像问题，也要满足岩性勘探的高信噪比、高分辨率和高保真度的要求。

图1 工区卫星影像图(a)和数字高程模型(DEM)(b)图Fig.1 Landsat image map (a) and DEM (b)

2 主要地震采集方法

2.1 突出小线距的三维观测系统优化设计

图2 相同线距不同覆盖密度/横纵比的叠前成像效果对比图Fig.2 Contrast of PSDM seismic files with the same line spacings, different coverage density and aspect ratiosa.20线接收、横纵比为0.25、覆盖密度为89万次/km2；b.80线接收、横纵比为1、覆盖密度为356万次/km2

塔里木盆地复杂构造区三维数学模型正演研究表明，高覆盖密度三维采集能显著改善研究区复杂构造叠前成像效果(图2)，而在相同覆盖密度(单位面积内炮检对的数量)条件下，采用小线距(图3a)能在共炮检距域具有更好的均匀性和更好的空间采样，因而更有利于压制偏移噪声，但其缺点是深层的陡倾角反射强度相比采用宽方位采集(图3b、3c)的剖面有所降低(图3中圆圈内及箭头所指位置对比)。可见小线距有利于提高信噪比，宽方位观测有利于提高深层成像。也就是说，观测系统整体应该向着高密度、小线距、宽方位的方向发展；但在勘探投入一定的情况下，线距和观测宽度往往是一对矛盾体，因此线距与观测宽度的优先选取应有所侧重。其原则为在低信噪比区，应优先保证小线距，以利于压制噪声，为成像奠定基础；在较高信噪比区，可以采用较大线距、宽方位观测，改善陡倾角地层及复杂构造成像。考虑YZ三维工区山体区构造高陡、资料“空白”的特点和技术经济一体化的要求[5]，高密度、较小线距、适当的观测宽度是优化本区观测方案的合理选择。

基于以上认识，鉴于YZ三维工区复杂的地表条件，分别确定了可控震源施工和炸药震源施工的高密度、宽方位三维观测系统为48线接收、接收线距为150 m、炮线距为150 m、横纵比为0.5、覆盖密度为192万次/km2和48线接收、接收线距为150 m、炮线距为300 m、横纵比为0.5、覆盖密度为96万次/km2。

2.2 低频震源低频/宽频激发技术

宽频有利于提高分辨率，而鉴于高频衰减和拓展高频的难度，低频地震数据采集近年来也得到了地球物理界的认可[6-7]。YZ区块三维工区也采用了低频可控震源低频激发，拓宽频带，提高地震信号品质。为实现拓展低频的目的，采集中采用低频可控震源激发，从扫描频率为1.5～84 Hz的试验剖面分频效果可见，低频段有丰富的反射信息(图4)。基于以上试验，YZ三维地震采集项目使用了BV-620LF低频可控震源，扫描频率为1.5～84 Hz的低频激发，该扫描频率范围也是大于5个倍频程的宽频扫描，高频部分利用提高分辨率实现对薄储层等的识别，低频部分利用地震信息的保真提高波阻抗反演的准确性[2]。同时采用滑动扫描高效施工模式为“两宽一高”的经济性奠定基础。

图3 相同覆盖密度不同线距/横纵比的叠前成像效果对比图Fig.3 Contrast of PSDM seismic files with the same coverage density, different line spacings and aspect ratiosa.40线接收、线距为90m/180m、横纵比为0.25；b.40线接收、线距为180m/180m、横纵比为0.5； c.80线接收、线距为180m/360m、横纵比为1；d.对应位置的速度模型

2.3 井炮与震源效率匹配

针对YZ三维工区的地表特征，采用了井炮—可控震源联合激发的方式，实现井炮(炸药震源)与低频可控震源有机结合，提高整体资料品质。以往采用井炮—可控震源联合激发施工的工区中，其井炮和可控震源的施工区域相对集中[8]，而YZ三维工区井炮和可控震源的施工区域非常分散，对资料的保幅性和保真性，以及采集效率都提出了前所未有的挑战。为此提出了两方面的措施：一是在采集效率方面，考虑到井炮—可控震源联合激发能否高效是影响“两宽一高”采集经济有效性的关键[8]，因此施工中遵从“井炮—可控震源效率匹配”的施工设计思路，并借助数字化地震队辅助施工，即根据设备配备数量、日有效作业时间、线束中可控震源和井炮的炮数、可控震源施工区域的分布和地表条件(用于估算可控震源采集效率[9])，分区设计采集日效和同时采集的线束数(表1)；二是增加井炮—可控震源交界处井炮—可控震源重复炮的数量，利于后续处理中地震数据的保幅和保真性。

图4 1.5～84 Hz扫描频率激发的分频剖面图Fig.4 Frequency division sections of the sweep frequency at 1.5～84Hza.全频剖面；b.Lp (3 Hz,5Hz)；c.Lp(4 Hz,6 Hz)；d.Lp(6 Hz,8 Hz)；e.Lp(8 Hz,10 Hz) 注：Lp—Low Pass Filtering低通滤波；括号内前数字为低通频，后数字为低截频。

线束数量/束固定参数施工方法设计参数配置道数接收线数单线道数单束平均井炮单束平均可控震源同时放炮的线束井炮日效可控震源日效日效有效作业时间/h使用备用合计1～62484381101416660846150614．82321426282584263～149484387520975251463198815．323652306626718150～1902435417732958851645253015．49912177011682191～211243543170412680126811．69558141610974

2.4 模型约束浅层层析三维表层建模方法

YZ三维工区的山体风化严重、风化层巨厚，且表层结构横向变化大，在该区域使用微测井等常规表层调查方法成本高且精度低，难以揭示该区域的表层结构特征。山体区巨厚风化层对深层和浅层资料品质影响都很大，而浅层资料对速度建模精度和成像精度起着关键作用，因此，建立巨厚山体区高精度表层模型是完成本次勘探任务的关键之一。为解决这一难题，提出了模型约束浅层层析三维表层建模方法，这一方法可以较准确地揭示深度在300 m以内的近地表结构，较好地刻画近地表横向变化特征[10-11]。首先搜集以往二维地震数据，对测网密度达到1 km×1 km的二维地震数据开展初至拾取工作；然后将所有初至数据集合在一起视为三维数据体，按照三维的方式开展层析反演，获得近地表速度场[12]；再根据稀疏微测井的调查结果，确定近地表速度场的高速顶界面，从而完成对三维工区近地表模型的解析；最后，在三维采集结束后，将新采集的三维地震数据及以往二维地震数据的初至数据整体按照三维的方式开展层析反演。反演过程中采用之前建立的近地表模型加以约束，从而建立三维工区最终的近地表模型以应用于叠前深度偏移处理(图5)。

a.最终建模的静校正效果 b.常规建模的静校正效果图5 YZ三维最终静校正与常规静校正效果对比图Fig.5 The 3D final static result and the conventional static result of Block YZ

2.5 数字化地震队高效施工辅助方法

YZ三维工区范围大、地表条件复杂，可控震源施工路径安排、可控震源作业的实时掌控与指挥调度、施工任务的及时下达及生产数据的实时传输与监控等不仅影响地震采集效率，也关系着地震采集质量。为此，采用了数字化地震队高效施工辅助方法。数字化地震队(DSS)即将软件、通信、计算机、地理信息系统、高精度定位等IT技术与先进的物探采集方法相融合，对施工任务、生产数据、野外人员、设备物资、质量监控等进行无线化、可视化数字管理，优化施工工序，简化作业程序，实现智能激发采集、实时质量控制、远程技术支持与指挥调度，以提高生产效率、提升施工质量、降低生产成本。

3 地震采集效果

通过井炮与可控震源高效采集的联合激发，以及数字化地震队辅助施工的组织模式，YZ高密度、宽方位三维地震采集最高日效2418炮，实现了预期效率，与全部采用井炮的约900炮的日效相比，本次的采集效率得到了大幅提高，实现了“两宽一高”采集的经济有效性。

通过“两宽一高” 地震采集技术的应用，地震剖面品质整体大幅提升。东部平缓地表区深层资料改善明显，白垩系低幅度构造、古近系底砂岩岩性圈闭、三叠系岩性圈闭、中浅层逆冲断层面及白垩系尖灭点等地质现象刻画清晰(图6)；西部山体区中浅层资料由以往的空白到本次较好成像，有利于准确速度建场，主要目的层有效反射信息更丰富、有效频带更宽、资料信噪比更高(图7)，为改善复杂构造成像、预测薄砂体、落实低幅构造及识别岩性圈闭提供了可靠资料。

图6 塔里木盆地YZ三维平缓地表区新老采集资料剖面对比图Fig.6 Tarim Basin YZ 3D new and old migration profiles for the gentle surface area

4 总结

(1)“两宽一高”地震采集技术是现阶段复杂山地山前带构造背景下岩性勘探的有效技术，且突出小线距的“两宽一高”是类似地震地质条件下观测系统优化的方向；

(2)井炮—可控震源联合激发高效施工设计及数字化地震队辅助施工是实现复杂地表区“两宽一高”地震采集的经济有效方法；

(3)模型约束浅层层析三维表层建模方法可有效解决巨厚表层区的表层调查与建模难题，能较好地应用于后续叠前深度偏移处理。

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An Application Case of the “Two-Wide One-High” Seismic Acquisition Technology in Complex Front-zone of Mountain

Kong Dezheng， Liu Xinwen， Lv Jingfeng， Zhou Xu， Di Jiangwei

(TarimGeophysicalProspectingDepartment,CNPC,BGP,Korla,Xinjiang841000,China)

Aiming at the characteristics and exploration demands of the complex reservoirs of Block YZ in Tarim Basin, “Two-wide One-high” seismic acquisition technique is adopted in the new 3D seismic acquisition project, this paper puts forward the optimization direction of high density wide azimuth 3D observation system emphasizing the small line distance. And the construction design for high-efficiency acquisition of the explosive - vibrator combined excitation technique in complex surface area, the modeling constrained shallow layer tomographic 3D surface investigating and modeling technique in mountain area which weathered layer is thick, DSS high-efficiency acquisition associated technique are all put to use, those ensure the successful implementation of this “Two-wide One-high” 3D seismic acquisition project. All the application of the technical measures not only greatly improved the acquisition efficiency, saving the cost of exploration, but also made seismic data quality improved distinctly in the area. It is proved that the seismic acquisition technique of “Two-wide and One-high” is effective in lithologic exploration of complex structural background and complex surface area, which provides reference for the implementation of the “Two-wide and One-high” seismic acquisition technology in the similar complex area.

complicated front-zone of mountain; lithologic hydrocarbon reservoirs; “Two-wide One-high” seismic acquisition technology; explosive-vibrator combined excitation; modeling constrained shallow layer tomographic 3D surface modeling; DSS

国家科技重大专项“复杂构造地球物理配套技术”(2011ZX05019-005)和“塔里木盆地库车前陆冲断带油气开发示范工程”(2011ZX05046)联合资助。

孔德政(1980—)，男，工程师，从事地震采集方法研究工作。邮箱：kongdezheng@cnpc.com.cn.

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