海上地震勘探采集现场质量控制

姜 丹， 麻志国， 刘立群， 李君君

(中海油田服务股份有限公司 物探事业部，天津 300450)

海上地震勘探采集现场质量控制

姜 丹， 麻志国， 刘立群， 李君君

(中海油田服务股份有限公司 物探事业部，天津 300450)

现场处理质量控制是海上地震勘探采集过程中关键环节。快速、准确地检测出地震采集过程中存在的质量问题，一直是现场处理工作中技术难题。针对仪器系统、震源系统、导航系统和地震数据的不同问题，对海上地震采集中容易出现的各种问题进行分类，制定出一套可行的现场质量控制方法。此方法为现场质量控制工作提供一个新思路，在实际应用中取得良好的效果，具有一定的借鉴意义。

现场处理； 质量控制； 地震资料采集

0 引言

海上地震勘探采集现场处理工作开始于上世纪90年代初期[1]，主要包括质量控制部分和资料处理部分。随着计算机技术和处理技术的不断发展，现场处理的数据处理已经发展到实时处理，即采集完数据就可以直接处理出解释人员需要的成果。现场质量控制可以在资料采集过程中对采集系统进行实时监控，及时发现问题和解决问题，确保采集资料的准确性。

在实际生产中，由于质量问题的发生具有偶然性、复杂性和多样性等特点，质控工作容易出现纰漏和盲点，影响采集质量，迫切需要制定一套完善的质控体系对采集进行质量控制。因此，笔者提出将仪器系统、震源系统、导航系统和地震数据容易出现的问题进行分类质控，多方法、多角度筛查，避免因采集质量问题造成不必要的经济损失。

1 仪器系统质量控制

1.1 仪器系统质控内容

仪器系统质控内容包括头段信息检查和电缆属性检查。信息检查主要为记录磁带中的地震信息头段(包括文件号，采样率，地震信息和辅助道信息等)、导航信息头段(包括线号，炮点坐标和船速等)和震源信息头段(包括气枪类型，容量大小等)的检查。电缆属性检查主要是漏电检查、坏道检查和相对灵敏度检查。尤其对电缆相对灵敏度检查，由于生产批次和使用寿命等原因引起相对灵敏度发生变化，影响采集资料质量，需要设计一种有效的质控手段进行识别。

1.2 质控方法

头段信息检查主要技术是道头提取技术，导航信息头段和震源信息头段存储在通用头段，地震信息头段存储扩展头段[2]。将磁带记录中的头段文件从地震数据中分离，利用格式转化，将二进制0和1数据转化为16进制数据，检查道头信息的配置参数是否准确。电缆漏电和坏道检查主要检查单炮剖面上的异常值，电缆相对灵敏度检查设计方法是选取单炮记录目的层反射区为靶区进行振幅分析，绘制能量衰减曲线，对比相邻道能量变化。

1.3 仪器系统质控效果

仪器记录系统加载施工参数，随地震数据按SEGD格式记录到磁带道头中，SEGD格式对记录数据有着严格的位置要求，如果数据记录位置出现错位、丢失，数据仍被记录，记录的磁带资料无法读取，会导致这一记录作废。电缆漏电和坏道会给单炮剖面带来能量不均，漏电体现在某一时刻对地震数据形成干扰，通常这一时间点或时间段没有数据，坏道体现在单炮上某一道或多道出现极大值，影响资料质量，需要在处理前剔除。电缆相对灵敏度检查绘制能量衰减曲线(图1)，由于偏移距不同的原因，道与道接收的振幅值会缓慢平滑下降。一段固体电缆中存放15道数据，如果某段电缆相对灵敏度异常，就会导致相邻15道数据振幅下降明显，严重影响采集质量。

图1 电缆相对灵敏度检查(能量衰减曲线)Fig.1 Relative sensitivity of streamer check

2 震源系统质量控制

2.1 震源系统质控内容

震源系统质控主要检查子枪的自身属性和工作中压力变化。海上震源系统由子枪阵列组合，目的是压制气泡效应，提高震源效果[3]，每个阵列子枪都应满足设计要求。同时，震源压力对地震资料采集至关重要，子枪漏气不易察觉，给采集质量带来隐患，需要设计出一种直观的显示方式，实时显示各个子枪工作压力变化。

2.2 震源系统质控方法

震源系统质控技术是单枪测试技术[4]和近场数据叠加技术。单枪测试技术主要根据气泡震荡理论， Peterson 等[5]提出气泡脉冲周期是气枪沉放深度，气枪工作压力，净水压力和气枪容量的函数。

Tp,v,d=C(P×V)1/3/P0(d)5/6

(1)

其中：C为常量；P为气枪工作压力；V为气枪容量；d为气枪沉放深度；P0(d)为沉放深度处的净水压力。通过式(1)计算理论枪深数值和实际数值差异，判断子枪自身属性。

近场子波叠加技术根据近场检波器的安装位置不同，将近场检波器数据分组、选排、叠加，通过子波叠加剖面图的波形变化(图2)，监控各个子枪的压力变化。

2.3 震源系统质控效果

由实测子波峰峰值推算理论枪深值与实际枪深的差值超过1 m时(表1)，单个子枪的属性没有达标，一方面可能是子枪漏气，另一方面可能子枪容量与理论不符，需要在作业之前进行确定性检查，如不符合标准及时更换。

图2中，如果近场数据叠加图中红蓝线分明，说明子枪压力稳定；如果叠加的红蓝线同相轴弯曲变形，说明子枪压力发生变化，即子枪漏气；如果红蓝线突然断裂，说明震源子枪没有被激发，或者被关掉；如果红蓝线突然增加，说明为了使震源总能量保持稳定，开启了备用枪。现场质控通过近场数据叠加的波形变化，来判断子枪压力变化，提出整改意见，保证子枪的工作状态良好。

3 导航系统质量控制

3.1 导航系统质控内容

图2 近场数据叠加处理检查Fig.2 Near-field hydrophone data stack processing check

表1 单枪测试

导航系统质控，是震源激发点与电缆位置关系质控和面元的覆盖情况的质控。导航利用声学网络计算最小偏移距，定位后，外推偏移距。当遇到海浪，洋流等外界因素影响时，声学网络的定位可能出现偏差，致使推算数据与实际数据有误差，需要地震数据处理进行验证。此外，实际施工中,遇到平台或沉船时，为保护水下设备安全，偏离采集路线，使得设计面元覆盖不均。需设计一种检测满足面元覆盖时的最大偏移量方法。

3.2 导航系统质控方法

震源激发点与电缆位置关系质控和面元的覆盖情况的质控的技术，分别是线性动校正技术[6]和面元均一化技术[7]。最小偏移距的理论值，是枪阵中心点到电缆检波器的中心点的距离。

SOFFSET=SS+SA+SR

(2)

SA=V*T

(3)

式中：SOFFSET为最小偏移距距离；SA为波在水中的传播距离；SS末尾子枪到震源中心点的距离;SR为第一个检波器与第一个检波器组的中心点距离；V为水速。

线性动校正技术是由导航和地震数据的合并数据，计算共反射点时距曲线时差，利用水速检查直达波是否校平，直观反应震源激发点与电缆位置关系的变化。

面元均一化技术是首先计算面元的覆盖情况，然后根据计算结果选取合适的插值比例，借助周围地震道数据补充缺失的地震道信息，使得面元中的反射点均匀，满足覆盖要求。

3.3 导航系统质控效果

线性动校正剖面(图3)，可以直观地反映出震源激发点与电缆位置关系，如果初至波叠加后保持线性，则表示位置关系正常，若初至波叠加波形错位，如图3(b)所示，说明震源激发点和检波点位置异常，造成这种异常可能有两种原因，一是子枪深度变化，二是接收端检波器深度变化。经查明，此处为子枪深度发生变化，连接枪与浮体定深绳断裂，如图3(c)所示，需要暂停作业及时维修。

图4(a)为加载的导航P190面元覆盖图，图4(b)为面元均一化处理剖面图。由于工区受平台影响，图4(a)右侧边界没有完全覆盖，有少许缝隙，没有地震数据，导致面元覆盖不均，给后续处理带来极大困难。经面元均一化处理，将反射点落入面元中心点，图4(b)面元覆盖均匀，缺口部分得到很大改善，若做进一步插值处理即可解决这一缺口问题，满足处理要求，由此判断此处不需要补线，节约成本。

4 地震资料质量控制

4.1 地震资料质控内容

处理流程的优化和质控环节的选取是地震质控的重点。处理流程包括二维流程和三维流程，质控环节分为四个环节:①数据解编环节；②地震和导航数据合并环节；③单道剖面和叠加剖面环节；④噪音分析环节。重点环节为噪音分析环节，直接影响着对资料品质的判断。

4.2 地震资料质控方法

解编环节主要利用交互显示；地震和导航数据合并环节利用道头提取技术；单道和叠加剖面方法一致，都是选排叠加；噪音分析是则是利用均方根公式(4)，来定性求取噪音振幅值大小[8]。

图3 线性动校正检查Fig.3 Linear move-out check(a)叠前剖面;(b)图a中红框放大图;(c)空气枪

图4 面元均一化前后覆盖对比Fig.4 Comparison of coverage before and after bin equalization(a)面元均一化前;(b)面元均一化后

图5 均方根噪音分析和噪音衰减图Fig.5 Rms noise analysis and noise attenuation

(4)

式中：Arms为均方根振幅值；N为采样点个数。

4.3 地震资料质控效果

优化地震处理流程，将数据处理和质控环节有机结合，保证采集资料质量。解编环节，检查单炮的极性、坏炮和坏道等，出现问题及时编辑剔除，否则会对后续处理产生影响；地震和导航数据合并数据坐标与相应的P190中的坐标相同，如不相同，说明文件不匹配，列为坏炮；对比单道剖面及叠加剖面，检查资料完整性，利用频谱分析，频率扫描来评价采集资料的品质；噪音分析图5左侧道头显示噪音振幅值较大时，交互显示原始单炮查看结果，经分析，此处噪音是由于海底地势突变和洋流共同作用形成的怪流噪音，进行噪音衰减，噪音可以被有效压制，资料保留，否则，资料作废。海上地震采集受潮汐，洋流影响，实际采集数据位置可能与设计测线位置不同，可以根据电缆羽角和电缆长度，算出偏离范围，一般6 000 m电缆长度，羽角超过12°，作为废线标准，也可以利用三维数据体时间切片，观察时间切片的错位或断裂情况，评估位置差别对地震资料的影响。根据上述质控内容，分类总结，制定出处理流程(图6)，对海上地震勘探采集实施全面现场质控，提高采集质量。

图6 现场数据处理流程图Fig.6 Onboard data processing flows

5 结论

海上现场质控是高效采集合格地震资料的保障，能够及时有效地发现采集过程中存在的质量问题，并提供修改意见。

1)总结归纳了采集过程中现场处理对仪器系统、导航系统、震源系统及地震资料质控的主要问题，分别列出了解决方案和效果分析，针对一些特殊的需求可以实现特殊质控，使现场质控得到了补充和完善。

2)利用多种理论和处理技术对实际地震采集进行分类质控，仪器方面，利用能量衰减质控电缆相对灵敏度；震源方面，利用单枪测试和近场数据叠加，检查子枪的状态；导航系统方面，利用线性动校正来检验位置关系和面元均一化来质控面元覆盖情况；地震数据质控方面，优化质控流程，利用噪音分析，客观评价噪音对资料的影响程度，保障资料质量。

3)为现场质控提供了一套优化的现场处理质控流程，在生产中，取得较好的质控效果。不仅有助于海上地震勘探高效有序进行，而且保证了地震资料的高品质。该项技术的实现增加了现场质控能力，增强在国际勘探市场中的竞争力。

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Qualitycontrolinmarineseismicacquisition

JIANG Dan, MA Zhiguo, LIU Liqun, LI Junjun

(Geophysical，Division，COSL，Tianjin 300451,China)

Onboard processing QC (quality control) plays an importance role in seismic exploration. During the acquisition processing, it is always the technical issue in the field quality control for detecting the defects rapidly and accurately. Considering the different QC contents of observe, source, navigation and seismic data, an available method that can divide the problems which happen frequently in the marine seismic data acquisition into several categories is introducded . It brings us a new idea for QC, the favorable effect in practical application provides us a certain reference.

onboard processing; QC(quality control); seismic data acquisition

2016-11-14 改回日期： 2017-03-01

中海油服科研项目(WTB17YF004)

姜丹(1982-)，男，硕士，工程师，主要从事地震资料现场处理方面研究工作，E-mail： jiangdan_vip@163.com。

1001-1749(2017)06-0834-07

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.06.17