双检采集技术在埕岛东工区中的研究应用

郭鸿宾

摘 要：海底电缆双检接收技术是2O世纪8O年代末出现的勘探新技术，主要用于压制在海底和海面之间存在的"水柱混响"干扰，能有效地提高地震资料的信噪比。双检采集技术的关键在于将海底电缆沉放到海底或水下一定深度，然后在同一道上同时利用压电检波器和速度检波器接收地震信号，由于这两种检波器对水柱混响具有相反的响应，据此即可对两类检波器接收的地震信息分别处理，再将两者有机相加，即可达到有效信号增强、水柱混响去除的效果。本文在深入研究该项技术的基础上，结合埕岛东工区双检采集技术的实际使用情况，提出一整套双检采集技术实际应用的思路，着重强调如何做好双检的匹配，以便获得最佳的效果。

关键词：双检理论；海底鸣震 ；耦合；频率匹配；振幅匹配

1. 前言

海上地震勘探中的海面和海底都是很好的波阻抗界面，因此海底勘探需要解决由于海面和海底引起的多次波的干扰问题，这个问题一直是妨碍海上勘探发展的瓶颈。双检采集技术是目前在浅海地震勘探中广泛应用的一项技术，利用两种检波器对“混响”波响应相反的原理，对采集到的地震数据分别进行处理并有机相加，可使有效波得到加强，“混响”波相互抵消，达到消除“水柱混响”的目的。埕岛东工区是胜利物探首次采用双检技术进行三维地震采集工作，本文旨在结合野外实际，阐述如何通过技术手段，针对双检采集设备的性能采取有效措施，获取较高信噪比的采集资料。

2. 双检技术理论基础

近年来，随着海洋油气田的开采，胜利海上探区逐步转入二次采集阶段，这就要求在野外采集过程中，将各种环境干扰降到最低，从根本上消除外界因素对资料品质的影响，从而达到提高资料分辨率和解释精度的要求。

2.1 双检采集技术的理论

双检采集技术理论依据来自双检检波器中压电检波器和速度检波器的自身特点：压电检波器接收信号具有全方位性，而速度检波器接收信号具有定向性，当两者同时接收地震信号时，将产生相同极性的上行波信号和极性相反的下行波信号。

2.2 双检记录特征分析

根据双检设备接收的原理，两种检波器对于上行波和下行波会有完全相反的响应。为验证这个理论，我们首先抽取最小炮检距（理论上抽取零炮检距）地震道和最大炮检距处的地震道进行分析。零炮检距的初至波的传播路径为由气枪直接传播到检波器，因此可以认为是下行波；最大炮检距处的地震道接收的是海底滑行波或者折射波，可以认为是上行波。通过对两处地震道进行对比分析发现：最小炮检距处压电检波器与速度检波器初至时间相同，但极性相反，速度检波器表现为上跳；最大炮检距处的压电检波器和速度检波器初至时间相同，极性也相同，都表现为下跳。实际资料证明压电检波器及速度检波器对上行波及下行波有不同的振幅响应差别。

通過对速度检波器及压电检波器原始资料分析发现：速度检波器与压电检波器输出振幅存在一定差异，同时对频谱分析发现，速度检波器记录的主频较高，频带宽度约60Hz，压电检波器记录主频较低，频带宽度约200Hz。并且从记录面貌上分析：压电检波器的信噪比好于速度检波器，两种检波器记录的面波特征也不同，速度检波器记录上的面波明显强于压电检波器。

3.双检技术在埕岛东工区的应用

我们在埕岛东工区首次使用双检采集技术，采取了“走出去、引进来”的方法，先后多次到相关双检使用单位和处理单位进行了调研和学习，了解和学习国内海上勘探双检的使用情况、注意事项、处理方法以及深海双检使用的可行性等，使我们初步掌握了双检设备的使用。

通过调研，我们认识到：双检资料品质的难点是做好双检处理。水检和陆检数据在频率、振幅和信噪比上存在着巨大的差异。直接将两种数据叠加无法达到预期的效果。因此有必要在频率和振幅两方面做好匹配性处理。寻找它们之间的平衡点。在不破坏原始记录特征的前提下使水检和陆检趋于一致，最终完成叠加。而这些反应到野外，就是要做好双检与海底的耦合、水深调查及表层调查工作，为室内的反演处理提供宏观的参考。

针对埕岛东工区并结合双检设备的特点，在施工中我们重点做好了以下三方面来保证双检采集质量。

（1）做好双检与海底界面的耦合工作

使用双检设备，就必须考虑到速度检波器的因素，既要满足压电检波器工作的环境，又要保证速度检波器工作良好。在野外施工中，检波器与海底介质的耦合是得好双检资料的关键。为此，我们在野外施工前做了四种双检耦合器试验，确定出了最佳的耦合器与双检设备进行捆绑使用，降低了外界因素对检波器耦合的影响。

（2）做好工区内水深测量工作

鸣震在频谱分析中出现周期性的有规律的陷波现象，陷波的频率与海水的深度和速度有密切的关系。

理论公式：

其中fn是险波频率，v为地震波在海水中的传播速度，h为水深。

双检采集技术处理的关键是速度检波器与压电检波器的匹配度，因此做好水深测量工作，可以为资料的室内反演处理提供依据。在生产初期我们就对工区水深情况进行测量，并对全部水深资料进行了潮汐校正和涌浪校正。室内处理根据施工区域的水深情况对资料进行分析，找出陷波频率，为速度和压电资料的振幅、频率匹配提供详实的数据。

（3）做好反射系数的求取

反射系数也是双检处理的要因之一，准确的反射系数的取得尤为重要。目前，反射系数的求取没有准确的理论依据和公式，在室内处理中，只能采用试参数法取得反射系数。由于工区内海底岩性复杂，因此我们在施工同时做好了表层调查工作，对海底地表进行了岩性取芯。在工区内设计100个取芯点，对不同岩性和硬度进行分析，为室内反射系数的确定提供宏观的参考。通过对海底表层调查，工区内海底表层主要存在老河道，海底淤泥和硬沙板。

参考文献：

[1] 王汝珍. 多次波的识别与衰减.地球物理学报，2005年

[2] 赵伟等. 海底电缆采集地震数据多次波压制处理，西安石油大学学报，2007年

[3] 周建新，姚姚. 双检波器压制海上鸣震， 中国海上油气， 1999年

[4] 全海燕等. 海底电缆双检接收技术压制水柱混响，石油地球物理勘探，2005年