春光探区新层系地震采集观测系统设计研究

2018-06-22董淑兰

石油地质与工程 2018年3期

董淑兰

（中国石化石油工程地球物理有限公司华北分公司，河南南阳 4731322 ）

春光油田油藏属于它源成藏，油源主要来自于东部的昌吉凹陷和西南部的四棵树凹陷。从沙湾组到古近系、白垩系、侏罗系、石炭系都有油气分布，可供勘探层系多，其中古近系、白垩系油藏类型以岩性为主，具有较大勘探潜力；石炭系是一套碎屑岩，因长期遭受风化淋滤，不整合面上沟谷纵横、凹凸相间，形成了地层剥蚀不整合和石炭系内部断块圈闭。在开发过过程中钻遇石炭系地层获得工业油流，展现了石炭系良好的勘探潜力。以往地震采集主要是针对新近系做了大量的采集研究工作，但白垩系和石炭系地震资料信噪比低的问题依然没有得到有效的解决，偏移成像难度很大，不能满足地质解释的需要。

春光探区是河南油田西部勘探的重要区块，位于准噶尔盆地西缘车排子凸起，该地区石炭系原始地震资料的信噪比低，成像精度不高。如何突出有效波、提高成像精度是该区地震勘探的核心问题。为此，通过宽方位地震采集技术的研究与应用，提高原始资料信噪比和构造成像的精度，为准确落实构造打下良好的基础[1-2]。

要提高地震资料的信噪比，除了改善激发和接收等因素外，观测系统设计方案优化是提高地震资料信噪比和成像精度非常有效的技术手段，主要体现在四个方面：一是合理选择小面元、小道距，提高横向分辨率；二是合理选择小组合、小药量，提高纵向分辨率；三是通过增加有效覆盖次数，提高地震资料的信噪比；四是保证属性均匀的前提下，选取合适的最大炮检距，提高成像精度。

在采集技术上要提高原始资料的信噪比和成像精度，主要考虑两个方面：一是从地震资料属性方面考虑设计观测系统，主要考虑观测系统的均匀性。二是在保证地震勘探资料整体品质的前提下，重点考虑保护地震属性的保真性。

1 存在的主要问题

根据对春光探区以往地震资料的综合分析，并结合地震剖面和地质解释成果认为，以往的采集方案存在三方面不足：①覆盖次数低，直接影响信噪比的提高，特别是横向覆盖次数低，导致横测线方向的剖面信噪比低；②方位角窄，影响成像效果，不利于岩性及构造信息的精细描述；③观测系统的均匀性差，小炮检距和中、大炮检距分布不均匀，实际有效偏移距短，缺少远道信息，影响了针对新层系的地震叠前反演等储层预测方法的应用效果。

2 观测系统关键参数优选

充分考虑该区古近系、白垩系及石炭系内幕成像，在增加覆盖次数、提高信噪比的同时，还要考虑提高纵向、横向的分辨率。减少采集脚印的影响并保证地震资料属性的均匀性是本次参数选择的关键。

2.1 道距的优选

在对观测系统面元进行分析论证的基础上，从以下四个方面综合优选道距。一是从去噪角度考虑，小道距可以充分利用高精度空间采样记录噪音，防止噪音产生空间假频[3]，室内用目标滤波技术来消除噪音，不影响信号频宽和保真度；二是考虑纵向分辨率和横向分辨率相互影响和制约，小道距可以提高横向和纵向分辨率；三是从偏移处理角度考虑，采用较小道距有利于改善高频成分的成像效果，降低高频偏移噪声；四是由于春光探区倾角不大，较小的面元尺度能够提高地震资料分辨率和采集精度，有利于落实低幅构造和岩性圈闭[4]。

考虑到目前在春光探区发现的目标较小（平面上宽度小于100 m的砂体）的情况，为了查清主要目的层中各种超覆等接触关系以及砂体尖灭点，三维网格不宜过大，采用10 m×10 m的网格是合适的。

2.2 最大炮检距的优选

根据地球物理模型，除考虑水平叠加处理对最大炮检距的要求和反射系数稳定的因素，为更准确设计最大炮检距，采用了二维地质模型模拟和实际资料分析。模型模拟和实际资料表明，探区最大的炮检距可以选择为等于或略小于目的层深度，过大的偏移距对资料成像没有优势。纵测线最大偏移距选择3 000 m比较合理。

2.3 接收线距的优选

理论上讲，道间距、炮点距、接收线距和炮线距对采集脚印的影响是相同的[5]。这些参数越小，采集脚印效应就越小。四个量之间满足一定的约束关系（四者之和小于600 m），可以使采集脚印控制在较小的范围内，在接收线距小于240 m、道间距20 m、炮点距20 m的情况下，炮线距的取值范围应小于320 m。炮线距小于320 m既有利于属性切片提取的要求，又能够实现空间道内插和三维处理的要求（图1）。

2.4 方位角的优选

图1 新(右)老(左)方案对比

研究认为，地下一点的反射波在地表是呈全方位分布的，因此采用宽方位角采集才能接收到该点更多的反射信息[6]。采集数据的空间分辨率越高，越有利于岩性边界和复杂断裂带的成像分辨率，但是由于受处理条件限制，宽方位使用受到很多限制。实践证明，当勘探地区的信噪比较高、地层倾角变化较小时，在保证沿排列方向的覆盖次数，即炮检对的个数满足信噪比和成像的需要时，可重点考虑采用横向上炮检对的合理分配；适当增加接收排列条数，提高横向叠加速度的求取精度，满足横向分辨率的要求，有利于空间成像和偏移处理[7–9]。探区以岩性勘探为主要目的，且深层古近系、白垩系资料信噪比较低，目的层储层横向尺度小，岩性平面上变化快，宽方位采集地震数据有利于复杂岩性圈闭成像，因此，首选宽方位角的观测系统。

3 观测系统评价

观测系统评价方法是基于CMP（共中心点）面元属性的评价方法，即通过CMP面元属性（CMP道集内炮检距分布是否均匀，各面元覆盖次数是否均匀，炮检距统计特性，方位角分布等）特征评价观测系统优劣[8]。这种评价方法是基于水平叠加技术的基本假设（即地层是水平层状的，介质均匀，地震波垂直入射到地下，又垂直反射回地表），观测系统设计理念是以覆盖次数和炮检距均匀分布为第一原则，以保证叠加效果。

新老方案主要参数见表 1，新观测系统设计方法的特点如下。

一是方位角较宽，横纵比为 0.71，大于以往的0.20，宽方位采集有利于复杂岩性圈闭成像，提高属性的均匀性；二是0～1 500 m之间炮检对分布均匀明显提高，主要分布为1 500～2 800 m，炮检距的分布有利于接收浅、中、深等主要目的层的信息，提高地震资料的成像精度；三是覆盖次数显著增加，10 m×10 m面元覆盖次数为108次。