基于地震照明技术的观测系统分析及优化

刘力铭

摘 要：近年来，随着地质勘探开发的深入以及新型技术上的研发，使得传统地质采集技术很难满足实际生产需求，因此我们针对复杂地质模型引入了地震波照明技术，并对目标观测系统进行优化。形成了适合二次开采的相关设计。通过研究，我们发现这种地震照明技术能够给完整的地质构造探测提供保障，而且在一些微幅构造成像上也能够被清晰呈现。

关键词：地震照明 技术的观测 系统 优化

近年来，虽然研究学者针对探测区进行了大量的地震数据收集和相关技术研究，地震资料品质相比过去来说有了显著提升，然而对于一些复杂的小砂体，小断块等一些微幅构造来说还没有完全落实到位，导致断层接触关系没有明确，很难进行准确定位。分辨率和信噪比较低，波租不明显等问题是评价复杂地质构造还存在很大的问题。从之前的研究材料我们发现，复杂地质构造会导致地震剖面成像时出现振幅波动，而导致这种问题主要是由于地震波成像技术不完善，以及相关的观测系统不合理造成的。我们基于波动方程理论，并根据精细建模建立了复杂地质模型，进行地震照明和偏移成像技术的相关研究。根据地震波照明可以分析确定特定地质模型的激发和照射范围强度，进而能够更加合理进行检波点，炮点的设置，达到最佳的激发和接收状态，进而能够使能量实现叠加，提高复杂地质的成像效果。

一，地震照明分析以及偏移成像

模型建立。陡坡带构造从一定程度上能够反映特定地质特点。由于该地带是湖盆的主断裂，能够形成多种类型的扇体结构，比如主浊积扇，三角洲等，我们针对这些特点，结合实际构造样式设计了特定的地质模型，如下图所示。

其次，对双程波照明进行实验，采用了高精度的双程波照明进行检测。本次实验中，我们共模拟了951炮，采用20米的炮间距，在中心放炮两边对称放置600道接收，每炮为1200道，道间距为十米，最大偏移距离为6000米，采样时间为两毫秒，道长为五秒。在地表激发所有炮记录照明分析叠加获得的双重波多泡照明强度分布图如下图所示，

我们可以看出利用这种双程波照明，可以反映不同构造在倾角方向的定量分布，能够保持地震波在不同地质构造情况下的照明和传播规律。为了能够进一步反应照明分析准确性以及正演模型的正确性，我们利用了双程波照明来绘制水平叠加图，通过剖面图结果我们可以发现在近岸水下扇以及深水浊积层的反射波成像：较清楚，浅部地层清晰。叠前偏移成像。为了能够准确评价叠加剖面程度，不仅需要从其本身进行考虑，还需要在后期进行偏移成像分析。为了能够确定是否接近于零炮检距剖面，我们对叠前偏移成像技术进行分析。目前很多研究学者采用叠前偏移的方法，基于Kirchroff绕射积分理论的叠前时间偏移以及基于波动方程有限差分理论，利用叠前时间偏移来实现对一些构造比较复杂，速度横纵向有显著变化的地区来进行，这种叠前时间偏移成像是参考了波场传播过程中产生的绕射效应，但没有对速度横向变化产生的折射效应进行考虑，而叠前深度偏移最终是以构造成图作为目标，能够满足地下反射位置，确保信息准确性。因此，这种方法比较适合于一些复杂地质构造的偏移成像，叠前时间偏移剖面采用Kirchroff绕射积分的方法，这种方法基于射线，绕射理论，从最终的成像图来看，射线很容易导致在复杂介质中存在多种路径干涉的问题。我们利用波动方程有限差分方法进行叠前深度偏移分析，可以看出不同地层反射连续性较好，而且地质断层现象清楚，且分辨率也不受深度的影响。

从不同影响因素对于剖面影响程度来看，为了能够分析不同参数，成像速度，对于地震数据处理上的影响，我们采用了不同时间进行采样，不同子波主频，不同偏移速度数据进行比较，以便能够为获得合理的参数提供参考依据。从测试结果来看，我们发现1毫秒采样时间对于精精细构造成像来说比较清楚，采用2毫秒采样时间可以保证在200赫兹之间不会出现假频率的问题。因此我们认为采用2毫秒的采样时间比较合理。对于不同子波主频结果来看，我们分别比较了2，3，4，10赫兹数据，结果发现随主频增加其频散程度越来越大，主要由于利用了有限差分法进行精度计算。相比20赫兹来说，40赫兹主频波长减小了将近50%，其空间采样率也会降低，精度也相应降低。要想获得较高的精度，需要通过庞大的计算量，然而这种情况下是不合实际的，因此我们认为可以采用30赫兹的子波主频是比较合理的。从不同偏移速度来看，我们分别选取偏移速度为实际速度的0.8倍，0.9倍，1.1倍，1.2倍进行比较分析，结果发现，当速度模型比较准确时，在断层和储层附近成像效果较好，而如果偏移速度不准确，由于断层和沉积砂体反射波复杂，其速度扰动较大，最终偏移剖面变化程度较大，会使成像深度不准确，造成绕射波收敛不归位，很容易降低信噪比，也会为之后的工作带来较大难度。

二，面向目标进行观测系统设计

在陡坡带地质模型中，我们重点勘探的目标是小砂体等微幅构造地质。因此，在采集系统准确性，有效性上是十分关键的指标，我们分别采取不同的道间距，比如5米，10米，15米，20米，对速度模型进行目标区照明分析结果发现，当道间距为5到15米范围内时，向下传播量能量较强，而处于20米的道间距时能量比较分散，很难进行目标层成像，因此相对来说采取较小的道间距能够提升复杂构造数据收集的分辨率。然而，5到15米的道间距对后期偏移效果几乎是一致的。总体来看，要想取得横向上分辨为10到20米的微幅构造，可以选取的道间距范围为十到15米。

从目标场控制照明来确定最优的激发范围，根据地震波传播原理，我们发现目标层界面均匀分布，震源产生的地震波到达地面，根据地面不同位置所接收到的能量强弱来选择合适的地表激发地震波位置，进而能够对目标层建面达到理想照明状态，当地面接收地震波能量越强，位置激发对该目的层界面照明越有优势。因此可以利用波场上传照明来确定勘测目标地面最优化的激发范围。在波场上传时，我们同样可以利用单程波方程和双程波来计算地震波。双程波适合于地震波实际传播，然而这种从数学角度上来看，计算效率低，而采用单程波方程的计算方式虽然数据比较相似，然而在精确度上显著降低，但效率高。从实验结果发现，在目的层比较深，地表观测孔径受到限制的情况下，利用这两种方法来计算地震波传播没有太大差异，因此，我们可以采用单程波方程来计算深部目的层激发地震波在地面上的能量分布。

在本次研究中，我们选择陡坡带断面水平为4到12米，共计，8000米的范围作为勘探区域。根据实验发现，在确定最优炮点范围内共计382炮激发过程中，为了能够使目标照明较强，在确定的最优炮点范围共569炮激发，这种情况下选定目标照明效果较弱，为进一步确定最优的激发范围，我们分别利用最优炮点范围内激发382炮数据以及确定最优炮點范围内569套数据进行叠加深度偏移。结果发现，利用确定最优激发的382炮地震数据叠前深度偏移，这种情况下目的层成像效果较好，而且陡坡带上的小砂体成像清晰，而利用后者来说，这种方法在目标范围内成像模糊，选定目标内的缓坡带断面上的小砂体几乎无法成像。从数据处理结果上来看，能够证明选定最优激发范围的准确性。

小 结

在本次研究中，我们以斗破大地形模型为研究对象进行照明技术分析，考虑入射、反射的双层地下分方向照明，最终形成了对勘区二次采集观测系统优化设计。

参考文献

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