动态滑动扫描项目中可控震源分组管理研究及其应用

2019-07-12聂明涛陈兴国苏自权梁军峰范铁江王桢平德

石油工业技术监督 2019年6期

聂明涛，陈兴国，苏自权，梁军峰，范铁江，王桢，平德

中国石油东方地球物理勘探有限责任公司（河北涿州 072751）

0 引言

在可控震源滑动扫描基础上，综合平衡施工效率和资料组间谐波干扰情况，提出了可控震源动态滑动扫描技术。动态滑动扫描技术滑动时间和距离之间的函数称为TD规则（Time&Distance），它是制约生产效率、保证资料品质的关键参数。动态滑动扫描技术可看作是拉开足够距离的多个滑动扫描采集系统的同时使用，从时间和空间两个方面综合提高采集效率的采集技术［1］。

梁佳彬等通过Matlab仿真模拟研究，开发了仿真模型和测算软件，在TD规则、震源扫描参数和搬点时间确定的情况下，可得出配备震源组数和生产效率的函数关系［2］。高鲁阳等通过排队论的研究应用，根据施工作业的条件，时间、成本、资源等诸多要素进行建模，确定配备可控震源的最佳组数，在避免资料浪费的前提下将生产效率最大化［3］。由于TD规则限制，在地表因素、震源组数等其他施工影响因素不变的情况下，激发时间相邻的两组距离越大间隔时间越小，即后一组的等待时间越短。

1 动态滑动扫描技术介绍

动态滑动扫描（DSS）技术与常规滑动扫描技术不同，常规滑动扫描只有一个固定的滑扫时间长度，而动态滑动扫描中扫描时间间隔非恒定值，扫描时间间隔随着前后激发两组震源之间的距离变化，即滑动扫描时间间隔是组间距离的函数。因为震源滑动扫描时间随着它们相距的距离动态变化，所以称为动态滑动扫描，简称动态滑扫［4］。动态滑动扫描一般是交替扫描、滑动扫描、同步扫描中的两种或者多种的组合，图1是3种典型的动态滑扫TD规则。

图1典型品动态滑动扫描项目TD规则展示

图1 中TD规划1，当相邻激发震源距离在0～5 km时，时间间隔为24 s（18 s扫描长度+6 s记录时间）；组间距离在5～12 km时，时间间隔为6 s；当组间距离大于12 km时，震源之间可以同步激发，或者叫独立激发，扫描间隔时间不受约束。虽然3种TD规则差异很大，但是都遵循组间距离变大时间间隔变小的原则。所以，在动态滑动扫描项目中备用道数越多、工区Inline方向距离越大，采集效率越高。

2 施工分组管理研究与应用

2.1 分组管理

在可控震源高效采集项目中，为了提高生产效率通常配备足够的可控震源，以达到仪器的无等待采集，即仪器完成上一炮的采集记录工作的同时已有震源处于“Ready”状态（即震源处于等待仪器指令随时起震状态），但是为了避免震源设备浪费又不能出现太多震源在“Ready”状态等待仪器完成其他震源采集工作。笔者研究不同施工分组方式对生产效率的影响，建立在地震项目所配备的震源组数处于平衡状态，所谓的平衡状态是指采集过程中不会出现过多的震源处于“Ready”状态等待仪器指令，又不会长时间出现仪器处于空闲状态，等待处于绕路搬点状态的震源。

图2 震源分组模式示意图

可控震源野外施工时，主要有以下两种分组管理方式：①将当天施工线束炮点（通常为多束联合施工）均匀分配给多组震源，当大小号地表差异较大时，会考虑不同组平均绕路时间，对于地表复杂区域适当少分配一些任务，如图2（a）所示；②根据当天施工任务，结合项目TD规则将炮点分成N部分（图2（b）），各部分可以相等亦可不等，根据各部分任务将震源分成N大组，各大组内震源组数与该部分待施工任务成正比，以保证各组同步完成本组内施工任务，不会出现部分区域震源施工进度滞后，后排不能及时收压排列情况。

不同的动态滑扫项目可能采用不同的分组管理方式，因为两种方式具有各自的优点，也存在相应的不足，见表1。但是两种方案都可以通过加强管理克服相应的不足。本文将通过概率统计的方法定量地分析讨论哪种方式更有利于提高动态滑扫的施工效率，以优选更好的分组管理方式。

表1 不同分组管理方式优缺点

2.2 不同时间间隔概率统计

为便于定量分析以上两种方案对动态滑扫生产效率的影响，以图1中的TD规则3为例，假定项目配备16组震源，且16组为该项目震源组数的最优组数。当两组震源距离在8 km以内时，激发时间间隔大于等于5.5 s；当距离大于等于8 km时，时间间隔需要大于等于3 s。由TD规则对时间间隔的要求知，在其他因素不变的情况下，增加3 s间隔采集单炮所占比例能够提高施工效率。

图3是工区长度为16 km，16组震源平均分配施工任务时，下一炮在间隔3 s后可以起振的概率统计示意图。每行红色为正在震动震源，深红色区域震源距离正在震动震源距离大于8 km，如果这些区域震源在当前震源起振3 s后进入“Ready”状态，可立即起振，其他区域震源则需要等待5.5 s以后才能起振，所以对于任意一组震源，下一组震源是3 s间隔的概率为深红色震源组数/总施工组数（16组），进一步求得工区Inline方向长度为16 km时，下一炮为3 s的概率等于各组震源平均值。按照上述思路计算得到图4中的绿色曲线，工区Inline方向不同长度时3 s间隔所占比例。

图3 震源平均分组时间间隔概率统计示意图

图4两种分组管理方式3 s间隔所占比例统计图

图4 中红色曲线是工区不同长度时，按照工区长度分成N大组集中管理模式3 s间隔所占比例统计曲线。表2中包含Inline方向不同长度时，两种分组管理方式3 s间隔所占比例、分成的大组数量、各组震源组数、平均时间间隔、理想最高日效和两种方式日效差异。集中分组时，施工过程中保持各大组之间距离在8 km以上，后一组震源才能3 s时间间隔起振［5］。由表 2可知，当工区 Inline方向 14 km 时，集中分组施工会比平均分组理想日效高2 290炮。理想日效即按照采集22 h计算，其他2 h为人员换班、吃饭、震源加油、排列问题等耽误采集时间，22 h内不会出现任何停止采集的意外情况，且16组达到仪器无等待采集的组数要求［6］。

表2 两种分组管理方式理论差异对比统计表

2.3 实际生产应用效果

2018年中国石油东方地球物理勘探有限责任公司（BGP）中东地区某动态滑扫项目中，TD规则与图1中规则3一致：两组震源距离8 km内时，激发时间间隔大于等于5.5 s；当距离大于等于8 km时，时间间隔需要大于等于3 s。项目之初结合震源施工参数、平均搬点时间等综合因素，通过详细的论证配备16组震源。但是，由于施工过程中工区沙漠地表分布了很多坚硬的盐碱区域，导致震源受损严重，项目后期有效采集震源组数达不到饱和。再加上平均5万道在线采集排列，在该国湿热的恶劣气候下常出现断排列的情况。当施工过程在工区Inline方向长度达到16 km时，表3对震源分组管理方式进行了调整，由平均分组调整为集中分组，11月1—2日平均分组时，小于5.5 s震次占比分别为23.22%和28.18%，调整后小于5.5 s震次占比上升为54.88%和55.06%。根据表3、表4的数据对比，通过提高小于5.5 s间隔震次所占比例，能够降低平均采集间隔，但是由于4天内仪器有效采集时间和有效施工震源组数均有很大差异，所以未能在单日采集日效上出现明显的稳定提高。但是通过应用实例很好地验证了上述的结论：大组管理能够有效提高3 s间隔所占比例，在其他因素不变的情况下能够提高采集效率。