黄瓜峁-茫东-黄石地区宽线二维地震采集技术探讨

朱 波, 熊业刚， 吴剑锋， 周锦钟， 李 祥，张惠瑜

(中国石油 青海油田分公司勘探开发研究院,敦煌 736202)

0 引言

图1 新老剖面对比

为了提高资料品质，该区采用了基于高密度理念的宽线二维地震采集方法，大多数资料品质得到较大改善。但在2015年茫东二维项目宽线资料现场处理过程中，新资料品质不如老资料，主体构造浅层形态模糊，如图1所示。

针对以上问题，笔者从该区地震地质条件、观测系统设计、资料处理等方面进行系统的分析，并提出了一系列的针对性技术措施，取得了较好的应用效果，并针对该区域地震地质特点提出了合理化建议。

1 原因分析

1.1 高陡构造带成像困难

如图2所示，若炮检线距离为S，倾角为θ，与反射层距离为h1和h3，反射波旅行时为t1、t3，时间差值为Δt，界面以上波速为v。在零炮检距时：

(1)

(2)

通过对该区单炮目的层进行频谱分析得到主频f=15 Hz，速度v=3500 m/s，宽线宽度S=120 m，周期为T。计算得到：

代入公式：

经计算θ≈25°达到影响叠加效果的程度。

通过进一步的研究和分析，发现在研究区内构造众多、不同构造成像质量差异大，高陡构造自西北向东南呈条带状分布，且地层倾角通常在40°以上，最大可达到89°。当地层倾角非常大的时候，地震波反射路径发生剧烈变化，地层获得地震波反射主要能量非常困难，影响叠加效果。

利用该区某测线地震资料进行地质建模，并且对地质模型进行波动方程正演模拟照明，从图3可以发现浅层高陡构造会导致照明强度分布及不均匀，且深层照明强度弱，成像困难。

1.2 观测系统与处理方式的差异

同样处于高陡构造条带的新测线资料和老测线资料在资料品质上出现了如此大的差异，另一个主要原因是观测系统和处理方式不同。

在采集方法上：老测线采用了常规的单线采集方法；新测线采用3S3L宽线观测系统，该区地层倾角大，测线平行于构造方向，相同CMP点相邻线时差达到了16 ms，反射波无法同相叠加导致资料品质下降(图4)。

图2 垂直测线示意图

图3 某测线照明分析

在处理方法上：老测线采用了常规的二维共反射点叠加，新测线采用扩大面元处理，进行共反射面元叠加，将反映地下一定范围内的一个面元内共深度点的所有信息都利用起来，做“同相叠加”，以提高信噪比。

2 针对性的技术措施

2.1 适度拆分炮点优选激发因素

在高密度宽线二维的条件下，不再追求单炮品质，常规的井炮激发我们确保在投资成本没有明显增加的基础上通过井深拆分、口数拆分的方法对激发因素进行优化[1]。

通过新老资料对比(图5)，在有条件使用可控震源的区域，考虑采用可控震源施工，并进行台次拆分，能进一步提高覆盖次数、增加空间采样密度，提高复杂构造成像精度。

2.2 采用小道距、小组合接收

在高密度宽线二维的设计过程中，应考虑尽可能的减小道距，增加空间采样率，以提高资料的分辨率，小道距有利于噪音、有效信号均匀、无假频采样，有利于高陡构造成像[2-4]。由图6可以看出，通过65°地层倾角的模型正演单炮，从10 m、20 m、30 m、40 m道距的F-K谱上可以看到，较小的道距有利于有效信号均匀、无假频采样。由图7可知，从采用不同道距处理的剖面对比来看，较小的道距有利于高陡构造成像。

根据工区噪音特征，针对性设计小组合检波器接收(图8)，小组合接收可以防止由于高陡构造地震波视速度与折射波视速度相近落入干扰压制带。通过室内处理压制常规线性干扰波，检波器组合压制短波长干扰，提高信噪比[5-6]。

图4 新测线剖面对比(局部)

图5 新老剖面对比

图6 65°倾角模型正演记录与F-K谱

图7 实际资料不同道距对比

图8 小组合接收示意图及组合响应分析

2.3 优化接收线距

宽线施工时，线束的宽度必须保证地下垂直于测线方向CMP面元宽度内，反射波能够同相叠加，也就是使横向面元宽度范围内的反射时差小于目的层反射周期的1/4，即当Δt<1/4T时，反射波能够同相叠加，当Δt>1/4T时，反射波不能同相叠加，影响叠加成像[7]。

在高密度宽线二维选择接收线距时，仔细分析线距与资料信噪比的关系。理论上，接收线距的大小可以从两个方面对宽线观测系统起到作用[8]：①对地下共叠加反射点的横向距离起到控制作用，随着线距的增大共叠加线的长度增加，对地下一些细微的构造细节起到模糊和平滑作用，会降低地震资料的分辨率，提高信噪比；②对近地表的噪声起到压制作用，随着线距的增加，压制噪声的效果会更好，尤其是压制侧面传播的干扰，资料信噪比有所提高[9]。结合观测方位，线宽要保证面元内反射轴能够同相叠加。

从图9～图11可以看出，垂直构造方向观测，通过宽线能够提高有效覆盖，有利于陡倾角成像；沿构造方向观测，宽线采集未提高陡倾角成像效果。针对区域构造特点，宽线采集时应适当缩小与构造方向平行测线的接收线距[10]。

2.4 合理选取横向面元大小

图9 宽线观测示意图

图10 垂直构造测线剖面对比(局部)

图11 平行构造测线剖面对比(局部)

图12 不同观测系统示意图

图13 新测线剖面对比

宽线地震勘探是介于二维和三维地震勘探之间的一种技术方法[11]，在资料处理过程中，可以采用二维或三维处理方法，三维的处理方法就是在横向上面元细化[12]，如图12所示。通过利用三维的处理方法对新测线重新处理，剖面品质明显改善，浅层构造形态更清晰，同相轴更为连续(图13)。

3 认识与建议

宽线测线方向与地层倾向垂直，地层倾角较大，线距设计的又比较宽时，处理时采用小面元的处理方法，是保证中浅层同向叠加的有效办法，但是要对测线的观测系统、构造形态、资料主频等做详细分析，根据目的层埋深选择横向上合适大小的面元。在浅层复杂构造区，虽然测线方向与地层倾向垂直，且地层倾角较大时，适度减小宽线线距，不同线间时差小，能够保证浅层资料同相叠加，也可以使用三维细分面元的方法进行资料处理。

在黄瓜峁-茫东-黄石这样地层倾角较大的地区，强化采集方法(提高覆盖次数等)对资料品质的提高有限，要解决该地区地震资料成像问题，还需在结合地质特点的情况下优化观测系统和资料处理方法。要彻底解决黄瓜峁-茫东-黄石地区的地震资料成像问题，在勘探确实需求，投资允许的情况下，应当考虑采用高密度宽方位的三维地震采集方法。