塔里木盆地沙漠区激发因素试验优化技术

2020-09-10尹瑞龙

看世界·学术上半月 2020年4期

摘要：本文从微测井资料认识、试验方案优化设计、场地准备、钻井布设、激发噪音监控以及试验资料分析各个环节进行研究，探讨了系列试验的参数逼近法应用技术、基于同源激发的参数互检技术、激发噪音检测与监控技术以及基于非独立变量的试验资料综合评价分析方法，使试验精度得到较大幅度的提高。

关键词：沙漠地区;激发试验;优化技术

一、前言

塔里木盆地沙漠區低降速带厚度变化剧烈，松散的沙层对地震波具有较强的吸收和衰减作用，使得地震激发条件差;而工区主要勘探目的层埋藏深、构造复杂，使得所获得的地震资料信噪比较低;因此，如何选择最佳激发因素，获得最佳品质的单炮记录，显得尤为重要。由于常规激发试验的参数优选，存在选点依据不足，技术准备不充分，资料分析针对性不强，推出的结论说服力不够等技术问题，为优化激发参数试验技术，规范试验流程，及时指导野外生产，也为了提高该区地震资料品质，进行了激发参数试验技术攻关。

二、主要技术方法

2.1 试验设计方案优化

（1）试验设计方案在试验中的重要性

试验设计方案是整个试验的关键阶段，我们知道，试验设计就是如何在试验域内最有效地选择试验点，通过试验得到响应的观测值，然后进行数据分析求得达到最优响应值的试验条件。因此，试验设计的目标，就是要用最少的试验取得关于系统的尽可能充分的信息。

（2）微测井资料的认识与应用

不同沙丘微测井调查中形成的井底记录具有以下特点：上行波与下行波分界点清楚，虚反射界面明显，与解释成果吻合;虚反射界面上下，波形特征清楚，频率差异较大;与对应的时距曲线解释成果吻合。

事实上，微测井资料包含了丰富的信息，在双井微测井的井口道记录上，对应高速界面处时距曲线拐点，存在一组上行反射波。在高速界面埋藏较深，微测井不能打穿高速顶面时，通过延伸时距曲线，可预测下伏高速界面埋深。利用抽道的共炮点集记录定量分析法确定最佳试验井深。

将双井微测井井口接收道抽道后，形成共炮集记录，分析潜水面以下不同深度地震波激发能量和信噪比，找出能量拐点，进而进行药量对比的打井依据。

（3）逼近参数法设计试验参数

试验设计就是如何在试验域内最有效地选择试验点，通过试验得到响应的观测值，然后进行数据分析求得达到最优响应值的试验条件。因此，试验设计的目标，就是要用最少的试验取得关于系统的尽可能充分的信息。根据试验条件和以往的实践经验，首先确定各因素的取值范围，然后在此范围内设计试验参数。

这种方法是将新近施工参数或关注参数近似代替，作为各试验点中间值，以2kg为步长上下浮动，设计最大最小药量。以试验关注厚度作为关键试验点，因素宽泛，其他试验点作为验证性试验点，达到突出重点、全面验证目的。

2.2 有效控制试验干扰

若要提高试验成功率，需要尽可能排除非关注因素对试验参数带来的影响，通过研究，需采取如下的措施：

措施一：激发环境优化

通过以下几个方面的工作，确保激发环节得到优化。

（1）同环境布井

横向上：场地大小要考虑爆炸半径，减少爆炸后对围岩介质影响;纵向上：试验场地要平整，高差不能超过50cm，减小激发面差异带来的影响。

（2）同阶段完钻

在激发参数试验时，对同一参数，譬如激发药量，要使用同一钻机，成井时间基本相同，最好能在成井两个小时之后采集，能保证钻井液沉淀充分。

（3）同因素验证

同一试验点，优化后的激发因素试验2次，比较相同因素资料品质，检验试验效果的一致性。

措施二：有效控制试验干扰

人工激发地震波时，会产生很多弹性波，那么在反射波法勘探中，凡是反射波以外的地震波都可以视为干扰波即噪音，这些噪音可分为三类，即：环境噪音、激发噪音和仪器噪音。激发试验阶段，需控制人为因素造成的噪音干扰，以提高资料的信噪比。

噪音是影响地震采集记录质量的最大障碍，不论是什么类型的噪音都有它形成的机理和原因，只有了解噪音的特征、分布规律才可以有效地压制或削弱它们。

沙漠区的不规则干扰主要是激发引起的随机噪声，地形变化越剧烈的地段，随机干扰越强，它是影响资料品质的主要原因。炸药激发后，部分能量转化为沙丘鸣震，产生散射干扰，这种现象在高大沙丘区尤为明显，放炮后衰减时间长，平静慢，需要较长放炮间隔才能避余震干扰。

2.3 试验资料分析技术优化

（1）几种常规的分析方法

常规对试验资料的分析方法缺乏针对性措施，导致试验结果有与激发理论不一致，试验结论出现自相矛盾现象，试验与生产脱节现象也比较突出。

（2）常规分析方法存在问题的原因分析

资料本身信噪比低，目的层跨度大，深层信号明显较浅层信号弱，频率低，客观上造成目的层识别难度较大。时窗是为做各种分析软件分析的基础，分析具有选择性计算。在一个小的时窗范围内，往往不能包含需要关注的信号。目前地震资料频率由于定义方式出现的各种概念（视频率、主频、峰值频率、中心频率等）以及理解上出现的偏差等问题，不同地震资料的峰值频率、中心频率和视频率（或主频）之间并不完全一致;而对于实际地震资料分析结果也五花八门，甚至可能会得出错误结论和认识。

（3）多变量分析方法探讨

多变量分析为统计方法的一种，包含了许多的方法，最基本的为单变量，再延伸出来的多变量分析。统计资料中有多个变量（或称因素、指标）同时存在时的统计分析，是统计学的重要分支，是单变量统计的发展。

对于有多个变量客观存在而又相互影响的资料，采用简单的单变量统计分析是不合理的。多变量统计分析就能把变量间的内在联系和相互影响考虑在内，将其分解成多个单自变量的函数，通过逐个变量单一因素试验研究。研究方法如下：

①剔除非关注变量法分析

优点：可排除非关联因素，提高品质差别不大的单炮之间的分析精度。

不足：会剔除掉有效成分，影响分析效果。

②宽时间域定量分析

时窗的选取：“数据分析”的过程就是把多因素的试验数据进行单因素分析的过程。解编到同一个数据体中为了使分析数据保持真实，在进行解编时不能进行任何方式的处理。

优点：在分析浅层（宽频带）时由于时窗长度相对较长而跨越多个同相轴，在进行能量分析时，采用串时窗分析，就可以将多套目的层都匡进范围内进行，能够提高分析精度。

不足：数据的频带范围是时变的，往往是浅层频带宽、深层频带窄，这种目的层时窗很难兼顾具有宽频带的浅层数据和窄频带的深层数据。

③综合评分法分析

综合评分法分析就是将剔除非关注变量法分析和宽时间域定量分析的结果，针对不同的参数项，按照全频段能量、住频段能量、有效频段能量、主频以及信噪比等分析值，建立起一个表格，然后按照不同的权重系数，进行综合评分，实现较为精确的参数项。