毛里塔尼亞T a 1區(qū)塊可控震源參數(shù)優(yōu)選

袁靜華 于冬梅 孔尕國(guó) 王永平

(中石化石油工程地球物理有限公司 中原分公司，河南 濮陽(yáng)457001)

0 引言

可控震源的應(yīng)用已成為地震勘探的主要激發(fā)方式，能夠使用于不同地表環(huán)境，可以有效控制輸出所需的地震子波，頻帶范圍和激發(fā)能量。可控震源相對(duì)于炸藥，具有低成本投入、施工效率高、高安全性和環(huán)保等特點(diǎn)。毛里塔尼亞地處西非撒哈拉沙漠，其Ta1區(qū)塊屬于山地地形，地表有大量的火山巖和沉積巖出露，主要是砂巖和泥質(zhì)砂巖，巨石和礫石大面積分布，部分地表被沙漠覆蓋[1]。地形上是北部高南部低，山地呈臺(tái)階狀分布。根據(jù)甲方要求，在該地區(qū)采用可控震源施工，施工參數(shù)根據(jù)其具體的試驗(yàn)結(jié)果確定。在該地區(qū)針對(duì)性的先做了點(diǎn)試驗(yàn)，根據(jù)點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果確定線試驗(yàn)內(nèi)容，最終確定最佳的采集參數(shù)。

1 可控震源工作方式

可控震源勘探原理是通過(guò)所使用的電子箱體控制平板產(chǎn)生連續(xù)震動(dòng)信號(hào)，將能量分散的傳送給大地，然后用數(shù)學(xué)相關(guān)的方法把分散的能量集中起來(lái)，通過(guò)數(shù)據(jù)接收和疊加，最終獲得與炸藥記錄相當(dāng)?shù)牡卣鹳Y料?？煽卣鹪词且环N機(jī)械裝置，由計(jì)算機(jī)中的固定程序來(lái)產(chǎn)生需要的掃描頻率信號(hào)，通過(guò)推動(dòng)振動(dòng)器振動(dòng)向地下發(fā)射延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的振動(dòng)信號(hào)，作為激發(fā)源來(lái)產(chǎn)生地震波[2]?？煽卣鹪纯梢?/p>

有效的控制了激發(fā)的地震信號(hào)的能量和頻率等要素，并且在信號(hào)的激發(fā)過(guò)程中使產(chǎn)生的地震信號(hào)具有可調(diào)節(jié)性[3]。其理論上產(chǎn)生連續(xù)震動(dòng)的地震波為線性的正弦信號(hào)[4]：

根據(jù)Lansely的研究結(jié)果，可控震源的信噪比與掃描長(zhǎng)度、震源臺(tái)數(shù)、震源出力和掃描次數(shù)的關(guān)系如下[5]：

其中：NVIBS為震源的組合臺(tái)數(shù)；

FGF為地面出力；

NSWPS每臺(tái)震源的掃描次數(shù)；

LSWPLENG掃描長(zhǎng)度。

BW震源的掃描帶寬

在實(shí)際生產(chǎn)中，主要考慮目的層的埋藏深度和所得資料的信噪比，必須有足夠的掃描時(shí)間提高激發(fā)的能量，震源激發(fā)應(yīng)必須具有足夠的掃描長(zhǎng)度，同時(shí)還可以利用增加掃描長(zhǎng)度，使目的層的反射波可以避開(kāi)震源產(chǎn)生的諧振干擾。震源掃描長(zhǎng)度的延長(zhǎng)可以增加反射信號(hào)的能量，提高信噪比。

可控震源激發(fā)的一個(gè)延續(xù)時(shí)間的掃描信號(hào)，即所稱(chēng)的震源掃描長(zhǎng)度[6]。由于可控震源產(chǎn)生的地震記錄是地震信號(hào)的數(shù)學(xué)運(yùn)算過(guò)程，是個(gè)信號(hào)相關(guān)過(guò)程，隨著掃描長(zhǎng)度的增加，最大相關(guān)值也迅速增加，相關(guān)的效果越好，其獲得的信噪比也相應(yīng)提高。在連續(xù)震源掃描信號(hào)進(jìn)行過(guò)數(shù)學(xué)相關(guān)，也可以避免一些背景噪音的影響，并且多次掃描疊加可以消除隨機(jī)干擾，并能有效地壓制線性干擾波，獲得信噪比較高的地震資料[7]。

掃描頻率的選擇包括起始掃描頻率和終了掃描頻率，主要考慮地下深層目的層的頻率響應(yīng)，工區(qū)內(nèi)的強(qiáng)干擾以及相關(guān)子波的清晰度和分辨率，避開(kāi)強(qiáng)面波干擾，提高資料信噪比。

震源掃描方式利用變頻掃描方式可以壓制子波邊葉，提高子波清晰度；同時(shí)利用變頻掃描方式可以對(duì)所得資料有效信號(hào)頻譜特征進(jìn)行補(bǔ)償。

可控震源組合方式?？煽卣鹪唇M合方式與炸藥組合方式相同，主要目的是增加激發(fā)能量和壓制干擾波。增加可控震源組合臺(tái)數(shù)，可以有效提高地震波反射能量，壓制干擾波。

可控震源的震動(dòng)次數(shù)，根據(jù)垂直疊加原理可以壓制不規(guī)則噪音，在震動(dòng)臺(tái)次選擇時(shí)，不僅要考慮壓制干擾、提高信噪比，而且還要考慮激發(fā)能量和地震波動(dòng)態(tài)范圍對(duì)目的層反射波記錄精度的影響。

2 點(diǎn)試驗(yàn)內(nèi)容

該區(qū)塊，甲方只有重力和航磁勘探資料，沒(méi)有地震勘探，臨近區(qū)塊有Total早期地震勘探資料可以借鑒。根據(jù)現(xiàn)有資料情況，確定試驗(yàn)方案，主要針對(duì)內(nèi)容，震源組合方式，組合距，掃描長(zhǎng)度，掃描頻率，掃描次數(shù)，掃描方式，出力。具體試驗(yàn)內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 點(diǎn)試驗(yàn)項(xiàng)目列表

根據(jù)點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果分析，首先確認(rèn)采用定點(diǎn)震動(dòng)、4臺(tái)震源、掃描長(zhǎng)度12s、出力75、掃描頻率6-72Hz、線性掃描的激發(fā)參數(shù)進(jìn)行線試驗(yàn)。觀測(cè)系統(tǒng)采用25米道距、25米炮距、480道接收的方式采集。線試驗(yàn)主要確定震源掃描次數(shù)。

3 線試驗(yàn)參數(shù)

毛里塔尼亞Ta1區(qū)塊，根據(jù)點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果，可控震源的激發(fā)參數(shù)主要針對(duì)掃描長(zhǎng)度和組合方式，進(jìn)行線試驗(yàn)參數(shù)安排，線試驗(yàn)方案使用相關(guān)后數(shù)據(jù)，且掃描一次記錄一次數(shù)據(jù)，累計(jì)掃描3次，不進(jìn)行Sercel428xl地震儀器自動(dòng)疊加。對(duì)掃描方式使用變換相位的方法施工，第一次掃描采用0相位，第二次采用180相位，第三次采用0相位。累計(jì)生產(chǎn)140個(gè)炮點(diǎn)，獲得420個(gè)地震記錄文件，對(duì)所獲取的地震數(shù)據(jù)進(jìn)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)處理和詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，不同掃描的數(shù)據(jù)做垂直疊加合成單炮，根據(jù)垂直疊加理論，在疊加次數(shù)n的線性增加的同時(shí)，有效信號(hào)相對(duì)于干擾信號(hào)增加了倍。確定適用的生產(chǎn)激發(fā)參數(shù)。圖1為掃描次數(shù)單炮和頻譜分析對(duì)比，從單炮的頻譜分析，2次掃描的0相位資料，在能量上比1次掃描的0相位記錄要好；在頻率上，1次掃描的0相位記錄上諧波明顯，而2次掃描的0相位資料壓制了高頻段的諧波；在能量和頻譜上，2次掃描的0相位都比2次掃描的0和180相位要好；3次掃描的能量最強(qiáng)。綜合考慮生產(chǎn)因素，采用2次掃描更適合實(shí)際生產(chǎn)。

圖1掃描次數(shù)單炮和頻譜分析對(duì)比

圖2為掃描次數(shù)子波分析，對(duì)獲得單炮地震數(shù)據(jù)進(jìn)行自相關(guān)分析，統(tǒng)一采用500ms自相關(guān)長(zhǎng)度。采用1次掃描0相位、2次掃描0-0相位和3次掃描0-180-0相位獲得子波基本一致，穩(wěn)定性比2次掃描0-180-0相位的好。

圖2掃描次數(shù)子波分析對(duì)比

圖3掃描次數(shù)現(xiàn)場(chǎng)疊加剖面對(duì)比

不同掃描次數(shù)和方式的140炮地震數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)現(xiàn)場(chǎng)處理，獲得4個(gè)不同采集方式的現(xiàn)場(chǎng)處理剖面，對(duì)不同剖面進(jìn)行剖面對(duì)比分析。圖3為掃描次數(shù)現(xiàn)場(chǎng)疊加剖面對(duì)比分析。從剖面對(duì)比可以看到，2次掃描0相位剖面和1次掃描0相位對(duì)比，2次掃描同相軸連續(xù)性要好一些，且信噪比也要高，但是分辨率有所下降；2次掃描0相位剖面和2次掃描0-180相位對(duì)比，2次掃描0相位的信噪比、同相軸連續(xù)性和分辨率都比0-180相位的要好很多；2次掃描0相位剖面和3次掃描0-180-0相位對(duì)比，在淺層，3次掃描0-180-0相位同相軸連續(xù)性和信噪比都比2次掃描0相位要好，但是分辨率低；在深層，同相軸連續(xù)性和信噪比基本一致，但是2次掃描0相位的分辨率要高于3次掃描0-180-0相位的剖面。

可控震源不同采集參數(shù)的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)單炮和剖面的對(duì)比分析，綜合考慮到施工難度等因素，可確定2次掃描0相位的在頻譜分析，子波穩(wěn)定性和剖面質(zhì)量都是相對(duì)最適合該地區(qū)生產(chǎn)。最終確定，在該工區(qū)使用沿測(cè)線方向線性定點(diǎn)震動(dòng)，4臺(tái)震源，震源距20米，掃描長(zhǎng)度12s，掃描頻率6-72Hz，出力75%,相位0，掃描次數(shù)2次。

5 結(jié)論

從試驗(yàn)分析結(jié)果可以看出，可控震源激發(fā)參數(shù)的好壞，會(huì)直接影響地震勘探的成功與否，優(yōu)選的可控震源激發(fā)參數(shù)影響所獲得的地震資料的分辨率和信噪比[8]。故在設(shè)計(jì)激發(fā)參數(shù)的時(shí)候，必須要考慮到目的層的深度及儀器設(shè)備的條件，針對(duì)所在勘探地區(qū)的地表狀況、地質(zhì)構(gòu)造、目標(biāo)層位和主要存在的干擾波等選擇合適的激發(fā)參數(shù)。野外采集所獲得的地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量，將會(huì)嚴(yán)重影響到后期地震資料的處理和資料解釋工作。而目前地震勘探中，獲得高分辨率和高信噪比的地震數(shù)據(jù)是地震勘探的焦點(diǎn)。所以，我們只有在實(shí)際生產(chǎn)中做到有的放矢，盡可能的提高地震記錄的品質(zhì)，為后期的數(shù)據(jù)處理和資料解釋提供方便和資料保真度。

［1］宋青春，邱維理，張振春.地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].4版.高等教育出版社，2005.11.28～132.

［2］王忠仁,等.可控震源匹配掃描方法研究 [J].地球物理學(xué)報(bào),2010,53(11).2755-2759.

［3］藍(lán)加達(dá).可控震源非線性掃描在高分辨率地震采集中的應(yīng)用［J］.石油物探，2008,47(2).208～211.

［4］薛海飛，董守華，陶文朋.可控震源地震勘探中的參數(shù)選擇［J］.物探與化探，2010,34(2).185-190.

［5］］Malcolm Lansley, Sercel, John Gibson, Forest Lin*, Alexandre Egreteau and JulienMeunier, CGGVeritas, The case for longer sweeps in vibrator acquisition , SEGHouston 2009 International Exposition and Annual Meeting：94-98

［6］］ZHOUHONG WEI and THOMAS F. PHILLIPS, INOVA Geophysical EquipmentPETER I. PECHOLCS, Saudi Aramco, analyses of vibrator performance using long andshort sweeps , Special section: Land Acquisition, Vibroseis, October 2011 The LeadingEdge：1189.

［7］陸孟基，王永剛,主編.地震勘探原理[M].3版.石油工業(yè)出版社，2011:73-135.