閆小偉++李遠(yuǎn)娟++劉海波++吳杰++徐松

摘 要：寬線地震勘探在含油氣盆地評(píng)價(jià)和新區(qū)前期勘探中表現(xiàn)著重要作用，特別是在山前帶復(fù)雜區(qū)域取得了較好的成果。采用寬線地震勘探時(shí)，在保證地震資料品質(zhì)的前提下，優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)的各種參數(shù)，減少采集成本和提高采集效率是寬線地震資料采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)研究的問(wèn)題。本文在采用3線3炮采集的觀測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，圍繞提高信噪比這一主題，利用定量化計(jì)算信噪比值，依次探討寬線觀測(cè)系統(tǒng)的炮點(diǎn)線數(shù)、接收點(diǎn)線數(shù)、覆蓋次數(shù)等參數(shù)對(duì)資料信噪比的影響。四川WX地區(qū)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究結(jié)果表明：在同樣的覆蓋次數(shù)下，增加接收線數(shù)來(lái)提高信噪比要比增加炮點(diǎn)數(shù)提高信噪比效用更為顯著；增長(zhǎng)覆蓋次數(shù)會(huì)提升信噪比，但也會(huì)加強(qiáng)某些其他干擾，所以，綜合考慮資料品質(zhì)特征與采集成本大小，寬線勘察的覆蓋次數(shù)一般選為單線覆蓋次數(shù)的3～6倍較為適合，通過(guò)其他區(qū)域驗(yàn)證，證實(shí)此次界限也是可以的。

關(guān)鍵詞：寬線地震勘探；觀測(cè)系統(tǒng)；信噪比；覆蓋次數(shù)；頻譜估算法

中圖分類(lèi)號(hào)：P631.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）02-0119-03

寬線地震勘探是介于二維和三維地震勘探之間的一種勘探方法，它較于二維勘探具有高覆蓋次數(shù)，強(qiáng)抗干擾能力，接受更多射線路徑的反射等優(yōu)點(diǎn)；相比于三維勘探，具有通過(guò)鄰道疊加，提高資料信噪比，炮點(diǎn)位置選擇范圍廣，大組合能更好地壓制其他一些干擾，成本低等優(yōu)點(diǎn)。在復(fù)雜山地等區(qū)域地震勘探中起了較大的作用。復(fù)雜地質(zhì)條件下，地腹結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地層傾角大，斷層十分發(fā)育，地震波傳播路徑復(fù)雜，剖面成像效果差，資料信噪比低，二維地震勘探無(wú)法滿足當(dāng)?shù)乜碧揭?，在考慮成本高低基礎(chǔ)上，寬線地震勘探成為一種更好的方式，通過(guò)加大疊加面元，增加覆蓋次數(shù)來(lái)壓制噪聲，提高資料信噪比[1-4]。

優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)，最主要是要在保證地震資料好壞的條件下，如何減少采集成本和提升采集效果。因此，在我們的研究中，始終以地震資料信噪比這一主題，從地震資料信噪比定量化評(píng)價(jià)入手，對(duì)于寬線采集系統(tǒng)的各種主要參數(shù)對(duì)地震資料品質(zhì)的影響進(jìn)行了分析[5]。

本文主要利用四川WX地區(qū)的寬線地震勘探采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料，采用信噪比定量化計(jì)算技術(shù)，通過(guò)對(duì)寬線觀測(cè)系統(tǒng)的幾個(gè)重要參數(shù)（包含炮線數(shù)、接收線數(shù)、覆蓋次數(shù)等）對(duì)資料信噪比的作用依次進(jìn)行分析，為寬線觀測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)選擇提供依據(jù)，得出了研究區(qū)寬線采集系統(tǒng)的最好參數(shù)，并在實(shí)際中獲得了使用，取得良好效果。

1 信噪比估算方法

當(dāng)前計(jì)算信噪比的方式有很多，主要包括能量疊加法、頻譜估算法、功率譜估算法、相關(guān)法等，本文主要利用頻譜估算法對(duì)信噪比進(jìn)行計(jì)算。該方式假設(shè)地震信號(hào)擁有特定的頻帶限度（優(yōu)勢(shì)頻率），太高和太低的頻率是噪聲；關(guān)于隨機(jī)噪聲，其可認(rèn)為幅值較小、在頻帶內(nèi)分布均勻。所以，若能確定信號(hào)頻帶界限，就能估算出信號(hào)和噪聲的能量，從而近似算出的信噪比。具體的做法是：先估算整個(gè)記錄的頻譜，然后給定一個(gè)閥值，以此來(lái)界定信號(hào)和噪聲的界限，進(jìn)而計(jì)算信號(hào)的功率譜和能量，最后算出信噪比[6]。

若考慮低頻和高頻噪聲，不考慮有效頻帶內(nèi)的噪聲，信噪比可用下式直接計(jì)算：

（1）

其中：SNR1-信噪比；fH-有效頻帶最高頻率；fL-有效頻帶最低頻率；X（f）-不同頻率所對(duì)應(yīng)的能量。

若考慮隨機(jī)噪聲，則先估計(jì)隨機(jī)噪聲的分布密度，然后把隨機(jī)噪聲的能量從信號(hào)能量總?cè)コ诠烙?jì)信噪比，即：

（2）

其中：SNR2-信噪比；fH-有效頻帶最高頻率；fL-有效頻帶最低頻率；X（f）-不同頻率所對(duì)應(yīng)的能量；f1-隨機(jī)噪聲的最高頻率；f2-隨機(jī)噪聲的最低頻率。

2 接收線數(shù)與炮線數(shù)對(duì)信噪比的影響

為驗(yàn)證接收線數(shù)與炮線數(shù)對(duì)信噪比的影響，選擇四川WX區(qū)域3炮3線觀測(cè)系統(tǒng)的地震資料驗(yàn)證說(shuō)明。觀測(cè)系統(tǒng)的炮線與接收線兩者是重疊的，炮點(diǎn)線和接收點(diǎn)線互換的間隔是相當(dāng)?shù)?，是以可認(rèn)為交換后資料有對(duì)比性。選擇1線3炮和3線1炮的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在同樣的覆蓋次數(shù)、不同接收點(diǎn)線和炮點(diǎn)線的剖面進(jìn)行比較圖1所示。

圖1是1線3炮和3線1炮的寬線剖面，定性上比較剖面的標(biāo)注的目的層反射波同相軸，3線1炮剖面的反射波同相軸的相連性、信噪比和背部噪聲都高于1線3炮。對(duì)實(shí)際資料進(jìn)行分析選取有效信號(hào)頻帶范圍為15-40Hz，噪聲信號(hào)頻帶范圍為8-52Hz，利用公式（2）進(jìn)行計(jì)算得出1線3炮和3炮1線剖面信噪比曲線圖2所示。圖2是1線3炮和3線1炮剖面信噪比分析，選取其信噪比平均值作為閥值，即信噪比閾值為2.5，從定量上看，在頻率為10-35Hz的范圍內(nèi)信噪比為增長(zhǎng)趨勢(shì)，但3線1炮剖面的信噪比總體高于1線3炮。所以，在地震資料數(shù)據(jù)和覆蓋次數(shù)相同的環(huán)境下，添加接收線比添加炮點(diǎn)數(shù)對(duì)信噪比的改觀效果更顯著。

3 覆蓋次數(shù)對(duì)信噪比的影響分析

對(duì)照WX區(qū)域不同覆蓋次數(shù)的寬線疊加剖面來(lái)看（圖3橢圓框所示），覆蓋次數(shù)為120次時(shí)，信噪比最低；覆蓋次數(shù)為360次時(shí)，背部噪聲變?nèi)酰旁氡全@得提高；逐次提高覆蓋次數(shù)看出，覆蓋次數(shù)為480次和600次時(shí)剖面信噪比都得到了顯著提高；覆蓋次數(shù)為720次相對(duì)覆蓋次數(shù)為600次覆蓋的信噪比又得到了提高，表現(xiàn)為背部噪聲得到壓制；覆蓋次數(shù)為2400次時(shí)信噪比進(jìn)一步得到了提高，主要表現(xiàn)在背部噪聲被壓制的越發(fā)干凈，但有效反射波同相軸分辨率沒(méi)有的到明顯提高；此時(shí)，近地表的某些次生干擾得到加強(qiáng)，干擾了弱反射有效信號(hào)。

圖4為WX區(qū)域不同覆蓋次數(shù)疊加剖面的中深層（2s-3s）信噪比分析，從圖中來(lái)看信噪比總體隨著覆蓋次數(shù)的提高而提高，對(duì)實(shí)際資料進(jìn)行分析選取有效信號(hào)高頻信號(hào)為36Hz，低頻信號(hào)為23Hz，噪聲信號(hào)的高頻信號(hào)為42Hz，低頻信號(hào)為13Hz，利用公式（2）計(jì)算出不同覆蓋次數(shù)疊加剖面信噪比曲線（圖4所示）。通過(guò)計(jì)算得出不同覆蓋次數(shù)疊加剖面的信噪比，選取信噪比平均值為信噪比閾值，即擬定信噪比閾值為2。從（圖4a）看出不同覆蓋次數(shù)剖面信噪比跟著覆蓋次數(shù)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，在頻率為10-40Hz范圍內(nèi)信噪比總體為增長(zhǎng)趨勢(shì)，但覆蓋次數(shù)為120次時(shí)信噪比最低，360次以上覆蓋的信噪比有所增加，但增加緩慢，720次以上覆蓋次數(shù)信噪比的增加極為緩慢，若考慮采集成本，再增大覆蓋次數(shù)信噪比的提高已非常緩慢，沒(méi)有太大的意義，而且也會(huì)產(chǎn)生一些次聲干擾（如圖3正方形框）。深層低信噪比部分（3s以下）（圖4b所示），信噪比整個(gè)為下降趨勢(shì)，提高覆蓋次數(shù)對(duì)于增加信噪比已經(jīng)沒(méi)有什么意義。該區(qū)域單線覆蓋次數(shù)為120次。

通過(guò)以上分析及考慮資料品質(zhì)和采集成本，寬線覆蓋次數(shù)選為單線覆蓋次數(shù)的3～6倍，由于涉及保密協(xié)議和其他因素的干擾未能將其它地區(qū)的資料呈現(xiàn)上來(lái)，但此次采集參數(shù)在四川川東北等其它地區(qū)的應(yīng)用驗(yàn)證了這次的實(shí)際采集效果和適用范圍也是適用的。因此，證明這次的范圍也是可以適用的。同時(shí)可以肯定，寬線采集在低信噪比地區(qū)和地表復(fù)雜的干擾發(fā)育地區(qū)地震勘探中發(fā)揮的重要作用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在3線3炮觀測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行處理，得出以下結(jié)論：

（1）通過(guò)地震資料的分析表明，在覆蓋次數(shù)一樣的情況下，增加觀測(cè)系統(tǒng)的接收點(diǎn)線數(shù)對(duì)于改善信噪比的效果要比增加激發(fā)點(diǎn)線數(shù)的效果好。（2）利用寬線觀測(cè)系統(tǒng)主要是通過(guò)橫向上的疊加來(lái)增長(zhǎng)覆蓋次數(shù)，以實(shí)現(xiàn)增加信噪比的目的，但是，增長(zhǎng)覆蓋次數(shù)在增加信噪比的同時(shí)也會(huì)加強(qiáng)某些此生干擾?？梢?jiàn)對(duì)于地質(zhì)情況極為復(fù)雜的低信噪比地區(qū)，不能始終依靠增長(zhǎng)覆蓋次數(shù)來(lái)處理資料質(zhì)量問(wèn)題。為選擇較為合適的覆蓋次數(shù)，考慮資料質(zhì)量和采集成本，寬線覆蓋次數(shù)選為單線覆蓋次數(shù)的3～6倍，通過(guò)其他區(qū)域的測(cè)驗(yàn)，證實(shí)此次界限也是可以的。（3）由于涉及保密協(xié)議和其它因素的干擾未能將其它地區(qū)的資料呈現(xiàn)上來(lái)，但此次采集參數(shù)在四川川東北等其它地區(qū)的應(yīng)用驗(yàn)證了這次的實(shí)際采集效果和適用范圍也是適用的。因此，證明這次的范圍也是可以適用的。同時(shí)可以肯定，寬線采集在低信噪比地區(qū)和地表復(fù)雜的干擾發(fā)育地區(qū)地震勘探中發(fā)揮的重要作用。

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