塔里木盆地沙漠區(qū)激發(fā)因素試驗(yàn)優(yōu)化技術(shù)

摘要：本文從微測(cè)井資料認(rèn)識(shí)、試驗(yàn)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)、場(chǎng)地準(zhǔn)備、鉆井布設(shè)、激發(fā)噪音監(jiān)控以及試驗(yàn)資料分析各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，探討了系列試驗(yàn)的參數(shù)逼近法應(yīng)用技術(shù)、基于同源激發(fā)的參數(shù)互檢技術(shù)、激發(fā)噪音檢測(cè)與監(jiān)控技術(shù)以及基于非獨(dú)立變量的試驗(yàn)資料綜合評(píng)價(jià)分析方法，使試驗(yàn)精度得到較大幅度的提高。

關(guān)鍵詞：沙漠地區(qū);激發(fā)試驗(yàn);優(yōu)化技術(shù)

一、 前言

塔里木盆地沙漠區(qū)低降速帶厚度變化劇烈，松散的沙層對(duì)地震波具有較強(qiáng)的吸收和衰減作用，使得地震激發(fā)條件差;而工區(qū)主要勘探目的層埋藏深、構(gòu)造復(fù)雜，使得所獲得的地震資料信噪比較低;因此，如何選擇最佳激發(fā)因素，獲得最佳品質(zhì)的單炮記錄，顯得尤為重要。由于常規(guī)激發(fā)試驗(yàn)的參數(shù)優(yōu)選，存在選點(diǎn)依據(jù)不足，技術(shù)準(zhǔn)備不充分，資料分析針對(duì)性不強(qiáng)，推出的結(jié)論說服力不夠等技術(shù)問題，為優(yōu)化激發(fā)參數(shù)試驗(yàn)技術(shù)，規(guī)范試驗(yàn)流程，及時(shí)指導(dǎo)野外生產(chǎn)，也為了提高該區(qū)地震資料品質(zhì)，進(jìn)行了激發(fā)參數(shù)試驗(yàn)技術(shù)攻關(guān)。

二、 主要技術(shù)方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

（1）試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案在試驗(yàn)中的重要性

試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是整個(gè)試驗(yàn)的關(guān)鍵階段，我們知道，試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是如何在試驗(yàn)域內(nèi)最有效地選擇試驗(yàn)點(diǎn)，通過試驗(yàn)得到響應(yīng)的觀測(cè)值，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析求得達(dá)到最優(yōu)響應(yīng)值的試驗(yàn)條件。因此，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，就是要用最少的試驗(yàn)取得關(guān)于系統(tǒng)的盡可能充分的信息。

（2）微測(cè)井資料的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用

不同沙丘微測(cè)井調(diào)查中形成的井底記錄具有以下特點(diǎn)：上行波與下行波分界點(diǎn)清楚，虛反射界面明顯，與解釋成果吻合;虛反射界面上下，波形特征清楚，頻率差異較大;與對(duì)應(yīng)的時(shí)距曲線解釋成果吻合。

事實(shí)上，微測(cè)井資料包含了豐富的信息，在雙井微測(cè)井的井口道記錄上，對(duì)應(yīng)高速界面處時(shí)距曲線拐點(diǎn)，存在一組上行反射波。在高速界面埋藏較深，微測(cè)井不能打穿高速頂面時(shí)，通過延伸時(shí)距曲線，可預(yù)測(cè)下伏高速界面埋深。利用抽道的共炮點(diǎn)集記錄定量分析法確定最佳試驗(yàn)井深。

將雙井微測(cè)井井口接收道抽道后，形成共炮集記錄，分析潛水面以下不同深度地震波激發(fā)能量和信噪比，找出能量拐點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行藥量對(duì)比的打井依據(jù)。

（3）逼近參數(shù)法設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是如何在試驗(yàn)域內(nèi)最有效地選擇試驗(yàn)點(diǎn)，通過試驗(yàn)得到響應(yīng)的觀測(cè)值，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析求得達(dá)到最優(yōu)響應(yīng)值的試驗(yàn)條件。因此，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，就是要用最少的試驗(yàn)取得關(guān)于系統(tǒng)的盡可能充分的信息。根據(jù)試驗(yàn)條件和以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，首先確定各因素的取值范圍，然后在此范圍內(nèi)設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)。

這種方法是將新近施工參數(shù)或關(guān)注參數(shù)近似代替，作為各試驗(yàn)點(diǎn)中間值，以2kg為步長(zhǎng)上下浮動(dòng)，設(shè)計(jì)最大最小藥量。以試驗(yàn)關(guān)注厚度作為關(guān)鍵試驗(yàn)點(diǎn)，因素寬泛，其他試驗(yàn)點(diǎn)作為驗(yàn)證性試驗(yàn)點(diǎn)，達(dá)到突出重點(diǎn)、全面驗(yàn)證目的。

2.2 有效控制試驗(yàn)干擾

若要提高試驗(yàn)成功率，需要盡可能排除非關(guān)注因素對(duì)試驗(yàn)參數(shù)帶來的影響，通過研究，需采取如下的措施：

措施一：激發(fā)環(huán)境優(yōu)化

通過以下幾個(gè)方面的工作，確保激發(fā)環(huán)節(jié)得到優(yōu)化。

（1）同環(huán)境布井

橫向上：場(chǎng)地大小要考慮爆炸半徑，減少爆炸后對(duì)圍巖介質(zhì)影響;縱向上：試驗(yàn)場(chǎng)地要平整，高差不能超過50cm，減小激發(fā)面差異帶來的影響。

（2）同階段完鉆

在激發(fā)參數(shù)試驗(yàn)時(shí)，對(duì)同一參數(shù)，譬如激發(fā)藥量，要使用同一鉆機(jī)，成井時(shí)間基本相同，最好能在成井兩個(gè)小時(shí)之后采集，能保證鉆井液沉淀充分。

（3）同因素驗(yàn)證

同一試驗(yàn)點(diǎn)，優(yōu)化后的激發(fā)因素試驗(yàn)2次，比較相同因素資料品質(zhì)，檢驗(yàn)試驗(yàn)效果的一致性。

措施二：有效控制試驗(yàn)干擾

人工激發(fā)地震波時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很多彈性波，那么在反射波法勘探中，凡是反射波以外的地震波都可以視為干擾波即噪音，這些噪音可分為三類，即：環(huán)境噪音、激發(fā)噪音和儀器噪音。激發(fā)試驗(yàn)階段，需控制人為因素造成的噪音干擾，以提高資料的信噪比。

噪音是影響地震采集記錄質(zhì)量的最大障礙，不論是什么類型的噪音都有它形成的機(jī)理和原因，只有了解噪音的特征、分布規(guī)律才可以有效地壓制或削弱它們。

沙漠區(qū)的不規(guī)則干擾主要是激發(fā)引起的隨機(jī)噪聲，地形變化越劇烈的地段，隨機(jī)干擾越強(qiáng)，它是影響資料品質(zhì)的主要原因。炸藥激發(fā)后，部分能量轉(zhuǎn)化為沙丘鳴震，產(chǎn)生散射干擾，這種現(xiàn)象在高大沙丘區(qū)尤為明顯，放炮后衰減時(shí)間長(zhǎng)，平靜慢，需要較長(zhǎng)放炮間隔才能避余震干擾。

2.3 試驗(yàn)資料分析技術(shù)優(yōu)化

（1）幾種常規(guī)的分析方法

常規(guī)對(duì)試驗(yàn)資料的分析方法缺乏針對(duì)性措施，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果有與激發(fā)理論不一致，試驗(yàn)結(jié)論出現(xiàn)自相矛盾現(xiàn)象，試驗(yàn)與生產(chǎn)脫節(jié)現(xiàn)象也比較突出。

（2）常規(guī)分析方法存在問題的原因分析

資料本身信噪比低，目的層跨度大，深層信號(hào)明顯較淺層信號(hào)弱，頻率低，客觀上造成目的層識(shí)別難度較大。時(shí)窗是為做各種分析軟件分析的基礎(chǔ)，分析具有選擇性計(jì)算。在一個(gè)小的時(shí)窗范圍內(nèi)，往往不能包含需要關(guān)注的信號(hào)。目前地震資料頻率由于定義方式出現(xiàn)的各種概念（視頻率、主頻、峰值頻率、中心頻率等）以及理解上出現(xiàn)的偏差等問題，不同地震資料的峰值頻率、中心頻率和視頻率（或主頻）之間并不完全一致;而對(duì)于實(shí)際地震資料分析結(jié)果也五花八門，甚至可能會(huì)得出錯(cuò)誤結(jié)論和認(rèn)識(shí)。

（3）多變量分析方法探討

多變量分析為統(tǒng)計(jì)方法的一種，包含了許多的方法，最基本的為單變量，再延伸出來的多變量分析。統(tǒng)計(jì)資料中有多個(gè)變量（或稱因素、指標(biāo)）同時(shí)存在時(shí)的統(tǒng)計(jì)分析，是統(tǒng)計(jì)學(xué)的重要分支，是單變量統(tǒng)計(jì)的發(fā)展。

對(duì)于有多個(gè)變量客觀存在而又相互影響的資料，采用簡(jiǎn)單的單變量統(tǒng)計(jì)分析是不合理的。多變量統(tǒng)計(jì)分析就能把變量間的內(nèi)在聯(lián)系和相互影響考慮在內(nèi)，將其分解成多個(gè)單自變量的函數(shù)，通過逐個(gè)變量單一因素試驗(yàn)研究。研究方法如下：

①剔除非關(guān)注變量法分析

優(yōu)點(diǎn)：可排除非關(guān)聯(lián)因素，提高品質(zhì)差別不大的單炮之間的分析精度。

不足：會(huì)剔除掉有效成分，影響分析效果。

②寬時(shí)間域定量分析

時(shí)窗的選?。骸皵?shù)據(jù)分析”的過程就是把多因素的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素分析的過程。解編到同一個(gè)數(shù)據(jù)體中為了使分析數(shù)據(jù)保持真實(shí)，在進(jìn)行解編時(shí)不能進(jìn)行任何方式的處理。

優(yōu)點(diǎn)：在分析淺層（寬頻帶）時(shí)由于時(shí)窗長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)而跨越多個(gè)同相軸，在進(jìn)行能量分析時(shí)，采用串時(shí)窗分析，就可以將多套目的層都匡進(jìn)范圍內(nèi)進(jìn)行，能夠提高分析精度。

不足：數(shù)據(jù)的頻帶范圍是時(shí)變的，往往是淺層頻帶寬、深層頻帶窄，這種目的層時(shí)窗很難兼顧具有寬頻帶的淺層數(shù)據(jù)和窄頻帶的深層數(shù)據(jù)。

③綜合評(píng)分法分析

綜合評(píng)分法分析就是將剔除非關(guān)注變量法分析和寬時(shí)間域定量分析的結(jié)果，針對(duì)不同的參數(shù)項(xiàng)，按照全頻段能量、住頻段能量、有效頻段能量、主頻以及信噪比等分析值，建立起一個(gè)表格，然后按照不同的權(quán)重系數(shù)，進(jìn)行綜合評(píng)分，實(shí)現(xiàn)較為精確的參數(shù)項(xiàng)。

三、結(jié)論與建議

（1）試驗(yàn)優(yōu)化實(shí)際上是一門關(guān)于信息的量的科學(xué)，運(yùn)用試驗(yàn)優(yōu)化技術(shù)，可以既快又省地獲取既多又好的信息，并能科學(xué)地分析和利用已獲取的信息，提高試驗(yàn)效果;

（2）試驗(yàn)優(yōu)化不僅僅是全過程優(yōu)化，也是多目標(biāo)優(yōu)化。

（3）客觀正確的試驗(yàn)結(jié)論的取得，需要室內(nèi)和野外加強(qiáng)控制。

建議在以后類似復(fù)雜地表區(qū)塊施工中借鑒這種施工方法，進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)思維空間，創(chuàng)新資料分析手段，完善過程控制措施，不斷提高采集資料品質(zhì)，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]《地球物理學(xué)進(jìn)展》- 2009年2期 尹喜玲，石戰(zhàn)結(jié)，田鋼，YIN Xi-ling，SHI Zhan-jie，Tian Gang

作者簡(jiǎn)介：

尹瑞龍（1983—），漢族，男，河南省南陽(yáng)市人，本科，工程師，長(zhǎng)期從事物探采集工作。