利用寬線觀測(cè)數(shù)據(jù)壓制地質(zhì)干擾

利用寬線觀測(cè)數(shù)據(jù)壓制地質(zhì)干擾

廣西桂中盆地是一個(gè)以古代形態(tài)為主的殘余盆地。晚古生代的海相碎屑巖及碳酸鹽巖地層保留較全,累計(jì)厚度可達(dá)14000m。該區(qū)的主要勘探目的層是古生界泥盆系,油氣勘探要求能基本搞清海相沉積巖層內(nèi)部波阻特征和宏觀沉積規(guī)律,搞清區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造格架及斷層分布特征。該區(qū)屬地震采集低信噪比復(fù)雜地區(qū),其勘探難點(diǎn)主要體現(xiàn)在:1主要目的層石炭系、泥盆系的巖性以石灰?guī)r為主,反射系數(shù)小、地震響應(yīng)不好。多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成巖體破碎,斷裂十分發(fā)育,地震反射界面連續(xù)性差。2喀斯特峰叢區(qū)大型洞縫、裂隙發(fā)育,使激發(fā)產(chǎn)生的彈性波不能正常傳播。老地層出露,植被發(fā)育,檢波器很難按設(shè)計(jì)要求擺放。連綿起伏的山脈和突兀的孤峰,造成山間的各種側(cè)面和次生干擾十分發(fā)育,嚴(yán)重影響地震資料信噪比。3近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜,全區(qū)沒(méi)有穩(wěn)定的虛反射界面,靜校正問(wèn)題突出。針對(duì)諸如此類復(fù)雜地區(qū),地球物理工作者提出了很多地震采集技術(shù)思路和方法。如李連英、郭良紅、梁勇等根據(jù)黃土丘陵地帶和山地山前帶的地質(zhì)條件,提出了彎線采集技術(shù),克服由于黃土巨厚、大山區(qū)惡劣地形等因素造成的激發(fā)和接收困難,降低了采集施工的難度,較好地完成了地質(zhì)任務(wù)1作為不屬于顯色體系的孔隙率測(cè)試通常情況下,要提高山地地震資料品質(zhì),無(wú)非是從激發(fā)、接收、施工質(zhì)量控制和觀測(cè)系統(tǒng)等幾個(gè)方面展開(kāi)研究。前三者在大量的文獻(xiàn)中有很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),在此無(wú)需累述。廣西桂中坳陷屬于碳酸鹽巖地區(qū),喀斯特地形地貌發(fā)育,資料信噪比低,地震成像難,其采集的技術(shù)思路優(yōu)先從觀測(cè)方式入手,即觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)選應(yīng)首要考慮如何提高資料信噪比問(wèn)題。根據(jù)桂中山區(qū)喀斯特地形地貌特征,二維單線過(guò)小的道距及炮點(diǎn)距無(wú)法實(shí)施,在采取寬線觀測(cè)方式有效提高疊加次數(shù)、壓制各種干擾及增強(qiáng)弱信號(hào)成像能力的基礎(chǔ)上,為避讓一些特殊障礙區(qū)如風(fēng)水龍脈段和嚴(yán)重垮塌區(qū)等,結(jié)合彎線采集經(jīng)驗(yàn)及CMP離散情況,桂中地區(qū)可靈活采用彎寬線觀測(cè)方式。1.1寬線地震原理寬線地震采集方法是二維地震測(cè)線按照三維采集方式進(jìn)行觀測(cè)、鄰道面元疊加的方法。與二維單線激發(fā)接收相比,寬線采集具有以下優(yōu)勢(shì)。1.1.1寬線接收增加了覆蓋時(shí)間，提高了干擾的抑制能力在面元橫向尺度要求允許的范圍內(nèi),布設(shè)n條接收線,這樣在垂直測(cè)線方向具有覆蓋次數(shù)nF1.1.2寬線觀測(cè)系統(tǒng)提高接收有效反射信號(hào)的能力由于接收測(cè)線為n條,炮點(diǎn)選擇的范圍約增加n倍,這樣可以通過(guò)優(yōu)選炮點(diǎn)改善激發(fā)條件,最大限度地選擇激發(fā)條件好的點(diǎn)激發(fā),同時(shí)也減少了空炮率。復(fù)雜地區(qū)地表接收條件橫向變化快,由于在一定面積范圍內(nèi)接收,寬線觀測(cè)系統(tǒng)提高了接收有效反射信號(hào)的能力。同時(shí)寬線接收、多方位接收使相鄰道的面元疊加,改善了高陡地形的影響,從面上保證了各點(diǎn)覆蓋次數(shù)均勻。1.1.4鄰道疊加壓制干擾寬線施工的炮檢組合方向特性,等于組合震源的頻率—方向特性與組合檢波器的頻率—方向特性之積,從而通過(guò)垂向鄰炮、鄰道的疊加達(dá)到有效壓制干擾、提高資料信噪比的目的。1.2共接收點(diǎn)道集的建立及cmp線上的覆蓋次數(shù)的修正復(fù)雜地表地震采集設(shè)計(jì)首先應(yīng)該從優(yōu)選激發(fā)條件出發(fā),以獲取高信噪比單炮記錄為目標(biāo),其思路:首先沿地表有利區(qū)域布置炮線,其次沿炮線的中心趨勢(shì)線確定一條直的CMP線(可定義為坐標(biāo)系統(tǒng)的x軸),同時(shí)根據(jù)優(yōu)選的炮線和確定的CMP線,反演出一條最優(yōu)的接收線及其每個(gè)檢波點(diǎn)的坐標(biāo)。建立的目標(biāo)函數(shù)為:式中i——炮點(diǎn)數(shù),i=1,2,…,N;即可求得接收點(diǎn)坐標(biāo),其實(shí)質(zhì)是在共接收點(diǎn)道集上對(duì)炮點(diǎn)的y坐標(biāo)取平均后的負(fù)值;再次分析該觀測(cè)系統(tǒng)的CMP線上面元的覆蓋次數(shù)分布;最后修改炮點(diǎn)距、道間距或加密炮點(diǎn)、局部增加接收排列等,使得CMP線上的覆蓋次數(shù)達(dá)到最低次數(shù)要求以上并基本均勻分布的目的。另外,為了改善設(shè)定的CMP條帶在彎線區(qū)域的覆蓋次數(shù),以及共中心點(diǎn)向中軸線(x軸)收斂,可以對(duì)彎線中的炮檢點(diǎn)位置作適當(dāng)?shù)募s束,即界定物理點(diǎn)最大的偏離范圍,偏離的物理點(diǎn)應(yīng)遵循漸變?cè)瓌t,避免突變?cè)斐傻霓D(zhuǎn)彎角度過(guò)大而產(chǎn)生的離散問(wèn)題。2應(yīng)用與效果分析2.1觀測(cè)系統(tǒng)方案2003年以來(lái),在桂中地區(qū)曾進(jìn)行過(guò)一些常規(guī)二維地震勘探,CDP間距10m,覆蓋次數(shù)90次。以往采集的中、深層資料可見(jiàn)到有效反射,但局部波組特征不明顯。其中泥盆系、石炭系、三疊系地震反射層位品質(zhì)較好,波組特征明顯,能進(jìn)行追蹤;而二疊系地震反射層位品質(zhì)相對(duì)較差,波組特征不明顯,不易連續(xù)追蹤。桂中地區(qū)整體資料信噪比較低,影響了該區(qū)的油氣勘探進(jìn)程。為此,2010—2011年在桂中坳陷北部區(qū)域開(kāi)展二維寬線地震攻關(guān)試驗(yàn),試驗(yàn)方案采用3線3炮觀測(cè)系統(tǒng)。其中單線觀測(cè)系統(tǒng)為5390-10-(20)-10-5390,接收線3條,接收線距40m,道距20m,接收道數(shù)540×3=1620道;激發(fā)線3條,炮點(diǎn)距40m,炮排距60m;5條CDP線,面元10m×10m,總覆蓋次數(shù)為810次(宏面元10m×80m)。寬線觀測(cè)系統(tǒng)、5條CDP線及各條線的覆蓋次數(shù)見(jiàn)圖1。采用抽取不同觀測(cè)系統(tǒng)方案進(jìn)行試驗(yàn)資料處理,通過(guò)對(duì)1線1炮、1線2炮、1線3炮、2線1炮、2線2炮、2線3炮、3線1炮、3線2炮、3線3炮等不同觀測(cè)系統(tǒng)以及90~810次不同覆蓋次數(shù)等的論證分析,同時(shí)于世煥分別對(duì)3條單線和單線相加的共炮點(diǎn)記錄、共接收點(diǎn)記錄,以及單線和寬線疊加剖面的信噪比和頻率進(jìn)行了對(duì)比分析隨后在桂中地區(qū)全面開(kāi)展正式攻關(guān)生產(chǎn)施工,最終采用3線2炮540次覆蓋觀測(cè)方案(如圖2,從縱向來(lái)看仍屬3線3炮,只不過(guò)對(duì)兩邊炮點(diǎn)進(jìn)行抽稀,但通常從處理疊加角度出發(fā),橫向上每個(gè)炮排只有2炮,因此也認(rèn)為是3線2炮方案),具體參數(shù)為:單線觀測(cè)系統(tǒng)5390-10-(20)-10-5390;接收道數(shù)1620道(540×3=1620道);接收線3條,接收線距40m,檢波點(diǎn)距20m;炮點(diǎn)距40m,炮排距60m(中間炮)、120m(兩邊炮,即2炮抽1炮);最高覆蓋次數(shù)540次(面元10m×80m)。2.2點(diǎn)為中心的寬線與彎線相結(jié)合的采集技術(shù)方法在桂中地區(qū)實(shí)際的寬線地震采集施工過(guò)程中,常常由于各種喀斯特地形地貌、村鎮(zhèn)障礙物和異常復(fù)雜的工農(nóng)關(guān)系問(wèn)題,使得局部地段炮點(diǎn)和接收點(diǎn)存在一定的偏移情況,即存在不同程度的炮線和接收線彎曲布置情況,需要采用彎線技術(shù)來(lái)化解諸如此類復(fù)雜地表問(wèn)題,從而確保觀測(cè)系統(tǒng)覆蓋次數(shù)達(dá)到最低次數(shù)要求以上并基本均勻分布的目的,由此形成了以炮點(diǎn)為中心的寬線與彎線相結(jié)合(彎寬線)的采集技術(shù)方法。對(duì)此,必須重點(diǎn)考慮彎寬線CMP離散度問(wèn)題。一般情況下,地震勘探采集對(duì)物理點(diǎn)垂直測(cè)線偏移距的限制,要考慮兩個(gè)方面,一是要保證CMP點(diǎn)的離散度在第一菲涅爾帶內(nèi),另一個(gè)是保證同面元的同相疊加。這就要求到達(dá)同一反射界面的時(shí)差要小于地震波周期的四分之一。也就是說(shuō),物理點(diǎn)垂直測(cè)線偏移以后,同一CMP道集內(nèi)的道,其炮檢線方向是不一致的,當(dāng)?shù)叵陆缑鎯A斜時(shí),它們的射線平面將對(duì)應(yīng)著不同的視傾角,即使它們具有相同的炮檢距,反射時(shí)間也不相同,動(dòng)校正的結(jié)果必然存在一定的時(shí)差。為使該時(shí)差不影響疊加效果,必須限制CMP點(diǎn)離散的大小即物理點(diǎn)橫向偏移量的大小。要保證橫向偏移后的物理點(diǎn)和未偏移的物理點(diǎn)在CMP道集內(nèi)能進(jìn)行同相疊加,則要求目的層的反射波時(shí)差小于1/4周期,物理點(diǎn)橫向偏移量Y計(jì)算公式:式中v桂中坳陷區(qū)物理點(diǎn)橫向偏移量即垂直測(cè)線偏移量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1,由此可知,桂中地區(qū)允許物理點(diǎn)垂直偏移距離最大為200m。另外,施工過(guò)程中要求相鄰物理點(diǎn)偏移量變化應(yīng)均勻變化,禁止忽左忽右,拐點(diǎn)附近炮檢點(diǎn)盡量不再偏移。2.3彎線技術(shù)在激發(fā)樣品中的應(yīng)用廣西桂中坳陷喀斯特地貌區(qū)山高谷深,嶺峻坡陡,巖溶發(fā)育,地層垮塌嚴(yán)重,加上村寨背后風(fēng)水龍脈段等,必須采用彎寬線方式予以避讓施工,本著炮檢點(diǎn)偏移原測(cè)線最大不超過(guò)200m的原則,最大限度優(yōu)選激發(fā)、接收條件,確保目的層的覆蓋次數(shù)達(dá)到技術(shù)設(shè)計(jì)要求。例如,桂中地區(qū)某測(cè)線在1840—2250樁號(hào)段因經(jīng)過(guò)高陡地形(懸崖、陡坎等)和村莊附近風(fēng)水龍脈山等障礙無(wú)法按寬線觀測(cè)直線方式布設(shè)炮檢點(diǎn),為此采用彎線技術(shù)按逐漸偏移原則設(shè)計(jì)炮檢點(diǎn),杜絕突變偏移,確保其收斂性(圖3),從而較好地選擇了有利于激發(fā)接收的物理點(diǎn)位,有效克服了復(fù)雜地表地形帶來(lái)的種種不利因素,降低采集施工難度,提高了采集資料品質(zhì)。通過(guò)精心設(shè)計(jì),靈活實(shí)施彎寬線采集觀測(cè)系統(tǒng),配套優(yōu)選激發(fā)巖性及耦合條件,野外單炮信噪比也獲得了一定提高。在處理環(huán)節(jié)上充分發(fā)揮寬線觀測(cè)方式對(duì)側(cè)面波和散射干擾的壓制作用以及速度譜的聚焦效應(yīng),加上靜校正橫向耦合,進(jìn)行精細(xì)速度分析,獲得較好的疊加剖面。從實(shí)際完成的采集剖面來(lái)看,反射波組特征清晰,主要目的層內(nèi)幕反射信息豐富,地質(zhì)現(xiàn)象刻畫(huà)清楚,較好地完成勘探地質(zhì)任務(wù),應(yīng)用彎寬線采集技術(shù)方法取得了良好的效果(圖4),為桂中地區(qū)地震勘探打開(kāi)新局面奠定了基礎(chǔ)。同時(shí),2010—2012年彎寬線地震攻關(guān)中發(fā)現(xiàn)并初步落實(shí)德勝臺(tái)緣礁灘異常體(圖5),這為下一輪勘探部署提供了有利目標(biāo)。4觀測(cè)方式選擇(1)桂中山區(qū)喀斯特地貌條件下單線共炮點(diǎn)記錄和共接收點(diǎn)記錄品質(zhì)存在較大的不一致性,采用寬線方式能較大程度地提高資料信噪比,3線2炮觀