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利用寬線觀測數(shù)據(jù)壓制地質(zhì)干擾

廣西桂中盆地是一個以古代形態(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)造運動造成巖體破碎,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)沒有穩(wěn)定的虛反射界面,靜校正問題突出。針對諸如此類復(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試通常情況下,要提高山地地震資料品質(zhì),無非是從激發(fā)、接收、施工質(zhì)量控制和觀測系統(tǒng)等幾個方面展開研究。前三者在大量的文獻(xiàn)中有很多寶貴的經(jīng)驗和技術(shù),在此無需累述。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)先從觀測方式入手,即觀測系統(tǒng)優(yōu)選應(yīng)首要考慮如何提高資料信噪比問題。根據(jù)桂中山區(qū)喀斯特地形地貌特征,二維單線過小的道距及炮點距無法實施,在采取寬線觀測方式有效提高疊加次數(shù)、壓制各種干擾及增強(qiáng)弱信號成像能力的基礎(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)驗及CMP離散情況,桂中地區(qū)可靈活采用彎寬線觀測方式。1.1寬線地震原理寬線地震采集方法是二維地震測線按照三維采集方式進(jìn)行觀測、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。1.1.1寬線接收增加了覆蓋時間,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,這樣在垂直測線方向具有覆蓋次數(shù)nF1.1.2寬線觀測系統(tǒng)提高接收有效反射信號的能力由于接收測線為n條,炮點選擇的范圍約增加n倍,這樣可以通過優(yōu)選炮點改善激發(fā)條件,最大限度地選擇激發(fā)條件好的點激發(fā),同時也減少了空炮率。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,寬線觀測系統(tǒng)提高了接收有效反射信號的能力。同時寬線接收、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線確定一條直的CMP線(可定義為坐標(biāo)系統(tǒng)的x軸),同時根據(jù)優(yōu)選的炮線和確定的CMP線,反演出一條最優(yōu)的接收線及其每個檢波點的坐標(biāo)。建立的目標(biāo)函數(shù)為:式中i——炮點數(shù),i=1,2,…,N;即可求得接收點坐標(biāo),其實質(zhì)是在共接收點道集上對炮點的y坐標(biāo)取平均后的負(fù)值;再次分析該觀測系統(tǒng)的CMP線上面元的覆蓋次數(shù)分布;最后修改炮點距、道間距或加密炮點、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),以及共中心點向中軸線(x軸)收斂,可以對彎線中的炮檢點位置作適當(dāng)?shù)募s束,即界定物理點最大的偏離范圍,偏離的物理點應(yīng)遵循漸變原則,避免突變造成的轉(zhuǎn)彎角度過大而產(chǎn)生的離散問題。2應(yīng)用與效果分析2.1觀測系統(tǒng)方案2003年以來,在桂中地區(qū)曾進(jìn)行過一些常規(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)域開展二維寬線地震攻關(guān)試驗,試驗方案采用3線3炮觀測系統(tǒng)。其中單線觀測系統(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)。寬線觀測系統(tǒng)、5條CDP線及各條線的覆蓋次數(shù)見圖1。采用抽取不同觀測系統(tǒng)方案進(jìn)行試驗資料處理,通過對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炮等不同觀測系統(tǒng)以及90~810次不同覆蓋次數(shù)等的論證分析,同時于世煥分別對3條單線和單線相加的共炮點記錄、共接收點記錄,以及單線和寬線疊加剖面的信噪比和頻率進(jìn)行了對比分析隨后在桂中地區(qū)全面開展正式攻關(guān)生產(chǎn)施工,最終采用3線2炮540次覆蓋觀測方案(如圖2,從縱向來看仍屬3線3炮,只不過對兩邊炮點進(jìn)行抽稀,但通常從處理疊加角度出發(fā),橫向上每個炮排只有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,檢波點距20m;炮點距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)實際的寬線地震采集施工過程中,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)系問題,使得局部地段炮點和接收點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)來化解諸如此類復(fù)雜地表問題,從而確保觀測系統(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。對此,必須重點考慮彎寬線CMP離散度問題。一般情況下,地震勘探采集對物理點垂直測線偏移距的限制,要考慮兩個方面,一是要保證CMP點的離散度在第一菲涅爾帶內(nèi),另一個是保證同面元的同相疊加。這就要求到達(dá)同一反射界面的時差要小于地震波周期的四分之一。也就是說,物理點垂直測線偏移以后,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,它們的射線平面將對應(yīng)著不同的視傾角,即使它們具有相同的炮檢距,反射時間也不相同,動校正的結(jié)果必然存在一定的時差。為使該時差不影響疊加效果,必須限制CMP點離散的大小即物理點橫向偏移量的大小。要保證橫向偏移后的物理點和未偏移的物理點在CMP道集內(nèi)能進(jìn)行同相疊加,則要求目的層的反射波時差小于1/4周期,物理點橫向偏移量Y計算公式:式中v桂中坳陷區(qū)物理點橫向偏移量即垂直測線偏移量計算結(jié)果見表1,由此可知,桂中地區(qū)允許物理點垂直偏移距離最大為200m。另外,施工過程中要求相鄰物理點偏移量變化應(yīng)均勻變化,禁止忽左忽右,拐點附近炮檢點盡量不再偏移。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,本著炮檢點偏移原測線最大不超過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)計要求。例如,桂中地區(qū)某測線在1840—2250樁號段因經(jīng)過高陡地形(懸崖、陡坎等)和村莊附近風(fēng)水龍脈山等障礙無法按寬線觀測直線方式布設(shè)炮檢點,為此采用彎線技術(shù)按逐漸偏移原則設(shè)計炮檢點,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)接收的物理點位,有效克服了復(fù)雜地表地形帶來的種種不利因素,降低采集施工難度,提高了采集資料品質(zhì)。通過精心設(shè)計,靈活實施彎寬線采集觀測系統(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)揮寬線觀測方式對側(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。從實際完成的采集剖面來看,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)地震勘探打開新局面奠定了基礎(chǔ)。同時,2010—2012年彎寬線地震攻關(guān)中發(fā)現(xiàn)并初步落實德勝臺緣礁灘異常體(圖5),這為下一輪勘探部署提供了有利目標(biāo)。4觀測方式選擇(1)桂中山區(qū)喀斯特地貌條件下單線共炮點記錄和共接收點記錄品質(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

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