利用宽线观测数据压制地质干扰

利用宽线观测数据压制地质干扰

广西桂中盆地是一个以古代形态为主的残余盆地。晚古生代的海相碎屑岩及碳酸盐岩地层保留较全,累计厚度可达14000m。该区的主要勘探目的层是古生界泥盆系,油气勘探要求能基本搞清海相沉积岩层内部波阻特征和宏观沉积规律,搞清区内主要构造格架及断层分布特征。该区属地震采集低信噪比复杂地区,其勘探难点主要体现在:1主要目的层石炭系、泥盆系的岩性以石灰岩为主,反射系数小、地震响应不好。多期构造运动造成岩体破碎,断裂十分发育,地震反射界面连续性差。2喀斯特峰丛区大型洞缝、裂隙发育,使激发产生的弹性波不能正常传播。老地层出露,植被发育,检波器很难按设计要求摆放。连绵起伏的山脉和突兀的孤峰,造成山间的各种侧面和次生干扰十分发育,严重影响地震资料信噪比。3近地表结构复杂,全区没有稳定的虚反射界面,静校正问题突出。针对诸如此类复杂地区,地球物理工作者提出了很多地震采集技术思路和方法。如李连英、郭良红、梁勇等根据黄土丘陵地带和山地山前带的地质条件,提出了弯线采集技术,克服由于黄土巨厚、大山区恶劣地形等因素造成的激发和接收困难,降低了采集施工的难度,较好地完成了地质任务1作为不属于显色体系的孔隙率测试通常情况下,要提高山地地震资料品质,无非是从激发、接收、施工质量控制和观测系统等几个方面展开研究。前三者在大量的文献中有很多宝贵的经验和技术,在此无需累述。广西桂中坳陷属于碳酸盐岩地区,喀斯特地形地貌发育,资料信噪比低,地震成像难,其采集的技术思路优先从观测方式入手,即观测系统优选应首要考虑如何提高资料信噪比问题。根据桂中山区喀斯特地形地貌特征,二维单线过小的道距及炮点距无法实施,在采取宽线观测方式有效提高叠加次数、压制各种干扰及增强弱信号成像能力的基础上,为避让一些特殊障碍区如风水龙脉段和严重垮塌区等,结合弯线采集经验及CMP离散情况,桂中地区可灵活采用弯宽线观测方式。1.1宽线地震原理宽线地震采集方法是二维地震测线按照三维采集方式进行观测、邻道面元叠加的方法。与二维单线激发接收相比,宽线采集具有以下优势。1.1.1宽线接收增加了覆盖时间，提高了干扰的抑制能力在面元横向尺度要求允许的范围内,布设n条接收线,这样在垂直测线方向具有覆盖次数nF1.1.2宽线观测系统提高接收有效反射信号的能力由于接收测线为n条,炮点选择的范围约增加n倍,这样可以通过优选炮点改善激发条件,最大限度地选择激发条件好的点激发,同时也减少了空炮率。复杂地区地表接收条件横向变化快,由于在一定面积范围内接收,宽线观测系统提高了接收有效反射信号的能力。同时宽线接收、多方位接收使相邻道的面元叠加,改善了高陡地形的影响,从面上保证了各点覆盖次数均匀。1.1.4邻道叠加压制干扰宽线施工的炮检组合方向特性,等于组合震源的频率—方向特性与组合检波器的频率—方向特性之积,从而通过垂向邻炮、邻道的叠加达到有效压制干扰、提高资料信噪比的目的。1.2共接收点道集的建立及cmp线上的覆盖次数的修正复杂地表地震采集设计首先应该从优选激发条件出发,以获取高信噪比单炮记录为目标,其思路:首先沿地表有利区域布置炮线,其次沿炮线的中心趋势线确定一条直的CMP线(可定义为坐标系统的x轴),同时根据优选的炮线和确定的CMP线,反演出一条最优的接收线及其每个检波点的坐标。建立的目标函数为:式中i——炮点数,i=1,2,…,N;即可求得接收点坐标,其实质是在共接收点道集上对炮点的y坐标取平均后的负值;再次分析该观测系统的CMP线上面元的覆盖次数分布;最后修改炮点距、道间距或加密炮点、局部增加接收排列等,使得CMP线上的覆盖次数达到最低次数要求以上并基本均匀分布的目的。另外,为了改善设定的CMP条带在弯线区域的覆盖次数,以及共中心点向中轴线(x轴)收敛,可以对弯线中的炮检点位置作适当的约束,即界定物理点最大的偏离范围,偏离的物理点应遵循渐变原则,避免突变造成的转弯角度过大而产生的离散问题。2应用与效果分析2.1观测系统方案2003年以来,在桂中地区曾进行过一些常规二维地震勘探,CDP间距10m,覆盖次数90次。以往采集的中、深层资料可见到有效反射,但局部波组特征不明显。其中泥盆系、石炭系、三叠系地震反射层位品质较好,波组特征明显,能进行追踪;而二叠系地震反射层位品质相对较差,波组特征不明显,不易连续追踪。桂中地区整体资料信噪比较低,影响了该区的油气勘探进程。为此,2010—2011年在桂中坳陷北部区域开展二维宽线地震攻关试验,试验方案采用3线3炮观测系统。其中单线观测系统为5390-10-(20)-10-5390,接收线3条,接收线距40m,道距20m,接收道数540×3=1620道;激发线3条,炮点距40m,炮排距60m;5条CDP线,面元10m×10m,总覆盖次数为810次(宏面元10m×80m)。宽线观测系统、5条CDP线及各条线的覆盖次数见图1。采用抽取不同观测系统方案进行试验资料处理,通过对1线1炮、1线2炮、1线3炮、2线1炮、2线2炮、2线3炮、3线1炮、3线2炮、3线3炮等不同观测系统以及90~810次不同覆盖次数等的论证分析,同时于世焕分别对3条单线和单线相加的共炮点记录、共接收点记录,以及单线和宽线叠加剖面的信噪比和频率进行了对比分析随后在桂中地区全面开展正式攻关生产施工,最终采用3线2炮540次覆盖观测方案(如图2,从纵向来看仍属3线3炮,只不过对两边炮点进行抽稀,但通常从处理叠加角度出发,横向上每个炮排只有2炮,因此也认为是3线2炮方案),具体参数为:单线观测系统5390-10-(20)-10-5390;接收道数1620道(540×3=1620道);接收线3条,接收线距40m,检波点距20m;炮点距40m,炮排距60m(中间炮)、120m(两边炮,即2炮抽1炮);最高覆盖次数540次(面元10m×80m)。2.2点为中心的宽线与弯线相结合的采集技术方法在桂中地区实际的宽线地震采集施工过程中,常常由于各种喀斯特地形地貌、村镇障碍物和异常复杂的工农关系问题,使得局部地段炮点和接收点存在一定的偏移情况,即存在不同程度的炮线和接收线弯曲布置情况,需要采用弯线技术来化解诸如此类复杂地表问题,从而确保观测系统覆盖次数达到最低次数要求以上并基本均匀分布的目的,由此形成了以炮点为中心的宽线与弯线相结合(弯宽线)的采集技术方法。对此,必须重点考虑弯宽线CMP离散度问题。一般情况下,地震勘探采集对物理点垂直测线偏移距的限制,要考虑两个方面,一是要保证CMP点的离散度在第一菲涅尔带内,另一个是保证同面元的同相叠加。这就要求到达同一反射界面的时差要小于地震波周期的四分之一。也就是说,物理点垂直测线偏移以后,同一CMP道集内的道,其炮检线方向是不一致的,当地下界面倾斜时,它们的射线平面将对应着不同的视倾角,即使它们具有相同的炮检距,反射时间也不相同,动校正的结果必然存在一定的时差。为使该时差不影响叠加效果,必须限制CMP点离散的大小即物理点横向偏移量的大小。要保证横向偏移后的物理点和未偏移的物理点在CMP道集内能进行同相叠加,则要求目的层的反射波时差小于1/4周期,物理点横向偏移量Y计算公式:式中v桂中坳陷区物理点横向偏移量即垂直测线偏移量计算结果见表1,由此可知,桂中地区允许物理点垂直偏移距离最大为200m。另外,施工过程中要求相邻物理点偏移量变化应均匀变化,禁止忽左忽右,拐点附近炮检点尽量不再偏移。2.3弯线技术在激发样品中的应用广西桂中坳陷喀斯特地貌区山高谷深,岭峻坡陡,岩溶发育,地层垮塌严重,加上村寨背后风水龙脉段等,必须采用弯宽线方式予以避让施工,本着炮检点偏移原测线最大不超过200m的原则,最大限度优选激发、接收条件,确保目的层的覆盖次数达到技术设计要求。例如,桂中地区某测线在1840—2250桩号段因经过高陡地形(悬崖、陡坎等)和村庄附近风水龙脉山等障碍无法按宽线观测直线方式布设炮检点,为此采用弯线技术按逐渐偏移原则设计炮检点,杜绝突变偏移,确保其收敛性(图3),从而较好地选择了有利于激发接收的物理点位,有效克服了复杂地表地形带来的种种不利因素,降低采集施工难度,提高了采集资料品质。通过精心设计,灵活实施弯宽线采集观测系统,配套优选激发岩性及耦合条件,野外单炮信噪比也获得了一定提高。在处理环节上充分发挥宽线观测方式对侧面波和散射干扰的压制作用以及速度谱的聚焦效应,加上静校正横向耦合,进行精细速度分析,获得较好的叠加剖面。从实际完成的采集剖面来看,反射波组特征清晰,主要目的层内幕反射信息丰富,地质现象刻画清楚,较好地完成勘探地质任务,应用弯宽线采集技术方法取得了良好的效果(图4),为桂中地区地震勘探打开新局面奠定了基础。同时,2010—2012年弯宽线地震攻关中发现并初步落实德胜台缘礁滩异常体(图5),这为下一轮勘探部署提供了有利目标。4观测方式选择(1)桂中山区喀斯特地貌条件下单线共炮点记录和共接收点记录品质存在较大的不一致性,采用宽线方式能较大程度地提高资料信噪比,3线2炮观