高密度walaway-vsp高效采集技术

高密度walaway-vsp高效采集技术

0低频可控震源技术振动器采集的安全、环保、高效特征在地震勘探领域发挥着重要作用，近年来的低频地震勘探一直是一个非常“热”的话题。低频信号由于其所具有的波长属性,具备了对一些高速地质体良好的穿透性,其频带宽度对地质目标分辨率与信噪比的改善具有重要的意义,而低频信息也是弹性波全波场反演中的重要组成部分,目前只有可控震源所具备的频率可控性及能量的可积累性,可以很好地满足激发需要目前国内应用低频可控震源激发的地面地震采集技术开展的如火如荼,并且取得了很好的效果。2016年辽河油田在曙光潜山带首次采用高精度可控震源技术实施高密度Walkaway-VSP采集方法。与低频可控震源相比,高精度可控震源的低频控制更稳定、激发信号畸变更低及激发频带更宽,更有利于发挥高密度采集的技术优势,增强地震波下传的能量,使资料品质得到有效改善,信噪比较以往均有了大幅度地提高。1关键及采样方法的设计1.1地表径流人工本次Walkaway-VSP目标井位于盘锦市盘山县境内。工区地势平坦,海拔2～4m,高速层界面6～18m,地表主要为农田。本区属北温带大陆性半湿润季风气候,四季分明。夏季7～8月份平均气温为23.4℃,最高温可达35℃,炎热多雨;冬季11月份至次年的3月份,天气寒冷有冰冻,最低气温可达-26℃,冻土层厚约30～50cm,河流封冻期为12月中旬至次年的2月下旬。年平均风速为3.0m/s。构造上位于西部凹陷曙光潜山带。1.2高精度可控震源设计思路针对潜山顶界面反射特征不清、内部地层识别困难、断裂成像精度差等难题,本次Walkaway-VSP采集方法在继承以往经验的基础上,采用低频控制更稳定、频带宽、精度高、畸变低的高精度可控震源激发,得到对地质目标分辨率与信噪比的改善具有重要意义的低频信号。利用这些资料提出如下设计思路:(1)利用零井源距VSP资料,求取时深关系和地层速度资料,标定地质层位;(2)利用Walkaway-VSP资料,进行井旁复杂构造成像和储层预测;(3)利用零井源距VSP资料,求取真振幅恢复因子、吸收衰减参数、反褶积因子等参数。利用这些井控参数,驱动地面三维处理解释,提高成像精度和储层特征。1.3低频震源扫描信号的实现低频可控震源是高精度可控震源初期研究释放的一个产品,目的是检验低频地震技术对地球物理勘探方法的有效性。因此,低频震源LFV3只对振动器系统进行了新的设计,其它结构借用了常规震源的结构。高精度可控震源则在低频地震信号可实现性技术验证完成后,采用了全新的车体结构与振动器设计,使高精度可控震源在低频信号的稳定性、输出力的平均畸变值以及激发信号的频带宽度等主要技术指标都优于低频震源。所以,高精度震源也称之为宽频高精度可控震源或宽频震源。从2015年开始,高精度可控震源逐步投向市场,今后将逐步替换低频可控震源。高精度可控震源的高精度概念,是指通过特殊振动器结构设计,保证了系统控制过程中受时(频)变因素的影响及扰动的影响最小化,控制模型与理论模型在较宽的信号频带内高度吻合,使控制结果具有较高的一致性和可重复性,其最大有效输出力可以达到220kN(50000磅),最低许用频率1.5Hz,最高频率160Hz。1.4炮点设置和激发参数1)可控震源参数根据以上设计思路,本次攻关在激发上采用高精度可控震源,激发参数通过试验确定,具体参数如下:(1)震源型号:X56;(2)扫描频率:1.5～120Hz,1.5～140Hz;(5)振动台次:1台×1次。施工中,采用70级大阵列数字检波器接收。布设一条垂直构造走向的测线,测线方位300.2°-120.2°,炮线长度以井为中心,300.2°方位2000m,120.2°方位2400m,炮线总长4400m,炮点距12.5m。为了与炸药震源激发资料对比,在同一条测线进行炸药激发,炸药炮点距25m,炸药震源与可控震源炮点每相隔1个炮点重复1炮(见图1)。2)炸药震源参数炸药震源激发参数如下:(2)激发井深:高速层下1m(10～18m);(4)激发雷管:1;(5)激发岩性:胶泥。观测系统参数如下:(1)观测系统:Walkaway-VSP;(3)记录长度:6s;(4)观测井段:520～1900m;(6)检波器级间距:20m;(7)观测点距:可控震源10m、炸药震源20m;(9)检波器提数:可控震源2提、炸药震源1提;(10)地面炮点距:可控震源12.5m、炸药震源25m。2应用效果分析2.1比较不同振动器的激发参数的单次激发参数2.1.1原始单炮道集和可控震源参数扫描长度下面对可控震源不同激发参数在农田地采集到的资料进行了对比,如图2所示。1)图2a、2c、2e道集可控震源参数(2)扫描长度24s;(4)振动台次1台×1次。其中,2a为原始单炮道集;2c为带通滤波1～2～6～12Hz记录剖面;2e为带通滤波60～80～120～140Hz记录剖面。2)图2b、2d、2f道集可控震源参数(2)扫描长度20s;(4)振动台次1台×1次。通过单炮记录分析可知,原始道集、低频滤波、高频滤波剖面两者对比差异很小,波组特征一致。2.1.2低频震源试验单炮全频谱、低频、高频频谱分析如图3所示。图3a、3c、3e可控震源参数对应关系与图2a、2c、2e一致。通过单炮全频频谱分析可知,扫描频率1.5～140Hz比1.5～120Hz频宽要宽,但是在20～60Hz频带1.5～120Hz的有效信号能量较强。低频滤波1～2～6～12Hz和高频滤波60～80～120～140Hz这部分,扫描频率1.5～120Hz比1.5～140Hz能量稍强,再结合实际生产,我们选择低频震源激发参数如下:(1)扫描频率1.5～120Hz;(2)扫描长度20s;(3)驱动幅度70%;(4)振动台次1台×1次。2.2振动器和爆炸源的单次比较采用上述可控震源激发参数实施了一条二维测线,采用炸药震源实施了相同的二维测线,在相同的激发点位对两者原始单炮和频谱进行了对比。2.2.1可控震源单炮记录不同药量炸药震源与可控震源原始单炮记录如图4所示。图4中的a、c、e分别为井源距880m(1口井×12m井深×1kg炸药,下同)、井源距1700m(1口×12m×2kg)、井源距680m(1口×12m×3kg)炸药震源单炮记录。图4中b、d、f分别是井源距880m、1700m、680m可控震源单炮记录。从两者单炮记录对比来看,不论是近井源距、中井源距、远井源距资料还是1kg、2kg、3kg药量资料,相比而言高精度可控震源采集得到的资料波组特征更加清晰,有效信息更丰富,分辨率更高,资料面貌品质明显优于炸药震源资料,只是1kg与2kg炸药资料信噪比略高于可控震源资料,3kg炸药资料信噪比与可控震源资料相当。2.2.2高精度可控震源与炸药震源单炮对比炸药震源与可控震源原始单炮频谱如图5所示。图5中的a、c、e分别为炸药震源井源距880m(1口×12m×1kg)、井源距1700m(1口×12m×2kg)、井源距680m(1口×12m×3kg)频谱。图5中的b、d、f对应的是井源距可控震源频谱图。从全频谱对比来看,高精度可控震源资料频谱主要能量集中在1.5～55Hz,炸药震源主要能量集中在5～40Hz,高精度震源资料有效频宽高于炸药震源资料,但是频宽不如炸药震源资料宽。高精度可控震源资料在中低频上具有明显的优势,在高频上优势不如中低频突出。2.2.3相对应的频谱分析同样的特征也出现在共检波点道集记录和共检波点频谱上,如图6～图8所示。图6中a、b、c、d分别是可控震源激发,井下1880m、1500m、1000m、580m检波点深度接收的道集记录,与之相对应的频谱分析见图8中的a、c、e、g。图7中的a、b、c、d分别是炸药震源激发,井下1880m、1500m、1000m、580m检波点深度接收的道集记录,与之相对应的频谱分析见图8中的b、d、f、h。综上所述,采用高精度可控震源激发获得的数据体,有效频带更宽,中低频段优势明显,高频段优势一般。3采集技术的应用通过本次高精度可控震源高密度WalkawayVSP攻关,得出以下结论:(1)高精度震源与高密度观测系统是相辅相成的,采用可控震源激发,更便于实现高密度采集。(2)高精度可控震源激发,增强了地震波下传能量,提高了深层有效反射能量,有利于提高剖面信噪比,改善野外采集资料品质面貌。(3)高精度可控震源激发,选择合理的激发参数,拓宽资料有效频带,增大了各个频率段的优势,尤其是中低频段的优势,得到的资料与炸药震源品质基本相当或者更优于后者。(4)采用高精度可控震源高密度采集是该区今后井中地震采集技术的发展方向,采取合适的措施、生产组织和震源管理方法,可以解决可控震源到位难的问题,实现高效采集,可广泛推广应用。感谢:在项目实施过程中荣幸得到了陶知非老总的现场技术指导,同时在论文编写过