复杂地表观测系统优化设计.doc

复杂地表观测系统优化设计 吴婷 （中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，江苏南京211103） 【摘要】通过分析复杂地表区如黄河附近激发接收和地表条件，采用创新观测系统变观方法，用恢复炮、加密炮和调头炮等手段有效弥补了资料缺口和深层能量。其次通过分析观测系统参数变化对观测系统属性均匀性和能量聚焦的影响，采用缩小炮线距，增加覆盖次数和增大横纵比等手段优化了观测系统参数，提高了面元间属性的均匀性和聚焦能量。对穿黄河观测系统的研究，优化了黄河复杂地表区观测系统属性，提高了目的层有效覆盖次数，获得了较高信噪比和分辨率的地震剖面。 关键词复杂地表；观测系统属性优化；浅层缺口 前言 黄河两岸复杂的地表条件使地震勘探工作开展十分困难，野外地震资料品质变化大，资料处理难度大。在诸多影响因素中复杂的激发接收条件、多变的观测系统是主要原因，因此对观测系统进行优化是提高该区地震资料品质的重要手段。 以往在遇到障碍物时，通常是以保障覆盖次数，剖面缺口、地震波能量等进行变观，而变观后观测系统的属性是否符合数据处理的要求？复杂构造的能量聚焦效果如何？目的层的有效覆盖次数是否足够高？小药量密集区深层资料的能量是否得到保障？这些问题还没有得到有效解决。因此有必要根据黄河复杂地表区的激发、接收效果，通过炮检点的选择、观测系统研究和基于地质模型的能量聚焦模拟，综合优化观测系统，提高野外采集质量，保证地震资料品质。 1黄河复杂地表区炮点变观技术 测线穿越黄河炮点变观是观测系统变化的重点，通过增加炮点或炮点位置的移动弥补黄河造成的覆盖次数损失，以及观测系统属性的变化，使远、中、近炮检距的覆盖次数能够保证叠加剖面有较高的信噪比和足够的速度分析精度。不同的地表条件炮点变观方式不同，可将变观炮分为恢复炮、加密炮、调头炮、非纵炮、横向变观炮等，测线穿越黄河的方式不同使用的变观炮也不同。 1.1测线垂直穿越黄河 测线垂直穿越黄河时，南北向覆盖次数降低不多，横向影响相对较大，变观相对较容易，采用恢复炮、加密炮和调头炮可有效弥补覆盖次数的缺失，其中，恢复炮和加密炮弥补浅层资料缺口，调头炮弥补中炮检距覆盖次数。在某工区中西部，测线穿越黄河水面最窄处300m，最宽处600m，水中有12排炮，黄河大坝附近不能放炮的区域约550m宽，也有12排炮，加上黄河水面总计34排炮无法正常布设。将黄河内的炮点恢复到岸上，大坝的炮点向两边恢复，再增加23排调头炮即可。另外，在激发条件较好的地方增加一些大药量炮，弥补黄河附近药量减小造成的中深层能量损失和中远炮检距覆盖次数。 恢复炮：是将原黄河内无法激发的炮点向两岸偏移，接收排列沿着与炮点移动方向相反方向移动相同的距离，保持原CDP面元覆盖段不变。但为了减小浅层资料缺失，实际操作时一般采用排列与炮点保持偏移距同向移动。 加密炮：是为了弥补黄河造成的覆盖次数降低而增加的炮点，离黄河两岸较近的炮点用来弥补中、小炮检距覆盖次数，离黄河较远的加密炮主要用来弥补中、远炮检距的覆盖次数和深层反射波能量。 调头炮：是在原炮检关系的相反方向布设炮检点，以弥补空炮或炮点移动造成的部分CDP面元覆盖次数的降低，在黄河南岸布设调头炮可以弥补中、远炮检距的覆盖次数和深层反射波能量。 1.2测线与黄河走向平行 测线与黄河走向近于平行情况下容易产生的较大资料缺口，观测系统属性也会产生较大变化。因此，采用的变观炮较多，经常恢复炮、加密炮、调头炮、非纵加密炮、横向变观炮同时使用。工区的中东部，测线南北向穿越黄河水面最长处达1500m，涉及5排炮，东西向水面加上大坝宽度共约1000m，有近20炮不能正常布设。 横向变观炮:将黄河内的原炮点右移或左移到岸上，原排列片向相反方向移动相同距离，得到原面元的覆盖次数。 非纵加密炮:在束线正常炮点以外横向加密非纵炮点，使用正常炮对应的排列接收；也可跨束线设计加密非纵炮，如果弥补第N束线的CDP覆盖次数，用第M束的排列接收，则非纵炮点的位置在第M-N束线或第M+N束线。 经分析，采用以上变观方式之后，浅层缺口与满次覆盖次数均达到要求。 2黄河复杂地表区检波点变观技术 检波点变观是根据黄河走向而进行的空道或偏移处理变观方式，要与炮点变观相配合，用炮点变观弥补空道或检波点偏移造成的覆盖次数的降低。黄河走向近东西方向时，河中检波点一般采用空道方式处理，在黄河两岸加密炮点弥补空道造成的的覆盖次数缺失，黄河空道最多10道（近600m），黄河南北两岸各加密12排炮即可；黄河走向近南北方向时，检波点采取渐变式沿河岸两侧偏移的方式处理，尽量保证不空道，同时加密非纵炮，保证整体覆盖次数均匀性。 在排列的连接上，增加了1个LCI，在黄河两岸利用二级排列、蛇形排列串接等技术，分别布设一套交叉站将各二级排列串接起来，再将黄河两岸各自总交叉站连接到428仪器。 3考虑观测系统属性的变观技术 观测系统属性均匀性包括炮检距属性均匀，方位角属性均匀，覆盖次数均匀，其中炮检距属性均匀又包含两层含意，一是面元内炮检距从小到大分布均匀；二是面元间炮检距分布均匀。 观测系统属性均匀性对于数据处理中的速度分析和叠前偏移具有重要影响。 1）三维速度分析与炮检距的大小、炮检点连线的方位角、地层倾角及地层走向方位角有关，特别是速度分析对于炮检距的均匀性要求较高，不均匀的炮检距分布会导致错误的速度分析甚至导致速度分析的失败。 2）针对目前广泛才用的克希霍夫偏移，均匀性的影响情况如下： （）均匀性较好，正负半支相消，能够产生完全的相长干涉，偏移噪音较小； （）均匀性较差，偏移时不能产生完全的相长干涉，产生偏移噪音； （）均匀性差，成对炮检距较多，偏移后出现同相轴振幅强弱不均的现象。 3）观测系统均匀性分析 横纵比均匀性分析：横纵比过大或过小，面元内属性均匀性略差，但从方差看，增加纵横比明显可以改善面元间属性均匀性。 炮线距均匀性分析： 若覆盖次数不变，两排炮同向移动对炮检的空间分布影响较小；若覆盖次数不变，两排炮反向移动,面元属性的均匀性明显变差。 如果炮线距减小的同时，面元覆盖次数也增加，小炮线距则会明显地提高面元间属性的均匀性。 结论：利用缩小炮线距提高覆盖次数改善面元间属性均匀性提高观测系统属性；横向变观增大横纵比可有效改善面元间属性均匀性。 4）考虑炮检距均匀性变观。根据炮、检点互换原理优选炮点位置，保持原炮检距及方位角分布的均匀性，横向增加炮点，弥补中小炮检距，大炮检距一般较密；平面上炮点分布规律：沿测线方向炮排分布连续，垂直测线方向布设变观炮，中间有小炮检距炮，两端分布加密炮，保证中长炮检距覆盖次数及能量。 经过对穿黄河测线均匀性分析，变观后均匀系数略有降低，但整体较好。 4黄河复杂区变观效果 对某工区119束测线进行了综合分析，浅、中、深覆盖次数分布较均匀，保证了主要目的层有2040次的覆盖次数，分偏移距迭加剖面显示反射层信噪比较高。对黄河附近（分析点1、2）观测系统均匀性进行了分析，变观后均匀系数略有降低（图1），但系数值均在0.55以上，均匀性及能量聚焦效果整体较好。 从老剖面资料来看（图2），穿越黄河大桥区域老资料缺口在1.0s，但浅层构造形态清楚。穿越黄河大桥新剖面缺口在700ms，中深层信噪比高，陡坡带沙砾岩构造能有效识别，基底形态清晰，新剖面浅层信噪比高，中深层能量强，断面比老剖面清晰，绕射波、回转波场丰富。 5结论与认识 复杂区观测系统设计与变观，要综合考虑覆盖次数、观测系统属性均匀性、地震波能量聚焦、激发接收效果等因素进行优化，以利于后续的室内资料处理；在黄河、城镇连片等复杂地表区，将新资料与老资料拼接可有效解决浅层资料缺口问题，并且可通过高覆盖次数提高资料信噪比。 参考文献 马在田,编.三维地震勘探方法M.北京:石油工业出版社,1989. 刘学伟,张贵宾.高密度地震观测系统属性分析评估与参数优化研究Z.东营:胜利油田物探公司(内部资料),xx. 邸志欣.胜北-xx地区三维地震勘探采集工程技术设计Z.东营：胜利油田物探公司(内部资料),xx. 崔延福,王博.胜北xx地区三维地震勘探野外采集施工总结Z.东营：胜利油田物探公司(内部资料),xx. Cordsen，A.andPeirce，J.W.陆上三维地震勘探的设