龔旭東 張建峰 王志亮 楊志國(guó) 鈕依莎

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司； 2.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司）

隨著海上地震采集技術(shù)在地震波激發(fā)與接收、檢波器快速精確定位、觀測(cè)系統(tǒng)屬性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的不斷革新，海底電纜地震采集技術(shù)日趨成熟，陸地先進(jìn)的三維地震觀測(cè)方式也已逐步應(yīng)用到海上。在渤海CF區(qū)塊進(jìn)行的8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)地震采集是對(duì)海底電纜地震采集技術(shù)的一次探索和創(chuàng)新。本文對(duì)8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)及其在渤海CF區(qū)塊復(fù)雜過渡帶施工時(shí)采用的采集設(shè)備、震源激發(fā)、電纜鋪設(shè)、二次定位等進(jìn)行了詳細(xì)論證，并分析了作業(yè)難點(diǎn)和所采取的相應(yīng)技術(shù)措施及實(shí)施效果。

1 8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

渤海CF區(qū)塊構(gòu)造復(fù)雜，中深層斷層發(fā)育，現(xiàn)有二維地震測(cè)網(wǎng)為1 km×1 km，有效波整體頻率不高，斷面波不清晰，小斷層難以識(shí)別。為提高中深層復(fù)雜構(gòu)造的成像質(zhì)量，通過對(duì)不同觀測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)分析，選用了8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)。

它是一種成熟的陸地觀測(cè)系統(tǒng)，相比常規(guī)海上觀測(cè)系統(tǒng)增加了橫向信息、采集方位以及對(duì)地下地質(zhì)體的照明度等［1－2］。該觀測(cè)系統(tǒng)方位角較寬，其單元模板縱橫比為0.16，是海上常規(guī)雙源三纜觀測(cè)系統(tǒng)的3倍（圖1），可以在較寬的區(qū)域內(nèi)接收到相對(duì)多的地下波場(chǎng)信息，改善地下復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)的照明，提高成像效果。該觀測(cè)系統(tǒng)道間距50 m，炮點(diǎn)距50 m，線間距200 m，炮線距100 m，覆蓋次數(shù)4次（橫向）×44次（縱向），以達(dá)到滿覆蓋循環(huán)片，面元25 m×25 m。滿覆蓋區(qū)域內(nèi)每個(gè)面元在炮檢距分布和方位角分布方面都非常接近，這在很大程度上減弱了采集腳印的產(chǎn)生［3－4］。

圖1 8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)（a）與常規(guī)拖纜觀測(cè)系統(tǒng)（b）玫瑰圖對(duì)比

2 渤海CF區(qū)塊海底電纜地震采集

渤海CF區(qū)塊海底電纜地震采集工區(qū)包括淺水區(qū)和灘涂區(qū)兩部分，地形高程5.1～－32.9 m（圖2），其中灘涂區(qū)為沙質(zhì)，地形較緩；淺水區(qū)有數(shù)條潮溝分布，局部地形近乎直立，潮流影響嚴(yán)重。在這種海況下進(jìn)行8L4S176T海底電纜三維地震采集施工非常困難，需要在采集設(shè)備、震源選型，電纜鋪設(shè)、二次定位等方面進(jìn)行詳細(xì)論證。

圖2 工區(qū)地形高程圖（單位：m）

2.1 采集設(shè)備

為衰減虛反射對(duì)地震資料的影響［5］，在渤海CF區(qū)塊海底電纜采集施工過程中，在灘涂區(qū)和水深小于2 m的區(qū)域使用了沼澤檢波器；在水深2～10 m的區(qū)域使用了水檢檢波器；水深大于10 m的區(qū)域使用了水陸雙檢檢波器（圖3）。

圖3 多種檢波器應(yīng)用示意圖

施工效率低一直是制約海底電纜地震采集發(fā)展的瓶頸，其中最影響海底電纜施工效率的因素是電纜的收放問題。本次采用8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)，至少要鋪設(shè)8根電纜，每根電纜十幾千米長(zhǎng)，如采用常規(guī)的充油電纜或鎧裝電纜，由于電纜極其笨重，不僅收放纜困難并要借助大型船只和機(jī)械，這將導(dǎo)致施工效率極低且在灘涂區(qū)和極淺水區(qū)無法施工，大量增加勘探成本。因此，本次采集選用了輕型的海底電纜（直徑14 mm，線重21.5 kg/100 m），收放纜時(shí)使用小型船只，人工收放就可以完成作業(yè)。

2.2 震源

由于工區(qū)包括了灘涂區(qū)和淺水區(qū)兩部分，地表?xiàng)l件復(fù)雜，因此，本次采集采用了炸藥、吊臂式空氣槍、拖曳式空氣槍等多種激發(fā)震源。經(jīng)過前期詳盡的實(shí)地踏勘和大量實(shí)驗(yàn)工作，對(duì)這些震源進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比分析，確定了各震源的組合方式［6］和激發(fā)深度，最大程度地消弱了不同震源之間的差異。施工過程中，在水深小于3 m區(qū)域，由于水深條件滿足打井作業(yè)要求，故采用炸藥震源；在水深3～8 m的區(qū)域采用吊臂式空氣槍震源；水深大于8 m的區(qū)域則采用拖曳式空氣槍震源。

2.3 電纜鋪設(shè)

海底電纜施工時(shí)，利用放纜船進(jìn)行電纜鋪設(shè)。當(dāng)電纜拋入水中后，由于受到水深、海流和電纜沉降速度的影響，電纜會(huì)發(fā)生偏移。本工區(qū)潮流影響嚴(yán)重，電纜鋪設(shè)方向與潮流方向垂直，如果采用常規(guī)放纜方法，沿設(shè)計(jì)測(cè)線放纜，檢波器的實(shí)際位置與設(shè)定點(diǎn)位的偏差可達(dá)幾十米。為確保檢波器點(diǎn)位的準(zhǔn)確性，在作業(yè)中采用頂流放纜工藝（圖4），通過對(duì)水深、潮流、船速的計(jì)算，使檢波點(diǎn)進(jìn)入水中隨潮流偏移后進(jìn)入預(yù)定點(diǎn)位。經(jīng)檢測(cè)，該放纜工藝可以確保點(diǎn)位橫向偏移小于20 m，縱向偏移小于10 m，滿足施工要求。

圖4 頂流放纜工藝示意圖

2.4 二次定位

海底電纜水下檢波器定位通常采用的方法有2種：初至波二次定位和聲納二次定位。這2種方法都是利用“圓圓”定位原理來最終確定檢波點(diǎn)坐標(biāo)。初至波二次定位無需專用硬件設(shè)備且沒有采收率問題，而聲納二次定位則相反，但其定位精度高，可與采集生產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行［7－8］。另外，在正式作業(yè)前，又對(duì)初至波二次定位技術(shù)和聲納二次定位技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果表明聲納二次定位系統(tǒng)具有定位精度高、可操作性強(qiáng)、性能穩(wěn)定等特性，相對(duì)于初至波二次定位，在采用8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行采集作業(yè)時(shí)，能大幅度提高生產(chǎn)效率。因此，本次施工采用聲納二次定位技術(shù)對(duì)檢波點(diǎn)進(jìn)行定位。

3 作業(yè)難點(diǎn)分析及相應(yīng)技術(shù)措施

3.1 作業(yè)難點(diǎn)分析

海底電纜地震采集作業(yè)在施工方面的一個(gè)比較顯著的特點(diǎn)是放炮容易而鋪電纜難，所以少炮多道的觀測(cè)方案比多炮少道的觀測(cè)方案施工效率低。在渤海CF區(qū)塊海底電纜三維地震采集作業(yè)中，為了實(shí)現(xiàn)勘探目的，選擇了電纜道數(shù)多而炮數(shù)少的觀測(cè)方案，如何提高施工效率是本區(qū)作業(yè)的難點(diǎn)之一。

渤海CF海底電纜三維區(qū)塊地形高程變化在5.1～－32.9 m之間，海底地形復(fù)雜，分布有數(shù)條潮溝，漲落潮時(shí)水流湍急，地震資料受潮流噪音影響嚴(yán)重，在大潮期間單炮上甚至看不到有效信號(hào)；同時(shí)，潮流過大極易造成海底電纜擺動(dòng)，致使檢波點(diǎn)位置發(fā)生改變。

渤海CF海底電纜三維作業(yè)區(qū)塊離工業(yè)區(qū)較近，工區(qū)內(nèi)分布有碼頭、錨地、養(yǎng)殖區(qū)、航道等，過往船舶和漁業(yè)活動(dòng)頻繁，而8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)方案的施工范圍較大，因此如何采取有效措施保證施工安全順利進(jìn)行，也是本區(qū)作業(yè)的難點(diǎn)之一。

3.2 相應(yīng)技術(shù)措施

3.2.1 提高施工效率的措施

（1）陸地三維地震勘探和海上Patch作業(yè)方式的放炮方向一般是垂直檢波線方向，如果本次作業(yè)中也沿垂直檢波線方向放炮，由于炮線太短，須占用較多的調(diào)頭時(shí)間而浪費(fèi)作業(yè)時(shí)間，因此采取沿測(cè)線方向的放炮方式，可以大大減少調(diào)頭次數(shù)，提高施工效率。

（2）如果作業(yè)中一次鋪8根電纜（圖5），那么在完成一束線作業(yè)后，必須要等從排列一側(cè)收起一根電纜再按要求鋪放到排列另一側(cè)，并經(jīng)二次定位確定檢波器點(diǎn)位達(dá)到施工要求后才能開始下一束的生產(chǎn)作業(yè)，這期間等待時(shí)間較長(zhǎng)。因此，實(shí)際作業(yè)中可選擇一次鋪設(shè)10根電纜（圖6），這樣在完成一束線作業(yè)后，并在放纜船收放電纜的同時(shí)，震源船可以繼續(xù)放炮生產(chǎn)而不需等待，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)不間斷生產(chǎn)作業(yè)，而且可以有效合理地利用生產(chǎn)時(shí)間，大大提高生產(chǎn)效率。

（3）采用聲納二次定位技術(shù)確定檢波器點(diǎn)位。該方法相對(duì)于初至波二次定位省去了利用震源船進(jìn)行二次定位的時(shí)間，可以在震源船進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)行檢波點(diǎn)二次定位作業(yè)，提高施工效率。

3.2.2 降低潮流噪音對(duì)陸檢資料影響的措施

在施工過程中，通過加強(qiáng)儀器現(xiàn)場(chǎng)對(duì)環(huán)境背景噪音和采集單炮噪音情況的監(jiān)測(cè)，并根據(jù)潮汐變化曲線，選擇平潮及其前后潮流較小時(shí)段（圖7）合理組織生產(chǎn)，這樣可以降低潮流噪音對(duì)地震資料的影響，提高采集資料的品質(zhì)（圖8）。

圖7 分時(shí)放炮示意圖

3.2.3 確保檢波器點(diǎn)位的措施

渤海CF區(qū)塊的施工中采用的是輕型海底電纜，其受潮流影響較大，易發(fā)生電纜位置擺動(dòng)。為解決該問題，在實(shí)際生產(chǎn)中采取將檢波器固定在大線上，并根據(jù)潮流和水深情況對(duì)大小線進(jìn)行配重，即在潮流湍急的海溝區(qū)域下鐵錨固定大纜，同時(shí)通過儀器現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控檢波器點(diǎn)位情況，一旦發(fā)現(xiàn)檢波器位置變化，立刻進(jìn)行二次定位，如果檢波器位置變化超出施工要求，則立刻收纜重放，并及時(shí)采取加配重或鐵錨等措施。

圖8 控制潮流噪音前后陸檢單炮對(duì)比

3.2.4 保障施工安全順利進(jìn)行的措施

在尋求當(dāng)?shù)卣С趾蛥f(xié)調(diào)地方海警、漁政、水產(chǎn)、海事等部門為施工創(chuàng)造有利條件的同時(shí)，可采取“圈地法”護(hù)纜，營(yíng)造封閉的施工環(huán)境，杜絕地方船只對(duì)施工環(huán)境的影響，提高地震采集資料的品質(zhì)。

4 實(shí)施效果

通過渤海CF區(qū)塊同一位置常規(guī)拖纜采集的老資料與采取相應(yīng)技術(shù)措施后新采集的資料進(jìn)行對(duì)比（圖9）可以明顯地看到，本次采集的地震資料獲取了更加豐富的波場(chǎng)信息，淺層資料具有較高的信噪比和分辨率，能夠開展構(gòu)造精細(xì)解釋和薄互層反演工作；中深層資料斷層成像清晰，地層反射特征明顯，能夠準(zhǔn)確落實(shí)構(gòu)造，進(jìn)行地層圈閉的識(shí)別、描述，并能夠通過反演手段進(jìn)行儲(chǔ)層的平面規(guī)律描述和沉積相研究；深層資料能夠進(jìn)行構(gòu)造形態(tài)的落實(shí)工作，基底形態(tài)得到了初步落實(shí)。同時(shí)，從本次采集地震資料1 000 ms處的時(shí)間切片和相干切片（圖10）可以看到，新采集的資料增加了對(duì)地下地質(zhì)體的照明度，斷裂特征和斷裂系統(tǒng)的相互關(guān)系刻畫清楚?？傊?，新采集的資料使渤海CF區(qū)塊的整體地質(zhì)認(rèn)識(shí)取得重要進(jìn)展，為勘探開發(fā)和儲(chǔ)量的快速落實(shí)奠定了基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

（1）雙檢、輕型海纜、多種震源和聲納二次定位等多種技術(shù)設(shè)備的綜合運(yùn)用克服了在渤海CF區(qū)塊復(fù)雜過渡帶利用8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行海底電纜地震采集作業(yè)時(shí)的設(shè)備瓶頸。

（2）沿測(cè)線放炮、提前多鋪設(shè)2根電纜、分時(shí)放炮、增加電纜配重、“圈地法”護(hù)纜等措施的運(yùn)用解決了采集過程中存在的施工效率低、潮流影響大、過往船只多等作業(yè)難點(diǎn)，確保了渤海CF區(qū)塊復(fù)雜過渡帶海底電纜地震采集的順利實(shí)施。

（3）8L4S176T觀測(cè)系統(tǒng)在渤海CF區(qū)塊復(fù)雜過渡帶的應(yīng)用，獲得了更加豐富的波場(chǎng)信息，提高了地震資料的分辨率和中深層復(fù)雜構(gòu)造的成像質(zhì)量，取得了較好的勘探效果。

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