黃有暉 朱運(yùn)紅 蔡 明 段孟川 張德剛 張立超 羅 瑛

（1.中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)部2.中國石油東方地球物理公司塔里木物探處）

實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)
在復(fù)雜山地三維地震采集中的應(yīng)用*

黃有暉1朱運(yùn)紅2蔡 明1段孟川2張德剛2張立超2羅 瑛2

（1.中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)部2.中國石油東方地球物理公司塔里木物探處）

常規(guī)的針對(duì)地震采集原始資料監(jiān)控及評(píng)價(jià)工作大部分由人工完成，存在工作效率低、評(píng)價(jià)不全面、不能快速發(fā)現(xiàn)問題等不足。通過研究，探索出一套人機(jī)互動(dòng)的實(shí)時(shí)野外地震采集質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)以及使用方法，對(duì)野外地震原始資料監(jiān)控評(píng)價(jià)由主觀判斷到客觀定量評(píng)價(jià)、由不全面到全面，提高了工作效率，達(dá)到了實(shí)時(shí)快速監(jiān)控的目的。近幾年在塔里木盆地多塊復(fù)雜山地應(yīng)用實(shí)施證明，采用該技術(shù)得到的分析評(píng)價(jià)結(jié)果更科學(xué)、更合理，從而有效地保證了原始地震資料品質(zhì)。圖5參2

地震采集實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控復(fù)雜山地三維資料評(píng)價(jià)

0 引言

隨著塔里木盆地山地地震勘探的深入發(fā)展及采集技術(shù)、裝備技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)野外采集原始資料的質(zhì)量要求越來越高，增加了野外施工難度和工作強(qiáng)度。因此，如何對(duì)復(fù)雜山地三維野外地震采集數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)、有效的質(zhì)量監(jiān)控，并進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，是目前山地三維地震采集的質(zhì)量控制和質(zhì)量管理遇到的突出問題。近幾年來，在塔里木盆地庫車山地、塔西南山地實(shí)施了多塊高炮道密度的復(fù)雜山地三維地震采集。在實(shí)施的過程中，改變了以往主要利用紙質(zhì)監(jiān)視記錄監(jiān)控原始資料的做法，利用LIVE-QC監(jiān)控軟件，采用了人機(jī)交互模式質(zhì)量監(jiān)控方法，由此探索出一套針對(duì)塔里木盆地復(fù)雜山地的三維實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，有效地保證了原始地震資料品質(zhì)。

1 地震實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)

地震實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)就是通過儀器網(wǎng)絡(luò)相連，生產(chǎn)一炮數(shù)據(jù)即可實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控電腦上，然后利用質(zhì)量監(jiān)控軟件快速高效地對(duì)儀器生產(chǎn)的單炮進(jìn)行能量、頻率、信噪比、噪聲、炮點(diǎn)位置等進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)問題單炮進(jìn)行報(bào)警提示，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

1.1 實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)原理

“實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)”就是利用局域網(wǎng)傳輸技術(shù)，將儀器生成的地震單炮數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到質(zhì)量監(jiān)控的機(jī)器上。目前地震儀器主要有408UL、428XL、G3I等，其實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的原理及方法大致相同（圖1），主要是將質(zhì)控電腦與儀器主機(jī)設(shè)置成同一個(gè)局域網(wǎng)，然后儀器所在的操作系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（文件傳輸協(xié)議、遠(yuǎn)程、網(wǎng)絡(luò)映射、網(wǎng)絡(luò)共享）將地震數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)劫|(zhì)控電腦上，質(zhì)量監(jiān)控軟件就可以快速地進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)。

圖1 實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)圖

“實(shí)時(shí)”關(guān)鍵是提高傳輸?shù)乃俣龋虼擞绊憣?shí)時(shí)傳輸效率的原因主要是硬件，如果兩臺(tái)機(jī)器都是千兆網(wǎng)卡而且都連接到同一個(gè)同一級(jí)千兆交換機(jī)，連接傳輸速率最快，理論傳輸?shù)乃俣葹?28 m/s，實(shí)際生產(chǎn)中由于多種原因，實(shí)時(shí)傳輸?shù)乃俣饶苓_(dá)到約60 m/s，目前高密度三維原始炮數(shù)據(jù)在200 m左右，儀器記錄到地震數(shù)據(jù)后3～4 s就可以傳輸?shù)诫娔X上，滿足實(shí)時(shí)的需求。

1.2 地震質(zhì)量監(jiān)控內(nèi)容及方法

地震質(zhì)量監(jiān)控的內(nèi)容包括工作道狀態(tài)、輔助道監(jiān)控、炮檢點(diǎn)位置、單炮的激發(fā)能量、環(huán)境噪音水平、單炮目的層信噪比、目的層掃描頻率和單炮目的層有效頻寬［1］等，實(shí)際工作中，根據(jù)實(shí)際地震地質(zhì)條件進(jìn)行選擇。

由于復(fù)雜山地三維地表地下地震地質(zhì)條件十分復(fù)雜，因此監(jiān)控的內(nèi)容應(yīng)盡量減少，一般為能量、不正常道、噪音、時(shí)斷、炮點(diǎn)位置等，且更多地需要質(zhì)量監(jiān)控人員聯(lián)合監(jiān)控。

（1）能量監(jiān)控

自動(dòng)計(jì)算每一炮（整炮或某一時(shí)窗）的能量值（均方根振幅或平均振幅），自動(dòng)和標(biāo)準(zhǔn)炮的值進(jìn)行比較，標(biāo)準(zhǔn)炮是在相同或類似的地震地質(zhì)條件下，符合地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求的具有代表性的單炮記錄。當(dāng)某一炮的能量值未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)炮規(guī)定值的某個(gè)范圍時(shí)，提示該炮能量未達(dá)標(biāo)。

在山地三維監(jiān)控時(shí)，選擇計(jì)算的能量時(shí)窗對(duì)分析的結(jié)果影響較大，能量監(jiān)控一般的原則有以下3點(diǎn)：①三維能量監(jiān)控可以只選擇最近炮點(diǎn)排列進(jìn)行計(jì)算；②選擇分析的時(shí)窗應(yīng)盡量避開強(qiáng)能量的面波及折射波干擾區(qū)域；③參與計(jì)算的道應(yīng)排除不正常道值的影響（野值道、懶跳道）。

（2）不正常道監(jiān)控

不正常道一般是指道能量大于相鄰道能量10倍以上或小于相鄰道能量1/10以下的道。目前可監(jiān)控的不正常道包括不通、懶跳、大跳、野值道等。

通過自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每一炮的不正常道數(shù)，將不正常道用不同顏色進(jìn)行顯示，并將其樁號(hào)顯示出來，方便施工時(shí)實(shí)時(shí)進(jìn)行整改，同時(shí)計(jì)算不正常道占排列片總道數(shù)的百分比，要求不正常道的比例不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的比例值，否則為廢炮。

（3）環(huán)境噪音監(jiān)控

對(duì)地震道集初至前的能量進(jìn)行計(jì)算，可以作為該區(qū)環(huán)境噪音能量。自動(dòng)計(jì)算每一炮的環(huán)境噪音水平，和標(biāo)準(zhǔn)炮的值進(jìn)行比較，當(dāng)某一炮的環(huán)境噪音值超過標(biāo)準(zhǔn)炮規(guī)定值的某個(gè)范圍時(shí)，提示此炮環(huán)境噪音水平超標(biāo)。

（4）輔助道監(jiān)控

采用與儀器鐘時(shí)斷進(jìn)行對(duì)比的方法進(jìn)行監(jiān)控，主要檢查驗(yàn)證時(shí)斷是否存在延遲，要求延遲不大于2 ms，否則提示此炮時(shí)斷異常。

（5）炮點(diǎn)位置監(jiān)控

通過對(duì)近炮點(diǎn)自動(dòng)拾取初至以及線性動(dòng)校正等方式來判斷激發(fā)點(diǎn)位置是否準(zhǔn)確。由于山地地形起伏大，近地表結(jié)構(gòu)速度差異大，從而導(dǎo)致單炮初至起伏劇烈，因此通過提前導(dǎo)入野外靜校正量可保證初至相對(duì)平緩，從而保證監(jiān)控結(jié)果準(zhǔn)確。

1.3 自動(dòng)評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)炮建立

由于野外生產(chǎn)放炮時(shí)間有限。野外實(shí)時(shí)監(jiān)控的主要目的是杜絕嚴(yán)重的質(zhì)量事故，一旦發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重問題，立即整改。因此儀器上地震實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控的評(píng)價(jià)目的是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，是一個(gè)初步的評(píng)價(jià)過程[2]。

在野外實(shí)時(shí)監(jiān)控過程中，當(dāng)每一正常生產(chǎn)的地震記錄的實(shí)時(shí)分析完成后，當(dāng)前炮的各項(xiàng)監(jiān)控指標(biāo)相應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)炮指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)比較，當(dāng)前炮的技術(shù)指標(biāo)（能量、環(huán)境噪音）不能達(dá)到或超過標(biāo)準(zhǔn)炮規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)時(shí)，判斷當(dāng)前炮為不合格記錄，軟件以圖示和聲音報(bào)警的方式提醒現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人員注意，并在監(jiān)控結(jié)果表格中注明，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)控人員再次落實(shí)后，提出整改。

在山地三維監(jiān)控中，標(biāo)準(zhǔn)炮的建立是自動(dòng)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)，山地三維標(biāo)準(zhǔn)炮的建立采用圖2的流程。標(biāo)準(zhǔn)炮參數(shù)是判定此區(qū)域生產(chǎn)單炮是否合格的閥值，而不是此區(qū)域記錄質(zhì)量最好的單炮，因此標(biāo)準(zhǔn)炮的建立要有代表性，應(yīng)在詳細(xì)的工區(qū)地表?xiàng)l件、表層地震地質(zhì)條件、深層地質(zhì)條件和以往老資料調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，將工區(qū)劃分為若干個(gè)區(qū)域，選擇具有相同或相似的地震地質(zhì)條件的地震記錄作為標(biāo)準(zhǔn)炮。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)炮建立流程圖

在實(shí)際生產(chǎn)過程中山地三維標(biāo)準(zhǔn)炮選擇一般的原則有以下3點(diǎn)：①在詳細(xì)踏勘的基礎(chǔ)上結(jié)合地表巖性分布圖、表層結(jié)構(gòu)圖、衛(wèi)片圖、高程圖以及鉆井下藥錄井巖性等信息劃分不同區(qū)域；②在劃分的不同區(qū)域內(nèi)確定受控井（鉆井質(zhì)檢人員監(jiān)督檢查符合設(shè)計(jì)要求的井）；③前期生產(chǎn)時(shí)可直接將受控井的能量值作為該區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)炮能量值，在后續(xù)生產(chǎn)過程中，可對(duì)不同區(qū)域的眾多生產(chǎn)炮進(jìn)行能量統(tǒng)計(jì)分析，得到不同區(qū)域的能量平均值作為不同區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)炮的能量值。

2 應(yīng)用效果

在塔里木探區(qū)某高密度山地三維的采集中，勘探地質(zhì)任務(wù)要求高，因此要求較高的原始資料一級(jí)品率。該工區(qū)地表類型復(fù)雜，地形起伏劇烈，復(fù)雜山地面積占75%以上。本次三維采用36線接收，單炮總道數(shù)達(dá)到12000多道。以往采取傳統(tǒng)的儀器現(xiàn)場(chǎng)回放監(jiān)視記錄進(jìn)行單炮質(zhì)量控制，由于排列多，接收道數(shù)多，紙記錄回放工作量大，占用時(shí)間長，記錄分析評(píng)價(jià)整理和信息及時(shí)反饋困難，部分未達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)的單炮未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而進(jìn)行整改，導(dǎo)致資料合格率相對(duì)較低。

本次山地三維采用地震實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，經(jīng)過多次不同參數(shù)試驗(yàn)，確定了監(jiān)控的流程和參數(shù)，首先在能量分析的時(shí)窗選取上，通過對(duì)比分析（圖3），選取全炮或者整炮的某一個(gè)連續(xù)性時(shí)窗計(jì)算出來的均方根振幅能量值與地表劃分的區(qū)域無法對(duì)應(yīng)無規(guī)律性可尋，而選取限偏移距時(shí)窗計(jì)算出來的能量值能與地表劃分的區(qū)域有一定的規(guī)律性，這是由于山地單炮不同位置其近偏移距噪聲發(fā)育差別很大，而近排列的強(qiáng)面波、強(qiáng)線性干擾能量值影響了總的能量值的計(jì)算結(jié)果。因此，針對(duì)復(fù)雜山地三維計(jì)算能量值時(shí)應(yīng)選取限偏移距時(shí)窗計(jì)算方式。其次在標(biāo)準(zhǔn)炮的選取上，通過詳細(xì)踏勘，結(jié)合多種信息細(xì)致地劃分地表區(qū)域，通過統(tǒng)計(jì)前期不同區(qū)域生產(chǎn)單炮的能量值確定不同區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)炮的能量值水平（圖4），為后續(xù)生產(chǎn)自動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)炮的設(shè)置提供依據(jù)。

圖3 山地三維某一束線整炮計(jì)算及限偏移距時(shí)窗計(jì)算能量值柱狀圖

圖4 標(biāo)準(zhǔn)炮區(qū)域劃分（a）及不同區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)能量值（b）

在采集過程中，施工質(zhì)控人員能夠方便地從各種監(jiān)控分析圖中發(fā)現(xiàn)問題，并能夠及時(shí)地整改（圖5）。通過實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，本次三維資料一級(jí)品率達(dá)到99.17%。好的原始資料為后續(xù)處理提供了好的基礎(chǔ)。

圖5 實(shí)時(shí)地震質(zhì)量監(jiān)控能量弱單炮與補(bǔ)炮后單炮對(duì)比

3 結(jié)束語

（1）野外實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控是地震采集工作不可缺少的重要環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)是一種方便、高效、全面、經(jīng)濟(jì)的地震資料現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控、評(píng)價(jià)方法，是有效地保證原始地震采集資料品質(zhì)的一種新技術(shù)，新方法。

（2）復(fù)雜山地三維實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控能量分析的關(guān)鍵參數(shù)是計(jì)算能量的時(shí)窗，選取避開強(qiáng)能量干擾的限偏移距時(shí)窗來計(jì)算能量值，其分析結(jié)果更準(zhǔn)確。

（3）標(biāo)準(zhǔn)炮區(qū)域劃分及標(biāo)準(zhǔn)炮能量值的確定是復(fù)雜山地三維資料評(píng)價(jià)的前提，應(yīng)根據(jù)多種信息劃分區(qū)域，并對(duì)各區(qū)域的炮進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選取統(tǒng)計(jì)值作為標(biāo)準(zhǔn)炮的能量值。

1陸基孟，王永剛.地震勘探原理[M].山東：中國石油大學(xué)出版社，2009.

2田春林，成云.野外地震資料采集質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].復(fù)雜油氣藏，2011.（3）．

（修改回稿日期2014-12-14編輯陳玲）

國家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05046）“塔里木盆地庫車前陸沖斷帶油氣開發(fā)示范工程”。

黃有暉，男，1965年出生，江西贛州人，大學(xué)本科學(xué)歷，高級(jí)工程師；主要從事地震勘探方法研究和項(xiàng)目管理工作，中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司勘探開發(fā)部物探部副主任。地址：（841000）新疆庫爾勒市塔里木油田公司勘探開發(fā)部。E-mail：huangyhtlm@petrochina.com.cn