孔德政，劉新文，呂景峰，周 旭，邸江偉

(中國石油東方地球物理公司塔里木物探處，新疆庫爾勒 841000)

復(fù)雜山地山前帶“兩寬一高”井炮—可控震源聯(lián)合地震采集技術(shù)應(yīng)用實(shí)例.

孔德政，劉新文，呂景峰，周 旭，邸江偉

(中國石油東方地球物理公司塔里木物探處，新疆庫爾勒 841000)

針對塔里木盆地YZ區(qū)塊復(fù)雜油氣藏特征及勘探需求，新實(shí)施的三維地震采集項(xiàng)目采用了“兩寬一高”地震采集技術(shù)，提出了突出小線距的高密度、寬方位三維觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方向，并應(yīng)用了復(fù)雜地表區(qū)井炮—可控震源聯(lián)合激發(fā)高效采集施工設(shè)計、巨厚山體區(qū)模型約束淺層層析三維表層調(diào)查與建模和數(shù)字化地震隊高效施工輔助方法，確保了“兩寬一高”地震采集技術(shù)在該區(qū)的成功實(shí)施。該技術(shù)大幅提高了地震采集效率，節(jié)約了地震勘探成本，地震資料品質(zhì)也得到了明顯改善，證明了“兩寬一高”地震采集技術(shù)在復(fù)雜地表、復(fù)雜構(gòu)造背景下巖性勘探中的有效性，為類似復(fù)雜區(qū)“兩寬一高”地震采集技術(shù)的實(shí)施提供了借鑒。

復(fù)雜山地山前帶；巖性油氣藏；“兩寬一高”地震采集技術(shù)；井炮—可控震源聯(lián)合激發(fā)；模型約束淺層層析三維表層建模；數(shù)字化地震

“兩寬一高”(寬頻激發(fā)、寬方位觀測、高密度采集)地震采集技術(shù)是現(xiàn)階段地球物理勘探技術(shù)的重要發(fā)展方向，也是提高地震資料品質(zhì)的有效手段，適用于復(fù)雜油氣藏的評價與開發(fā)、改善復(fù)雜區(qū)構(gòu)造成像；該技術(shù)在地表?xiàng)l件相對簡單、地貌平緩、適合可控震源高效采集的開闊區(qū)域已得到了廣泛應(yīng)用，并取得了明顯效果[1-3]。塔里木盆地YZ區(qū)塊為復(fù)雜構(gòu)造背景下的巖性油氣藏，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜油氣藏的評價與開發(fā)需要使用“兩寬一高”地震采集方法，但該區(qū)為典型的復(fù)雜山地山前帶，復(fù)雜的地表?xiàng)l件給“兩寬一高”地震采集技術(shù)在該區(qū)的有效實(shí)施帶來眾多困難[4]。本次三維地震采集通過一系列技術(shù)措施確保了“兩寬一高”地震采集技術(shù)在復(fù)雜地表區(qū)的成功應(yīng)用，加快了該區(qū)的勘探開發(fā)進(jìn)程，并為類似復(fù)雜地區(qū) “兩寬一高”地震采集提供了借鑒。

1 采集區(qū)概況

塔里木盆地YZ三維工區(qū)屬于前陸盆地南部斜坡帶，處于塔北臺盆區(qū)和庫車山地的交界處，表層和深層地震地質(zhì)條件復(fù)雜。

YZ三維工區(qū)地表包含高大山體、風(fēng)化殘丘、山前戈壁和鹽堿濕地4種地表(圖1)，涵蓋北部庫車山地高大山體及山前巨厚洪積扇特征和東南部塔北臺盆區(qū)鹽堿濕地特征。工區(qū)西部有兩座山體，東部發(fā)育風(fēng)化殘丘，山體相對高差大(約180～480 m)、風(fēng)化嚴(yán)重、風(fēng)化層巨厚(約50～180 m)，導(dǎo)致山體區(qū)地震波能量衰減嚴(yán)重、激發(fā)接收條件很差，常規(guī)采集方法地震資料信噪比低、成像效果差，而且提高資料信噪比和改善成像難度大。從資料品質(zhì)上來說，山體區(qū)中淺層資料“空白”、目的層信噪比低也是本區(qū)地震勘探最突出的問題。

在深層地震地質(zhì)條件方面，YZ地區(qū)既有庫車山地復(fù)雜構(gòu)造特點(diǎn)，又有塔北臺盆區(qū)巖性勘探的高要求，屬于“復(fù)雜構(gòu)造背景下的巖性勘探”。山體區(qū)構(gòu)造變形劇烈，鹽上發(fā)育斷至地表的逆沖斷層，鹽下構(gòu)造受逆掩斷裂控制，為了滿足、落實(shí)薄砂巖儲層和低幅構(gòu)造及巖性圈閉的需求，需要解決復(fù)雜構(gòu)造成像問題，也要滿足巖性勘探的高信噪比、高分辨率和高保真度的要求。

圖1 工區(qū)衛(wèi)星影像圖(a)和數(shù)字高程模型(DEM)(b)圖Fig.1 Landsat image map (a) and DEM (b)

2 主要地震采集方法

2.1 突出小線距的三維觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

圖2 相同線距不同覆蓋密度/橫縱比的疊前成像效果對比圖Fig.2 Contrast of PSDM seismic files with the same line spacings, different coverage density and aspect ratiosa.20線接收、橫縱比為0.25、覆蓋密度為89萬次/km2；b.80線接收、橫縱比為1、覆蓋密度為356萬次/km2

塔里木盆地復(fù)雜構(gòu)造區(qū)三維數(shù)學(xué)模型正演研究表明，高覆蓋密度三維采集能顯著改善研究區(qū)復(fù)雜構(gòu)造疊前成像效果(圖2)，而在相同覆蓋密度(單位面積內(nèi)炮檢對的數(shù)量)條件下，采用小線距(圖3a)能在共炮檢距域具有更好的均勻性和更好的空間采樣，因而更有利于壓制偏移噪聲，但其缺點(diǎn)是深層的陡傾角反射強(qiáng)度相比采用寬方位采集(圖3b、3c)的剖面有所降低(圖3中圓圈內(nèi)及箭頭所指位置對比)。可見小線距有利于提高信噪比，寬方位觀測有利于提高深層成像。也就是說，觀測系統(tǒng)整體應(yīng)該向著高密度、小線距、寬方位的方向發(fā)展；但在勘探投入一定的情況下，線距和觀測寬度往往是一對矛盾體，因此線距與觀測寬度的優(yōu)先選取應(yīng)有所側(cè)重。其原則為在低信噪比區(qū)，應(yīng)優(yōu)先保證小線距，以利于壓制噪聲，為成像奠定基礎(chǔ)；在較高信噪比區(qū)，可以采用較大線距、寬方位觀測，改善陡傾角地層及復(fù)雜構(gòu)造成像。考慮YZ三維工區(qū)山體區(qū)構(gòu)造高陡、資料“空白”的特點(diǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化的要求[5]，高密度、較小線距、適當(dāng)?shù)挠^測寬度是優(yōu)化本區(qū)觀測方案的合理選擇。

基于以上認(rèn)識，鑒于YZ三維工區(qū)復(fù)雜的地表?xiàng)l件，分別確定了可控震源施工和炸藥震源施工的高密度、寬方位三維觀測系統(tǒng)為48線接收、接收線距為150 m、炮線距為150 m、橫縱比為0.5、覆蓋密度為192萬次/km2和48線接收、接收線距為150 m、炮線距為300 m、橫縱比為0.5、覆蓋密度為96萬次/km2。

2.2 低頻震源低頻/寬頻激發(fā)技術(shù)

寬頻有利于提高分辨率，而鑒于高頻衰減和拓展高頻的難度，低頻地震數(shù)據(jù)采集近年來也得到了地球物理界的認(rèn)可[6-7]。YZ區(qū)塊三維工區(qū)也采用了低頻可控震源低頻激發(fā)，拓寬頻帶，提高地震信號品質(zhì)。為實(shí)現(xiàn)拓展低頻的目的，采集中采用低頻可控震源激發(fā)，從掃描頻率為1.5～84 Hz的試驗(yàn)剖面分頻效果可見，低頻段有豐富的反射信息(圖4)?；谝陨显囼?yàn)，YZ三維地震采集項(xiàng)目使用了BV-620LF低頻可控震源，掃描頻率為1.5～84 Hz的低頻激發(fā)，該掃描頻率范圍也是大于5個倍頻程的寬頻掃描，高頻部分利用提高分辨率實(shí)現(xiàn)對薄儲層等的識別，低頻部分利用地震信息的保真提高波阻抗反演的準(zhǔn)確性[2]。同時采用滑動掃描高效施工模式為“兩寬一高”的經(jīng)濟(jì)性奠定基礎(chǔ)。

圖3 相同覆蓋密度不同線距/橫縱比的疊前成像效果對比圖Fig.3 Contrast of PSDM seismic files with the same coverage density, different line spacings and aspect ratiosa.40線接收、線距為90m/180m、橫縱比為0.25；b.40線接收、線距為180m/180m、橫縱比為0.5； c.80線接收、線距為180m/360m、橫縱比為1；d.對應(yīng)位置的速度模型

2.3 井炮與震源效率匹配

針對YZ三維工區(qū)的地表特征，采用了井炮—可控震源聯(lián)合激發(fā)的方式，實(shí)現(xiàn)井炮(炸藥震源)與低頻可控震源有機(jī)結(jié)合，提高整體資料品質(zhì)。以往采用井炮—可控震源聯(lián)合激發(fā)施工的工區(qū)中，其井炮和可控震源的施工區(qū)域相對集中[8]，而YZ三維工區(qū)井炮和可控震源的施工區(qū)域非常分散，對資料的保幅性和保真性，以及采集效率都提出了前所未有的挑戰(zhàn)。為此提出了兩方面的措施：一是在采集效率方面，考慮到井炮—可控震源聯(lián)合激發(fā)能否高效是影響“兩寬一高”采集經(jīng)濟(jì)有效性的關(guān)鍵[8]，因此施工中遵從“井炮—可控震源效率匹配”的施工設(shè)計思路，并借助數(shù)字化地震隊輔助施工，即根據(jù)設(shè)備配備數(shù)量、日有效作業(yè)時間、線束中可控震源和井炮的炮數(shù)、可控震源施工區(qū)域的分布和地表?xiàng)l件(用于估算可控震源采集效率[9])，分區(qū)設(shè)計采集日效和同時采集的線束數(shù)(表1)；二是增加井炮—可控震源交界處井炮—可控震源重復(fù)炮的數(shù)量，利于后續(xù)處理中地震數(shù)據(jù)的保幅和保真性。

圖4 1.5～84 Hz掃描頻率激發(fā)的分頻剖面圖Fig.4 Frequency division sections of the sweep frequency at 1.5～84Hza.全頻剖面；b.Lp (3 Hz,5Hz)；c.Lp(4 Hz,6 Hz)；d.Lp(6 Hz,8 Hz)；e.Lp(8 Hz,10 Hz) 注：Lp—Low Pass Filtering低通濾波；括號內(nèi)前數(shù)字為低通頻，后數(shù)字為低截頻。

線束數(shù)量/束固定參數(shù)施工方法設(shè)計參數(shù)配置道數(shù)接收線數(shù)單線道數(shù)單束平均井炮單束平均可控震源同時放炮的線束井炮日效可控震源日效日效有效作業(yè)時間/h使用備用合計1～62484381101416660846150614．82321426282584263～149484387520975251463198815．323652306626718150～1902435417732958851645253015．49912177011682191～211243543170412680126811．69558141610974

2.4 模型約束淺層層析三維表層建模方法

YZ三維工區(qū)的山體風(fēng)化嚴(yán)重、風(fēng)化層巨厚，且表層結(jié)構(gòu)橫向變化大，在該區(qū)域使用微測井等常規(guī)表層調(diào)查方法成本高且精度低，難以揭示該區(qū)域的表層結(jié)構(gòu)特征。山體區(qū)巨厚風(fēng)化層對深層和淺層資料品質(zhì)影響都很大，而淺層資料對速度建模精度和成像精度起著關(guān)鍵作用，因此，建立巨厚山體區(qū)高精度表層模型是完成本次勘探任務(wù)的關(guān)鍵之一。為解決這一難題，提出了模型約束淺層層析三維表層建模方法，這一方法可以較準(zhǔn)確地揭示深度在300 m以內(nèi)的近地表結(jié)構(gòu)，較好地刻畫近地表橫向變化特征[10-11]。首先搜集以往二維地震數(shù)據(jù)，對測網(wǎng)密度達(dá)到1 km×1 km的二維地震數(shù)據(jù)開展初至拾取工作；然后將所有初至數(shù)據(jù)集合在一起視為三維數(shù)據(jù)體，按照三維的方式開展層析反演，獲得近地表速度場[12]；再根據(jù)稀疏微測井的調(diào)查結(jié)果，確定近地表速度場的高速頂界面，從而完成對三維工區(qū)近地表模型的解析；最后，在三維采集結(jié)束后，將新采集的三維地震數(shù)據(jù)及以往二維地震數(shù)據(jù)的初至數(shù)據(jù)整體按照三維的方式開展層析反演。反演過程中采用之前建立的近地表模型加以約束，從而建立三維工區(qū)最終的近地表模型以應(yīng)用于疊前深度偏移處理(圖5)。

a.最終建模的靜校正效果 b.常規(guī)建模的靜校正效果圖5 YZ三維最終靜校正與常規(guī)靜校正效果對比圖Fig.5 The 3D final static result and the conventional static result of Block YZ

2.5 數(shù)字化地震隊高效施工輔助方法

YZ三維工區(qū)范圍大、地表?xiàng)l件復(fù)雜，可控震源施工路徑安排、可控震源作業(yè)的實(shí)時掌控與指揮調(diào)度、施工任務(wù)的及時下達(dá)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸與監(jiān)控等不僅影響地震采集效率，也關(guān)系著地震采集質(zhì)量。為此，采用了數(shù)字化地震隊高效施工輔助方法。數(shù)字化地震隊(DSS)即將軟件、通信、計算機(jī)、地理信息系統(tǒng)、高精度定位等IT技術(shù)與先進(jìn)的物探采集方法相融合，對施工任務(wù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、野外人員、設(shè)備物資、質(zhì)量監(jiān)控等進(jìn)行無線化、可視化數(shù)字管理，優(yōu)化施工工序，簡化作業(yè)程序，實(shí)現(xiàn)智能激發(fā)采集、實(shí)時質(zhì)量控制、遠(yuǎn)程技術(shù)支持與指揮調(diào)度，以提高生產(chǎn)效率、提升施工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。

3 地震采集效果

通過井炮與可控震源高效采集的聯(lián)合激發(fā)，以及數(shù)字化地震隊輔助施工的組織模式，YZ高密度、寬方位三維地震采集最高日效2418炮，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效率，與全部采用井炮的約900炮的日效相比，本次的采集效率得到了大幅提高，實(shí)現(xiàn)了“兩寬一高”采集的經(jīng)濟(jì)有效性。

通過“兩寬一高” 地震采集技術(shù)的應(yīng)用，地震剖面品質(zhì)整體大幅提升。東部平緩地表區(qū)深層資料改善明顯，白堊系低幅度構(gòu)造、古近系底砂巖巖性圈閉、三疊系巖性圈閉、中淺層逆沖斷層面及白堊系尖滅點(diǎn)等地質(zhì)現(xiàn)象刻畫清晰(圖6)；西部山體區(qū)中淺層資料由以往的空白到本次較好成像，有利于準(zhǔn)確速度建場，主要目的層有效反射信息更豐富、有效頻帶更寬、資料信噪比更高(圖7)，為改善復(fù)雜構(gòu)造成像、預(yù)測薄砂體、落實(shí)低幅構(gòu)造及識別巖性圈閉提供了可靠資料。

圖6 塔里木盆地YZ三維平緩地表區(qū)新老采集資料剖面對比圖Fig.6 Tarim Basin YZ 3D new and old migration profiles for the gentle surface area

4 總結(jié)

(1)“兩寬一高”地震采集技術(shù)是現(xiàn)階段復(fù)雜山地山前帶構(gòu)造背景下巖性勘探的有效技術(shù)，且突出小線距的“兩寬一高”是類似地震地質(zhì)條件下觀測系統(tǒng)優(yōu)化的方向；

(2)井炮—可控震源聯(lián)合激發(fā)高效施工設(shè)計及數(shù)字化地震隊輔助施工是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地表區(qū)“兩寬一高”地震采集的經(jīng)濟(jì)有效方法；

(3)模型約束淺層層析三維表層建模方法可有效解決巨厚表層區(qū)的表層調(diào)查與建模難題，能較好地應(yīng)用于后續(xù)疊前深度偏移處理。

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An Application Case of the “Two-Wide One-High” Seismic Acquisition Technology in Complex Front-zone of Mountain

Kong Dezheng， Liu Xinwen， Lv Jingfeng， Zhou Xu， Di Jiangwei

(TarimGeophysicalProspectingDepartment,CNPC,BGP,Korla,Xinjiang841000,China)

Aiming at the characteristics and exploration demands of the complex reservoirs of Block YZ in Tarim Basin, “Two-wide One-high” seismic acquisition technique is adopted in the new 3D seismic acquisition project, this paper puts forward the optimization direction of high density wide azimuth 3D observation system emphasizing the small line distance. And the construction design for high-efficiency acquisition of the explosive - vibrator combined excitation technique in complex surface area, the modeling constrained shallow layer tomographic 3D surface investigating and modeling technique in mountain area which weathered layer is thick, DSS high-efficiency acquisition associated technique are all put to use, those ensure the successful implementation of this “Two-wide One-high” 3D seismic acquisition project. All the application of the technical measures not only greatly improved the acquisition efficiency, saving the cost of exploration, but also made seismic data quality improved distinctly in the area. It is proved that the seismic acquisition technique of “Two-wide and One-high” is effective in lithologic exploration of complex structural background and complex surface area, which provides reference for the implementation of the “Two-wide and One-high” seismic acquisition technology in the similar complex area.

complicated front-zone of mountain; lithologic hydrocarbon reservoirs; “Two-wide One-high” seismic acquisition technology; explosive-vibrator combined excitation; modeling constrained shallow layer tomographic 3D surface modeling; DSS

國家科技重大專項(xiàng)“復(fù)雜構(gòu)造地球物理配套技術(shù)”(2011ZX05019-005)和“塔里木盆地庫車前陸沖斷帶油氣開發(fā)示范工程”(2011ZX05046)聯(lián)合資助。

孔德政(1980—)，男，工程師，從事地震采集方法研究工作。郵箱：kongdezheng@cnpc.com.cn.

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