毛里塔尼亚T a 1区块可控震源参数优选

袁静华 于冬梅 孔尕国 王永平

(中石化石油工程地球物理有限公司 中原分公司，河南 濮阳457001)

0 引言

可控震源的应用已成为地震勘探的主要激发方式，能够使用于不同地表环境，可以有效控制输出所需的地震子波，频带范围和激发能量。可控震源相对于炸药，具有低成本投入、施工效率高、高安全性和环保等特点。毛里塔尼亚地处西非撒哈拉沙漠，其Ta1区块属于山地地形，地表有大量的火山岩和沉积岩出露，主要是砂岩和泥质砂岩，巨石和砾石大面积分布，部分地表被沙漠覆盖[1]。地形上是北部高南部低，山地呈台阶状分布。根据甲方要求，在该地区采用可控震源施工，施工参数根据其具体的试验结果确定。在该地区针对性的先做了点试验，根据点试验结果确定线试验内容，最终确定最佳的采集参数。

1 可控震源工作方式

可控震源勘探原理是通过所使用的电子箱体控制平板产生连续震动信号，将能量分散的传送给大地，然后用数学相关的方法把分散的能量集中起来，通过数据接收和叠加，最终获得与炸药记录相当的地震资料。可控震源是一种机械装置，由计算机中的固定程序来产生需要的扫描频率信号，通过推动振动器振动向地下发射延续时间较长的振动信号，作为激发源来产生地震波[2]。可控震源可以

有效的控制了激发的地震信号的能量和频率等要素，并且在信号的激发过程中使产生的地震信号具有可调节性[3]。其理论上产生连续震动的地震波为线性的正弦信号[4]：

根据Lansely的研究结果，可控震源的信噪比与扫描长度、震源台数、震源出力和扫描次数的关系如下[5]：

其中：NVIBS为震源的组合台数；

FGF为地面出力；

NSWPS每台震源的扫描次数；

LSWPLENG扫描长度。

BW震源的扫描带宽

在实际生产中，主要考虑目的层的埋藏深度和所得资料的信噪比，必须有足够的扫描时间提高激发的能量，震源激发应必须具有足够的扫描长度，同时还可以利用增加扫描长度，使目的层的反射波可以避开震源产生的谐振干扰。震源扫描长度的延长可以增加反射信号的能量，提高信噪比。

可控震源激发的一个延续时间的扫描信号，即所称的震源扫描长度[6]。由于可控震源产生的地震记录是地震信号的数学运算过程，是个信号相关过程，随着扫描长度的增加，最大相关值也迅速增加，相关的效果越好，其获得的信噪比也相应提高。在连续震源扫描信号进行过数学相关，也可以避免一些背景噪音的影响，并且多次扫描叠加可以消除随机干扰，并能有效地压制线性干扰波，获得信噪比较高的地震资料[7]。

扫描频率的选择包括起始扫描频率和终了扫描频率，主要考虑地下深层目的层的频率响应，工区内的强干扰以及相关子波的清晰度和分辨率，避开强面波干扰，提高资料信噪比。

震源扫描方式利用变频扫描方式可以压制子波边叶，提高子波清晰度；同时利用变频扫描方式可以对所得资料有效信号频谱特征进行补偿。

可控震源组合方式。可控震源组合方式与炸药组合方式相同，主要目的是增加激发能量和压制干扰波。增加可控震源组合台数，可以有效提高地震波反射能量，压制干扰波。

可控震源的震动次数，根据垂直叠加原理可以压制不规则噪音，在震动台次选择时，不仅要考虑压制干扰、提高信噪比，而且还要考虑激发能量和地震波动态范围对目的层反射波记录精度的影响。

2 点试验内容

该区块，甲方只有重力和航磁勘探资料，没有地震勘探，临近区块有Total早期地震勘探资料可以借鉴。根据现有资料情况，确定试验方案，主要针对内容，震源组合方式，组合距，扫描长度，扫描频率，扫描次数，扫描方式，出力。具体试验内容见表1。

表1 点试验项目列表

根据点试验结果分析，首先确认采用定点震动、4台震源、扫描长度12s、出力75、扫描频率6-72Hz、线性扫描的激发参数进行线试验。观测系统采用25米道距、25米炮距、480道接收的方式采集。线试验主要确定震源扫描次数。

3 线试验参数

毛里塔尼亚Ta1区块，根据点试验结果，可控震源的激发参数主要针对扫描长度和组合方式，进行线试验参数安排，线试验方案使用相关后数据，且扫描一次记录一次数据，累计扫描3次，不进行Sercel428xl地震仪器自动叠加。对扫描方式使用变换相位的方法施工，第一次扫描采用0相位，第二次采用180相位，第三次采用0相位。累计生产140个炮点，获得420个地震记录文件，对所获取的地震数据进过现场处理和详细的数据分析，不同扫描的数据做垂直叠加合成单炮，根据垂直叠加理论，在叠加次数n的线性增加的同时，有效信号相对于干扰信号增加了倍。确定适用的生产激发参数。图1为扫描次数单炮和频谱分析对比，从单炮的频谱分析，2次扫描的0相位资料，在能量上比1次扫描的0相位记录要好；在频率上，1次扫描的0相位记录上谐波明显，而2次扫描的0相位资料压制了高频段的谐波；在能量和频谱上，2次扫描的0相位都比2次扫描的0和180相位要好；3次扫描的能量最强。综合考虑生产因素，采用2次扫描更适合实际生产。

图1扫描次数单炮和频谱分析对比

图2为扫描次数子波分析，对获得单炮地震数据进行自相关分析，统一采用500ms自相关长度。采用1次扫描0相位、2次扫描0-0相位和3次扫描0-180-0相位获得子波基本一致，稳定性比2次扫描0-180-0相位的好。

图2扫描次数子波分析对比

图3扫描次数现场叠加剖面对比

不同扫描次数和方式的140炮地震数据进行常规现场处理，获得4个不同采集方式的现场处理剖面，对不同剖面进行剖面对比分析。图3为扫描次数现场叠加剖面对比分析。从剖面对比可以看到，2次扫描0相位剖面和1次扫描0相位对比，2次扫描同相轴连续性要好一些，且信噪比也要高，但是分辨率有所下降；2次扫描0相位剖面和2次扫描0-180相位对比，2次扫描0相位的信噪比、同相轴连续性和分辨率都比0-180相位的要好很多；2次扫描0相位剖面和3次扫描0-180-0相位对比，在浅层，3次扫描0-180-0相位同相轴连续性和信噪比都比2次扫描0相位要好，但是分辨率低；在深层，同相轴连续性和信噪比基本一致，但是2次扫描0相位的分辨率要高于3次扫描0-180-0相位的剖面。

可控震源不同采集参数的数据，通过对单炮和剖面的对比分析，综合考虑到施工难度等因素，可确定2次扫描0相位的在频谱分析，子波稳定性和剖面质量都是相对最适合该地区生产。最终确定，在该工区使用沿测线方向线性定点震动，4台震源，震源距20米，扫描长度12s，扫描频率6-72Hz，出力75%,相位0，扫描次数2次。

5 结论

从试验分析结果可以看出，可控震源激发参数的好坏，会直接影响地震勘探的成功与否，优选的可控震源激发参数影响所获得的地震资料的分辨率和信噪比[8]。故在设计激发参数的时候，必须要考虑到目的层的深度及仪器设备的条件，针对所在勘探地区的地表状况、地质构造、目标层位和主要存在的干扰波等选择合适的激发参数。野外采集所获得的地震数据的质量，将会严重影响到后期地震资料的处理和资料解释工作。而目前地震勘探中，获得高分辨率和高信噪比的地震数据是地震勘探的焦点。所以，我们只有在实际生产中做到有的放矢，尽可能的提高地震记录的品质，为后期的数据处理和资料解释提供方便和资料保真度。

［1］宋青春，邱维理，张振春.地质学基础[M].4版.高等教育出版社，2005.11.28～132.

［2］王忠仁,等.可控震源匹配扫描方法研究 [J].地球物理学报,2010,53(11).2755-2759.

［3］蓝加达.可控震源非线性扫描在高分辨率地震采集中的应用［J］.石油物探，2008,47(2).208～211.

［4］薛海飞，董守华，陶文朋.可控震源地震勘探中的参数选择［J］.物探与化探，2010,34(2).185-190.

［5］］Malcolm Lansley, Sercel, John Gibson, Forest Lin*, Alexandre Egreteau and JulienMeunier, CGGVeritas, The case for longer sweeps in vibrator acquisition , SEGHouston 2009 International Exposition and Annual Meeting：94-98

［6］］ZHOUHONG WEI and THOMAS F. PHILLIPS, INOVA Geophysical EquipmentPETER I. PECHOLCS, Saudi Aramco, analyses of vibrator performance using long andshort sweeps , Special section: Land Acquisition, Vibroseis, October 2011 The LeadingEdge：1189.

［7］陆孟基，王永刚,主编.地震勘探原理[M].3版.石油工业出版社，2011:73-135.