高精度三维观测系统优化设计在泌阳凹陷深凹区的应用

胡　海

(中国石化工程公司地球物理有限公司华北分公司，河南郑州 450000)

高精度三维观测系统优化设计在泌阳凹陷深凹区的应用

胡海

(中国石化工程公司地球物理有限公司华北分公司，河南郑州 450000)

摘要：南襄盆地泌阳凹陷深凹区成藏条件优越，油源丰富，但地质条件复杂，勘探目的层深，为了获得高品质地震资料，需要对三维观测系统进行优化设计，对三种观测系统设计方案进行了对比分析，然后采用聚焦度分析、正演模拟、照明分析等手段对观测系统属性进行了评估和优化，最终使观测系统与地质目标体契合度达到最高。

关键词：泌阳凹陷；深凹区；三维观测系统

南襄盆地东北部泌阳凹陷深凹区油源丰富，存在多物源、多类型的砂体，储集层较发育，具有优越的成藏条件。该盆地深凹区地震地质条件复杂，地质目标体较深，除考虑激发、接收因素之外，观测系统也是在该区获得高品质地震资料的关键因素。三维观测系统设计水平往往直接影响到地下构造的成像质量，特别是在复杂地区，需要几何属性良好的观测系统来改善地质目标体成像信号的信噪比、分辨率和保真度，以提高油气勘探的成功率[1-3]。

1三维观测优化设计

1.1观测系统参数

泌阳凹陷深凹区整体构造形态比较平缓，本次高精度三维地震勘探以核桃园组核二段、核三段为主要勘探目的层段。在观测系统参数论证中，主要利用KLSeis软件参数论证模块，对分辨率、面元尺寸、最大炮检距以及接收线距等参数进行了计算和论证；并根据以往资料及勘探需要等，对覆盖次数、方位角进行分析选择，观测系统的核心参数是[4]：

(1)面元大小：20 m×20 m。

(2)覆盖次数：纵向≥20次，横向≥10次。

(3)纵向排列长度：4 000 m。

(4)炮检距：≤250 m。

(5)接收线距：小于190 m。

(6)纵横比:大于0.5。

1.2观测系统方案设计

设计了三种观测系统方案进行对比分析，见表1。

1.3观测系统分析评价

1.3.1观测系统属性分析评价

(1)观测系统几何属性分析评价。从观测系统几何属性看，三个方案均有较好的几何属性(表2)，方位角、炮检距分布、叠加响应等属性均匀，采集脚印弱；比较而言方案三略优、其次是方案一；而方案三接收线数太多，并且是砖墙式观测系统，只适合于开阔地区，在地方关系和障碍物复杂的地区实施比较困难；方案一的正交观测系统适合所有地区，是行业的标准，方位角相对宽，对DMO三维倾角时差有好处，可以解决横向静校正，且成本低。

(2)观测系统均匀性评价。方位角非均匀系数越小，观测系统均匀性越好。三个方案的非均匀系数分别为0.22、0.24、0.10，方案三最优，其次是方案一，最后是方案二；炮检距非均匀性越小，观测系统均匀性越好。三个方案的炮检距非均匀系数分别为0.30、0.34、0.13，方案三最优，其次是方案一，最后是方案二；炮检覆盖非均匀性值越小观测系统均匀性越好。三个方案的炮检覆盖非均匀系数分别为0.26、0.29、0.11，方案三最优，其次是方案一，最后是方案二。满覆盖区采集脚印图表明：三种观测系统采集脚印都很小，从数值上看方案三优于方案一和方案二。

(3)CFP、分辨率分析评价。CFP(聚焦度)定义为中间主瓣部分能量与总能力比值，聚焦度数值表示垂直测线方向噪声压制能力，分析表明方案三最优，其次是方案二，最后是方案一；同时, 三个观测系统分辨率能力相当。

表1　泌阳凹陷深凹区高精度三维观测系统设计方案

表2　泌阳凹陷深凹区高精度三维观测系统几何属性分析对比结果

通过对三种观测系统方案进行属性分析评价认为，本次设计的观测系统符合观测系统优化设计的原则：适中的面元确保了偏移成像无假频；高覆盖次数确保了中深层信噪比；高横向覆盖次数、高排列片重复，增强了横向静校正耦合，减小了采集脚印；较宽方位角提高了成像空间分辨率和横向预测能力；较小接收线距和炮线距提高了信噪比；高炮道密度提高了叠前偏移的处理能力和成像分辨率。但为了实现采集数据质量、采集工作效率和采集经济成本相统一的目标，推荐方案一作为该地区的采集方案。

1.3.2正演模拟分析评价

射线追踪、模拟单炮记录和叠加剖面有助于理解地震波在地下介质中的传播特征，有效指导观测系统优化设计。

地球物理模型选择在泌354井附近，二维地质模型选择为过泌185井和王1井地质剖面。采用给定的地球物理参数建立的球物理模型(见图1)，并进行射线追踪和单炮模拟；通过射线追踪和单炮模拟情况可知，4 000 m的排列长度，足以勘探到最深目的层核三段的底部，并能很好地完成地质任务。

1.3.3地震照明分析评价

通过全炮分析和单炮照明分析，可以从整体和局部两个方面观察地下构造对能量传播的响应强度；通过三维地震记录剖面可以清晰地看到来自目标层的反射特征，通过合成的零偏移距剖面可以更加直观地了解波传播特征和最终叠加效果，从而检验三维观测系统优化设计效果。

根据本区地球物理资料建立速度模型并进行面源照明效果分析，结果表明，采用观测方案一的采集参数在不同位置进行的单源照明，从面源照明和单源照明效果看，地下构造对能量传播的响应强度大；从模拟效果看，各目标层反射特征清楚、成像清晰、能量强、叠加效果好，这充分说明观测系统方案一采集参数适合该地区。

图1　地球物理模型

2采集效果分析

从整体上看，本次采集的地震剖面自然清晰，波组特征明显，浅、中、深层波组齐全，同相轴连续性好，信噪比较高，过渡自然，层次分明；构造段有明显的构造显示；目的层反射齐全，基底清晰，断面波、绕射波清楚(图2)。观测系统优化后，采集的地震剖面目的层信噪比与分辨率均有很大提高，特别是深层，同相轴连续性好，能更好地满足岩性解释的需要。

3结束语

(1)宽方位三维观测系统可以克服以往三维观测系统中方位角分布不均的问题，并得到了良好的炮检距和方位角分布。

图2　观测系统优化后采集偏移剖面

(2)采用横向滚动线数较少的宽方位三维观测系统，可以有效减少采集脚印，提高地震资料品质。

(3)有效观测地质目标体适宜覆盖次数的选择，是观测系统优化设计不易把握的环节，应在该地区以往资料分析的基础上，得出适合该区地质任务的覆盖次数。

参考文献

[1]常子恒.石油勘探开发技术[M].北京：石油工业出版社，2003：16-38.

[2]Gijs J O Vermeer 3 DsymSam-geophisical advice,the netherlands 3D seismic survey design optimization[J].The Leading Edge,2003,22(10)：934-941.

[3]陆基孟.地震勘探原理[M].山东东营：石油大学出版社,2010:35-39.

编辑：刘洪树

文章编号：1673-8217(2016)01-0059-03

收稿日期：2015-08-28

作者简介：胡海，工程师 ，1983年生，2005年毕业于西南石油学院勘查技术与工程专业，现从事地震资料采集研究工作。

中图分类号：P631.422

文献标识码：A