辽河外围盆地复杂密林区可控震源高效采集技术的应用

肖关华，张伟，卓武,王海波，陈恒春，赵国辉 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司辽河物探处 辽宁 盘锦 124010)

辽河外围盆地LD凹陷是陆家堡坳陷东部的一个次级负向构造单元，是在海西期褶皱基底上发育起来的中生代凹陷，凹陷总体划分为交力格洼陷、中央构造带、三十方地洼陷等次一级构造单元。目前，已发现了广发含油气构造、前河含油气构造和后河含油气构造等几个有利目标，勘探潜力巨大。自“两宽一高”和可控震源高效采集技术在辽河探区推广应用以来，该地区的地震资料品质较以往有明显提高。同时，“小面元、高覆盖、宽方位” 的采集方法使得地震采集的工作量成倍增长[1]，加上辽河外围盆地树林密集且分布范围广，给地震采集工作提出了新的挑战。如何在复杂密林区既能降低地震勘探成本，又能提高采集资料的品质，成为了亟待解决的问题[2]。

在辽河外围盆地LD凹陷HH三维地震采集地区，应用动态滑动扫描技术及相关配套技术(震源轨迹导航设计技术、4G网络激发及多天线通信技术、数字化地震监控技术)，实现了可控震源在复杂密林区的优质高效采集任务，为其他复杂地表的可控震源地震采集提供了借鉴。

1 动态滑动扫描技术

动态滑动扫描技术是继交替扫描(FF)、滑动扫描(SS)、距离分离同步扫描(DS3)、距离分离同步滑动扫描(DS4)及独立同步扫描(ISS)后推出的又一项高效采集技术[3]。动态滑动扫描技术是综合考虑震源间扫描时间间隔和距离对原始地震资料品质的影响，兼顾原始地震资料采集质量和效率的一种高效作业方法[2]。该技术综合了可控震源交替、滑动和距离同步扫描3种激发方式。随着相邻震次炮间距的增加，炮间干扰逐渐减弱，滑动间隔可适当减少，采用时间和空间2个维度进行相邻震次激发间隔的控制，由仪器根据任意2组震源间的距离按照时间-距离关系曲线自动确定，实现了采集效率的进一步提升。

动态滑动扫描技术是一种分组同步扫描(DSSS)与滑动扫描相结合的采集技术[4]，扫描时间间隔随着前后激发2组震源之间的距离而变化[5]。在实际的资料采集中，有时难以拉开足够大的距离，因此其采集资料兼具滑动扫描采集资料谐波发育和DSSS采集资料中干涉炮干扰有效信号严重的特点。为了尽量减少上述无效信号的干扰，生产前必须经过科学试验来确定合理的激发参数。

图1、图2分别是HH三维地震采集地区的动态滑动扫描激发示意图及其对应的动态扫描时间(炮采集间隔)-距离(炮间距)关系曲线，可以看出，当相邻震次距离在最大偏移距(Lmax)内时，采用等间隔滑动扫描的方式[6]，滑动时间不变(AB段)；超出最大偏移距时，只考虑邻炮干扰，只要第2炮沿着折射波线性移动，即可避开干扰，此时为变间隔滑动扫描(BC段)；超出2倍最大偏移距时，采用同步激发(C点以后)；当2炮间隔时间大于最大滑动扫描时间(Tmax)时，采用交替扫描。

2 震源轨迹导航设计技术

HH三维地震采集地区密集分布的树林是制约可控震源通行的主要因素，该区树林面积达42.5km2，规模大小不一且林间宽窄不一，给震源轨迹导航的规划带来较大难度。为了保证复杂密林区震源实施的到点速度和正点率，提高生产效率，依据该区高精度卫星图片[7]和实地踏勘获得的地物信息，对复杂密林区内的激发点，采用实地量宽窄、定点位、入口贴反光标识、林内均匀布设炮点、密林区外围局部合理加密与室内属性计算分析相结合的方法进行震源轨迹导航设计(见图3)，在满足质量要求的前提下，保证可控震源快速行进。主要设计步骤为：

1)基于高清地表卫星图片，室内对树林区域进行圈定，运用专业软件输出密林区边界和设计激发点位；

2)按照线束将划分的区块进行编号，下发任务，按照密林区内均匀炮排布设、外围局部加密的原则逐块进行激发点位布设，并在布设点位树趟的入口处贴上反光标识；

3)以区块为单位，使用GPS记录可控震源行进路线的出、入口坐标，并在卫星图片上绘制轨迹草图；

4)室内利用KLSeisⅡ软件进行覆盖次数属性计算分析，确定最终实施激发点位；

5)根据野外反馈信息，开展推路、修路工作，将结果反馈给轨迹设计员，再利用Global Mapper软件绘制可控震源行驶轨迹[8]，形成对应的震源轨迹格式文件[9]，指导生产。

3 4G网络激发及多天线通信技术

在震源高效采集中，震源与仪器之间通过无线电台建立通信，交互激发控制命令和设备状态[10]。在实际生产应用中，特别是密林覆盖区域，由于其存在技术缺陷，如差分参数随距离的增大而逐渐失去线性，解算结果可靠度降低，受电台功率的限制以及电台信号、GPRS信号受测区内的无线电或磁场影响丢失数据等，严重制约了动态滑动扫描技术的应用。

为了解决上述问题，使密林区对可控震源采集的影响降到最低，采用4G网络激发及多天线通信技术，通过多个参考站组成的GPS网络来估计一个地区的GPS误差模型，提高解算精度；同时，按照军用标准定制了高增益天线，加大发射功率，实现测量差分信号与放炮信号全覆盖，保证仪器与震源通讯稳定，保证多台导航设备之间信息共享(见图4)，为动态滑动扫描技术的应用提供技术保障。

4 数字化地震监控技术

数字化地震监控技术是将计算机、网络通信、GPS等技术与地震采集技术相结合，形成的集可控震源可视化导航、震源采集任务远程分发、地震作业指挥、采集质量控制于一体的远程化实时监控系统[11]。HH地区地震资料采集投入设备多、地表复杂、施工期短，为了保证动态滑动扫描技术的有效应用，在项目运行过程中针对项目特点完善了相关配套技术。

4.1 可控震源可视化导航(DSG)系统

可控震源可视化导航(DSG)系统是东方地球物理有限责任公司自主研发的震源车载导航终端，定位精度高，支持北斗卫星定位系统和GPS。该系统的最大特点是可以在事后调取炮点的可控震源振动质量信息(包含放炮偏移状态和QC质量监控)，方便后续室内及时作出分析。另外，炮点激发时可以通过设置安全距离以及报警系统，达到点位控制、远离危险区域的目的，确保安全、优质、高效地完成采集任务。

采集过程中，每激发一炮，系统自动记录下震源激发的中心坐标(COG)、震源的状态指标(峰值出力、平均出力、峰值畸变、平均畸变、峰值相位和平均相位)和VSS文件[11]，同时车载终端会根据质量控制标准自动对该次激发做出评判，合格则进行下一炮；不合格，车载终端报警，提示原地等待，准备重震。对已完成的炮点，通过共享的方式让其他震源看到，避免重复激发或漏放炮，影响生产进度。

4.2 地震作业指挥(DSC)系统

地震作业指挥(DSC)系统可以对可控震源作业进行远程监控，动态掌握震源的位置、作业状态、质量情况，结合GIS进行作业地形分析，对生产动态干预，实现可控震源作业远程监控与指挥[12]。生产组织者通过安装在营地的DSC系统实时监控野外采集生产，通过DSC系统动态地显示工区地表卫星图片、震源轨迹路线、震源当前作业位置及进度完成情况等，达到监控所有震源、了解生产动态的目的，实现震源任务调整、震源调度、生产进度平衡和资源配置优化等的快速决策。

4.3 相关配套质量控制技术

可控震源地震资料采集采用多渠道监控方式，各个渠道监控结果进行交集、汇总，能够更准确地发现问题，指导地震采集(见图5)。

1)采集过程监控。高效采集的过程监控主要由可控震源状态实时监控、仪器车实时监控和SeisAQC实时监控组成。可控震源的状态监控主要包括机械状态、GPS状态、箱体状态和COG偏差等，主要由震源手、导航专家和震源修理来完成；仪器车实时监控主要包含了仪器日常检测、震源状态6项指标(峰值出力、平均出力、峰值畸变、平均畸变、峰值相位和平均相位)[13]、PSS报告的返回率、噪声干扰和排列状态等，由每天的仪器当班组长完成提交；SeisAQC实时监控由专职人员在仪器车上对生产炮进行逐个分析，监控每一炮的能量、噪声、辅助道、异常道和掉排列等[14]，最终形成监控报告提交审核。通过上述3方面的实时监控能够做到采集过程的质量可控，保证采集资料品质。

2)地震资料结果监控。室内对每天返回的原始地震资料进行处理分析，形成原始单炮复评评价表。施工组根据下载的VSS、VSB文件及整理完的PSS报告，及时形成可控震源性能指标统计表，同时做好力信号分析；处理人员运用专业处理软件(GeoEast、Omega等)进行资料评价，评价内容主要包括单炮的能量、频率、噪声、异常道和炮偏等。通过上述2道评价工序能够及时全面地发现问题，为野外可控震源状态评价提供真实可靠的参考依据，指导后续生产。

3)数据转储过程质量控制。利用专门的“地震数据转储与质量监控”软件，对大数据快速拷贝的同时进行便捷、智能化的质量控制，内容包括辅助道质量控制、噪声分析、采集错误、坏道检查等[15]，把好最后一道质量控制关，确保上交数据的准确无误。

5 应用效果

通过复杂密林区动态滑动扫描技术及相关配套技术，在辽河外围盆地LD凹陷HH三维地震采集地区实现了生产日效突破4000的采集目标。该次地震采集累计完成采集单炮137043炮，震源状态6项指标合格率达96.5%，VSS文件和PSS报告的回收率超过95%，全区震源组合中心(COG)超限(大于2m)点数822个，占总炮数的0.6%。与该地区以往三维采集工程相比，在以往单一滑动扫描的基础上实现了变滑动扫描和同步扫描(见图6)，大幅提高了生产效率，实现了可控震源在复杂密林区的高效地震采集作业。

该次地震采集资料品质较以往也有很大的提高，通过新、旧同流程叠前时间偏移剖面对比(见图7)可以看出，新采集资料整体信噪比和分辨率较以往有较大改善，波组特征更为清晰，层间信息更丰富，东部陡坡带边界(图7箭头所示)断裂成像更清楚，断裂特征更为明显，能够满足后续精细解释的需求。

6 结语

在辽河外围盆地LD凹陷HH三维地震采集地区，笔者克服复杂密林的地表条件限制，在震源轨迹导航设计技术、4G网络激发及多天线通信技术、数字化地震监控技术等配套技术的支持下，成功应用了动态滑动扫描技术，实现了可控震源在复杂密林区的采集任务。同时，在获取高品质地震资料的前提下，降低了野外勘探成本，为其他密林覆盖区和复杂地表区的三维地震工程提供了经验借鉴。