提高沙漠地区地震采集质量实践与技术

彭存仓

（中国石化胜利油田分公司石油工程监督中心，山东东营 257000）

沙漠沙层巨厚松软，地形变化大，蜂窝状、垄装沙丘连绵起伏，不同的沙丘形态、起伏规模和沙层厚度，对地震资料品质影响的程度不同，沙漠地区近地表巨厚的沙层对地震采集技术带来了特有的挑战：（1）巨厚松散沙层对地震波的吸收、衰减作用强烈；（2）沙层中激发产生的干扰严重，主要是面波、折射、散射等；（3）地震波传播速度低，带来的静校正、组合接收等高等问题；（4）沙漠地形起伏带来的静校正问题比较突出；（5）相对均一沙层，表层结构相对简单；（6）沙漠区潜水面的变化规律——存在比较稳定的潜水面（高速层）；（7）沙漠区对施工组织方法、生产生活保障系统和地震采集装备有更高的要求。

虽然沙漠区对地震采集来说困难多，但问题明确、简单，便于采取针对性的技术措施。如沙漠地区的静校正问题就解决得较好了，沙漠地区的激发问题对于常规勘探目标来说也基本解决。沙漠的激发、接收问题是制约提高沙漠地震资料品质的瓶颈[1]，如图1所示。

1.沙漠地震采集观测系统的优化

观测系统设计是沙漠地震采集的核心技术[2]。观测系统设计中主要应用还是基于射线追踪的正演模拟软件：（1）中国—KLseis的2D、3D模型软件；（2）美国—Greenmount的Grip2.5D、3D模型；（3）加拿大—OMNI“三维设计”软件；（4）捷克—seis系列模拟软件；（5）法国CGG公司：“二维、三维设计”工作站版；（6）以色列Paradigm公司：“二维、三维设计”

基于波动方程的正演模拟软件：（1）中国—东方公司的波动方程正演模拟系统 V1.0；（2）中国—同济大学的SWPS地震波传播数值模拟软件；（3）加拿大—Tesseral 2D 全波场模拟软件；（4）国外许多研究机构开发的模型正演应用软件。

波动对于一般沙漠地区二维观测系统的设计主要还是依据射线追踪理论，以CMP叠加为目的，根据地质任务要求，结合沙漠地区低信噪比特点，在分析透前期资料的基础上，采用高迭次、小道距、较长排列、中间放炮的方法。方程模拟能真实地反映断层附近反射波、绕射波以及能量的衰减等动力学的信息，能反映能量变化情况。

沙漠地震二维采集观测系统设计—道距：小道距对深层的断裂的绕射波反映比较清楚，除提高断裂带成像效果外，还有一个原因就是沙漠地区地震反射的优势接收段长度在7000m左右，更远的偏移距数据由于动校畸变、初至干扰等原因难以有效利用。沙漠地震二维采集观测系统设计—宽线：宽线观测系统对地质体的照明是较好，照射盲区的范围小。所以在构造复区域的叠加信噪比高，成像效果好，宽线在信噪比、分辨率、偏移成像上优于普通二维，但成本很高。在信噪比很低的沙漠地区，小面元采集应与高的迭次、较密的炮、道密度相匹配，才能取得好的效果。

尽可能地消除采集脚印：采集脚印可以分为两类。

（1）剧烈起伏的沙漠地表条件，引起地震资料振幅、信噪比等属性随地表条件的变化而变化，形成采集脚印。优化激发参数，使沙丘不同部位激发能量、子波、信噪比尽量接近，可以很大程度减少脚印。

（2）与观测系统参数有关的采集“脚印”，其根本原因是空间采样不足[3]、不连续、不均匀。数据处理时（主要是在偏移时）就会带来噪音——“脚印”。横向滚动距离、炮线距、接收线距和观测形式是影响采集“脚印”的几个主要参数；采用较小的滚动距、炮线距、接收线距有利于减少采集脚印。

方位角的分布：宽方位观测相对于窄方位来说具有炮检距、方位角均匀；有利于不同角度研究地质体，利于AVO、裂缝分析等；有利于稳定、全面接收来自地下反射点能量；多方向性有利于多次波衰减等优势。但也存在近道资料少，动校拉伸较大；受表层影响，静校正求解相对困难，受各项异性的影响速度分析难度大等问题。尤其是在低信噪比、地形起伏剧烈的沙漠地区，如果达不到高密度的炮、道布设，迭次低、炮检距不均匀时处理过程产生的采集脚印会更严重。小束线的滚动距离，能使各个面元接收到的地球物理信息尽可能一致，有效地减弱 “采集脚印”问题，改善静校正的耦合效果，提高储层预测的准确率。

总之，采用较高的覆盖次数，缩小接收线距和炮线距，增加空间采样点，以提高纵横向分辨率；采用较宽的方位角观测，保留一定绕射波尾巴长度，归位准确，提高构造成像精度。

2.沙漠地震采集表层结构调查技术

沙漠地区的表层调查非常重要，不仅是为了提供静校正参数，更是井深设计的依据，不仅要考虑初至时间，还要考虑波形变化。目前，利用微测井资料研究表层地震子波振幅频率的变化[4]提取吸收衰减参数，进一步改善沙漠资料是主要方向。

根据微测井波形记录，沙漠地区内存在厚度不一的低频层（从记录的波形可以识别）一般在沙丘低部位存在，可能与欠压实作用有关。

沙丘曲线：选取工区典型高大沙丘，在高大沙丘两端低洼处布设2个炮点。在2个炮点分别布设微测井、激发浅井各一口，沿沙丘起伏较大的方向布设排列，排列采用小道距接收（3m～5m）。道数根据沙丘的大小而铺设，横跨沙梁。激发点在接收排列的两端各布设1口。激发采用小药量（2kg～4kg）激发，激发井深2m～4m，以保证初至起跳干脆。再根据根据沙丘厚度和对应的垂直时间拟合出厚度和对应的垂直时间的关系曲线，制作成沙丘曲线量板，如图2所示。

表层吸收衰减调查：单井、双井法通过这项试验求取的吸收衰减补偿参数应用到后续的处理中，取得了一定的效果。

3.沙漠地震采集激发技术

激发深度优化：高程、表层结构调查和解释，高速层内低频段的解释，分区、分段井深试验。

激发药量优化：分区、分段药量试验，药量随沙层厚度增加而增加。

激发点位优选：避高就低，采取避高就低的措施时一般是垂直测线偏移，针对提高分辨率勘探选择的调谐深度就要小；如果针对提高深层能量勘探的调谐深度就要大。

关于低频段的认识：沙漠区表层普遍存在一个厚度不一的低频段（潜水面埋藏较浅区域压实作用小时尤其突出），低频段内激发的记录频率低；采取加密微测井、增加双井微测井、微测井波形记录综合解释等手段准确掌握低频段的展布，避开低频段激发[5]。小药量多炮垂直叠加既能满足提高分辨率的频率要求又能通过叠加弥补能量不够，是一种提高分辨率和信噪比的有效手段。多井组合的单炮记录能量、信噪比高于单井记录，但资料的主频变低，频宽变窄，成本也是很高。

4.沙漠地震采集接收技术

在多年的沙漠地震采集实践中，为了改善沙漠区接收条件，人们进行了大量的试验，付出了艰辛的努力，采取多种措施来解决沙漠中的接收问题。但还没有像解决沙漠激发问题那样收到很大的成效。沙漠地区的地震采集接收问题仍是地震采集资料质量的瓶颈。主要有以下几个方面：（1）改善沙漠接收条件的探索－检波器与沙层的耦合；（2）检波器组合个数及其组合图形试验；（3）检波器接收频率；（4) 检波器组合的连接方式；（5) 数字检波器接收；（6) 吸收衰减参数的求取。

在沙丘起伏较大区段进行“检波点避高就低”与正常施工的段对比试验得知，检波点避高就低没有炮点避高就低效果明显。存在地下反射点离散度高，处理中的偏移归位问题，检波器埋置加深后未有明显的改善，不同检波器个数组合记录比较，随着检波器个数增加，目的层品质变好，但记录的频谱有变窄的趋势。综合考虑，检波器个数选用24个或36个较好。沙漠区低频干扰发育，降低了深部目的层低频弱反射的信噪比，放大组合图形有利于压制低频噪音，提高深部反射的信噪比。

5.地震波衰减补偿技术

5.1 沙丘区表层地震波衰减补偿技术

用粘弹性波动方程[6]把地表接收到的信号延拓到高速层的顶面，完成低降速带地震资料的补偿。目前，沙漠地区低降速带品质因子野外调查方法经过多次试验，有一些效果，还需进一步完善。

5.2 最佳耦合检波器系统与数字耦合反滤波技术

沙漠地区由于其地表比较疏松，常规检波器很难与地表达到最佳耦合。利用特殊耦合检波器采集的单道地震数据，结合常规耦合检波器在相同条件下采集的单道地震数据进行对比，在多次试验的基础上，并应用于常规耦合检波器采集的野外地震数据，得到相当于利用特殊耦合检波器的地震数据，取得了一定的效果。

6.沙漠地震记录分析和监控处理技术

沙漠地震资料的分析评价和监控处理技术是采集技术的重要内容，近年来发展较快，但是由于沙漠地区记录噪声大，干扰重，如何去伪存真科学认识一些量化的结果，要与处理手段紧密结合，软件的开发也需要重视。

监控处理——现场、施工单位与处理单位并行，采集处理一体化；3个统一：统一量化标准，统一目的层位，统一分析手段；三者结合：定性+定量的结合，点、线、面。4项内容：采集单位+现场监控处理的结合，能量分析、频率分析、噪音分析、子波分析。

7.结论

高密度三维采集技术应用的瓶颈问题之一就是沙漠地区高密度激发的成本太高，可控震源激发方式应该是解决这个问题的好办法之一。

沙漠地区的可控震源激发实际上是在潜水面以上激发，沙层的吸收衰减补偿问题就显得更为重要，解决沙漠地震波的补偿问题后，沙漠可控震源激发应该不是太大的难题。

沙漠可控震源激发人为障碍少，安全程度高。国外已有大规模应用，技术难度不大，可以先在平缓沙漠区试验。