袁靜華 于冬梅 孔尕國 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 濮陽457001)

0 引言

可控震源的應用已成為地震勘探的主要激發(fā)方式，能夠使用于不同地表環(huán)境，可以有效控制輸出所需的地震子波，頻帶范圍和激發(fā)能量?？煽卣鹪聪鄬τ谡ㄋ帲哂械统杀就度?、施工效率高、高安全性和環(huán)保等特點。毛里塔尼亞地處西非撒哈拉沙漠，其Ta1區(qū)塊屬于山地地形，地表有大量的火山巖和沉積巖出露，主要是砂巖和泥質砂巖，巨石和礫石大面積分布，部分地表被沙漠覆蓋[1]。地形上是北部高南部低，山地呈臺階狀分布。根據甲方要求，在該地區(qū)采用可控震源施工，施工參數根據其具體的試驗結果確定。在該地區(qū)針對性的先做了點試驗，根據點試驗結果確定線試驗內容，最終確定最佳的采集參數。

1 可控震源工作方式

可控震源勘探原理是通過所使用的電子箱體控制平板產生連續(xù)震動信號，將能量分散的傳送給大地，然后用數學相關的方法把分散的能量集中起來，通過數據接收和疊加，最終獲得與炸藥記錄相當的地震資料?？煽卣鹪词且环N機械裝置，由計算機中的固定程序來產生需要的掃描頻率信號，通過推動振動器振動向地下發(fā)射延續(xù)時間較長的振動信號，作為激發(fā)源來產生地震波[2]。可控震源可以

有效的控制了激發(fā)的地震信號的能量和頻率等要素，并且在信號的激發(fā)過程中使產生的地震信號具有可調節(jié)性[3]。其理論上產生連續(xù)震動的地震波為線性的正弦信號[4]：

根據Lansely的研究結果，可控震源的信噪比與掃描長度、震源臺數、震源出力和掃描次數的關系如下[5]：

其中：NVIBS為震源的組合臺數；

FGF為地面出力；

NSWPS每臺震源的掃描次數；

LSWPLENG掃描長度。

BW震源的掃描帶寬

在實際生產中，主要考慮目的層的埋藏深度和所得資料的信噪比，必須有足夠的掃描時間提高激發(fā)的能量，震源激發(fā)應必須具有足夠的掃描長度，同時還可以利用增加掃描長度，使目的層的反射波可以避開震源產生的諧振干擾。震源掃描長度的延長可以增加反射信號的能量，提高信噪比。

可控震源激發(fā)的一個延續(xù)時間的掃描信號，即所稱的震源掃描長度[6]。由于可控震源產生的地震記錄是地震信號的數學運算過程，是個信號相關過程，隨著掃描長度的增加，最大相關值也迅速增加，相關的效果越好，其獲得的信噪比也相應提高。在連續(xù)震源掃描信號進行過數學相關，也可以避免一些背景噪音的影響，并且多次掃描疊加可以消除隨機干擾，并能有效地壓制線性干擾波，獲得信噪比較高的地震資料[7]。

掃描頻率的選擇包括起始掃描頻率和終了掃描頻率，主要考慮地下深層目的層的頻率響應，工區(qū)內的強干擾以及相關子波的清晰度和分辨率，避開強面波干擾，提高資料信噪比。

震源掃描方式利用變頻掃描方式可以壓制子波邊葉，提高子波清晰度；同時利用變頻掃描方式可以對所得資料有效信號頻譜特征進行補償。

可控震源組合方式。可控震源組合方式與炸藥組合方式相同，主要目的是增加激發(fā)能量和壓制干擾波。增加可控震源組合臺數，可以有效提高地震波反射能量，壓制干擾波。

可控震源的震動次數，根據垂直疊加原理可以壓制不規(guī)則噪音，在震動臺次選擇時，不僅要考慮壓制干擾、提高信噪比，而且還要考慮激發(fā)能量和地震波動態(tài)范圍對目的層反射波記錄精度的影響。

2 點試驗內容

該區(qū)塊，甲方只有重力和航磁勘探資料，沒有地震勘探，臨近區(qū)塊有Total早期地震勘探資料可以借鑒。根據現有資料情況，確定試驗方案，主要針對內容，震源組合方式，組合距，掃描長度，掃描頻率，掃描次數，掃描方式，出力。具體試驗內容見表1。

表1 點試驗項目列表

根據點試驗結果分析，首先確認采用定點震動、4臺震源、掃描長度12s、出力75、掃描頻率6-72Hz、線性掃描的激發(fā)參數進行線試驗。觀測系統(tǒng)采用25米道距、25米炮距、480道接收的方式采集。線試驗主要確定震源掃描次數。

3 線試驗參數

毛里塔尼亞Ta1區(qū)塊，根據點試驗結果，可控震源的激發(fā)參數主要針對掃描長度和組合方式，進行線試驗參數安排，線試驗方案使用相關后數據，且掃描一次記錄一次數據，累計掃描3次，不進行Sercel428xl地震儀器自動疊加。對掃描方式使用變換相位的方法施工，第一次掃描采用0相位，第二次采用180相位，第三次采用0相位。累計生產140個炮點，獲得420個地震記錄文件，對所獲取的地震數據進過現場處理和詳細的數據分析，不同掃描的數據做垂直疊加合成單炮，根據垂直疊加理論，在疊加次數n的線性增加的同時，有效信號相對于干擾信號增加了倍。確定適用的生產激發(fā)參數。圖1為掃描次數單炮和頻譜分析對比，從單炮的頻譜分析，2次掃描的0相位資料，在能量上比1次掃描的0相位記錄要好；在頻率上，1次掃描的0相位記錄上諧波明顯，而2次掃描的0相位資料壓制了高頻段的諧波；在能量和頻譜上，2次掃描的0相位都比2次掃描的0和180相位要好；3次掃描的能量最強。綜合考慮生產因素，采用2次掃描更適合實際生產。

圖1掃描次數單炮和頻譜分析對比

圖2為掃描次數子波分析，對獲得單炮地震數據進行自相關分析，統(tǒng)一采用500ms自相關長度。采用1次掃描0相位、2次掃描0-0相位和3次掃描0-180-0相位獲得子波基本一致，穩(wěn)定性比2次掃描0-180-0相位的好。

圖2掃描次數子波分析對比

圖3掃描次數現場疊加剖面對比

不同掃描次數和方式的140炮地震數據進行常規(guī)現場處理，獲得4個不同采集方式的現場處理剖面，對不同剖面進行剖面對比分析。圖3為掃描次數現場疊加剖面對比分析。從剖面對比可以看到，2次掃描0相位剖面和1次掃描0相位對比，2次掃描同相軸連續(xù)性要好一些，且信噪比也要高，但是分辨率有所下降；2次掃描0相位剖面和2次掃描0-180相位對比，2次掃描0相位的信噪比、同相軸連續(xù)性和分辨率都比0-180相位的要好很多；2次掃描0相位剖面和3次掃描0-180-0相位對比，在淺層，3次掃描0-180-0相位同相軸連續(xù)性和信噪比都比2次掃描0相位要好，但是分辨率低；在深層，同相軸連續(xù)性和信噪比基本一致，但是2次掃描0相位的分辨率要高于3次掃描0-180-0相位的剖面。

可控震源不同采集參數的數據，通過對單炮和剖面的對比分析，綜合考慮到施工難度等因素，可確定2次掃描0相位的在頻譜分析，子波穩(wěn)定性和剖面質量都是相對最適合該地區(qū)生產。最終確定，在該工區(qū)使用沿測線方向線性定點震動，4臺震源，震源距20米，掃描長度12s，掃描頻率6-72Hz，出力75%,相位0，掃描次數2次。

5 結論

從試驗分析結果可以看出，可控震源激發(fā)參數的好壞，會直接影響地震勘探的成功與否，優(yōu)選的可控震源激發(fā)參數影響所獲得的地震資料的分辨率和信噪比[8]。故在設計激發(fā)參數的時候，必須要考慮到目的層的深度及儀器設備的條件，針對所在勘探地區(qū)的地表狀況、地質構造、目標層位和主要存在的干擾波等選擇合適的激發(fā)參數。野外采集所獲得的地震數據的質量，將會嚴重影響到后期地震資料的處理和資料解釋工作。而目前地震勘探中，獲得高分辨率和高信噪比的地震數據是地震勘探的焦點。所以，我們只有在實際生產中做到有的放矢，盡可能的提高地震記錄的品質，為后期的數據處理和資料解釋提供方便和資料保真度。

［1］宋青春，邱維理，張振春.地質學基礎[M].4版.高等教育出版社，2005.11.28～132.

［2］王忠仁,等.可控震源匹配掃描方法研究 [J].地球物理學報,2010,53(11).2755-2759.

［3］藍加達.可控震源非線性掃描在高分辨率地震采集中的應用［J］.石油物探，2008,47(2).208～211.

［4］薛海飛，董守華，陶文朋.可控震源地震勘探中的參數選擇［J］.物探與化探，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］陸孟基，王永剛,主編.地震勘探原理[M].3版.石油工業(yè)出版社，2011:73-135.