聶明濤，陳興國，蘇自權(quán)，梁軍峰，范鐵江，王楨，平德

中國石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司 （河北 涿州 072751）

0 引言

在可控震源滑動掃描基礎(chǔ)上，綜合平衡施工效率和資料組間諧波干擾情況，提出了可控震源動態(tài)滑動掃描技術(shù)。動態(tài)滑動掃描技術(shù)滑動時間和距離之間的函數(shù)稱為TD規(guī)則（Time&Distance），它是制約生產(chǎn)效率、保證資料品質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)。動態(tài)滑動掃描技術(shù)可看作是拉開足夠距離的多個滑動掃描采集系統(tǒng)的同時使用，從時間和空間兩個方面綜合提高采集效率的采集技術(shù)［1］。

梁佳彬等通過Matlab仿真模擬研究，開發(fā)了仿真模型和測算軟件，在TD規(guī)則、震源掃描參數(shù)和搬點時間確定的情況下，可得出配備震源組數(shù)和生產(chǎn)效率的函數(shù)關(guān)系［2］。高魯陽等通過排隊論的研究應(yīng)用，根據(jù)施工作業(yè)的條件，時間、成本、資源等諸多要素進行建模，確定配備可控震源的最佳組數(shù)，在避免資料浪費的前提下將生產(chǎn)效率最大化［3］。由于TD規(guī)則限制，在地表因素、震源組數(shù)等其他施工影響因素不變的情況下，激發(fā)時間相鄰的兩組距離越大間隔時間越小，即后一組的等待時間越短。

1 動態(tài)滑動掃描技術(shù)介紹

動態(tài)滑動掃描（DSS）技術(shù)與常規(guī)滑動掃描技術(shù)不同，常規(guī)滑動掃描只有一個固定的滑掃時間長度，而動態(tài)滑動掃描中掃描時間間隔非恒定值，掃描時間間隔隨著前后激發(fā)兩組震源之間的距離變化，即滑動掃描時間間隔是組間距離的函數(shù)。因為震源滑動掃描時間隨著它們相距的距離動態(tài)變化，所以稱為動態(tài)滑動掃描，簡稱動態(tài)滑掃［4］。動態(tài)滑動掃描一般是交替掃描、滑動掃描、同步掃描中的兩種或者多種的組合，圖1是3種典型的動態(tài)滑掃TD規(guī)則。

圖1典型品動態(tài)滑動掃描項目TD規(guī)則展示

圖1 中TD規(guī)劃1，當相鄰激發(fā)震源距離在0～5 km時，時間間隔為24 s（18 s掃描長度+6 s記錄時間）；組間距離在5～12 km時，時間間隔為6 s；當組間距離大于12 km時，震源之間可以同步激發(fā)，或者叫獨立激發(fā)，掃描間隔時間不受約束。雖然3種TD規(guī)則差異很大，但是都遵循組間距離變大時間間隔變小的原則。所以，在動態(tài)滑動掃描項目中備用道數(shù)越多、工區(qū)Inline方向距離越大，采集效率越高。

2 施工分組管理研究與應(yīng)用

2.1 分組管理

在可控震源高效采集項目中，為了提高生產(chǎn)效率通常配備足夠的可控震源，以達到儀器的無等待采集，即儀器完成上一炮的采集記錄工作的同時已有震源處于“Ready”狀態(tài)（即震源處于等待儀器指令隨時起震狀態(tài)），但是為了避免震源設(shè)備浪費又不能出現(xiàn)太多震源在“Ready”狀態(tài)等待儀器完成其他震源采集工作。筆者研究不同施工分組方式對生產(chǎn)效率的影響，建立在地震項目所配備的震源組數(shù)處于平衡狀態(tài)，所謂的平衡狀態(tài)是指采集過程中不會出現(xiàn)過多的震源處于“Ready”狀態(tài)等待儀器指令，又不會長時間出現(xiàn)儀器處于空閑狀態(tài)，等待處于繞路搬點狀態(tài)的震源。

圖2 震源分組模式示意圖

可控震源野外施工時，主要有以下兩種分組管理方式：①將當天施工線束炮點（通常為多束聯(lián)合施工）均勻分配給多組震源，當大小號地表差異較大時，會考慮不同組平均繞路時間，對于地表復(fù)雜區(qū)域適當少分配一些任務(wù)，如圖2（a）所示；②根據(jù)當天施工任務(wù)，結(jié)合項目TD規(guī)則將炮點分成N部分（圖2（b）），各部分可以相等亦可不等，根據(jù)各部分任務(wù)將震源分成N大組，各大組內(nèi)震源組數(shù)與該部分待施工任務(wù)成正比，以保證各組同步完成本組內(nèi)施工任務(wù)，不會出現(xiàn)部分區(qū)域震源施工進度滯后，后排不能及時收壓排列情況。

不同的動態(tài)滑掃項目可能采用不同的分組管理方式，因為兩種方式具有各自的優(yōu)點，也存在相應(yīng)的不足，見表1。但是兩種方案都可以通過加強管理克服相應(yīng)的不足。本文將通過概率統(tǒng)計的方法定量地分析討論哪種方式更有利于提高動態(tài)滑掃的施工效率，以優(yōu)選更好的分組管理方式。

表1 不同分組管理方式優(yōu)缺點

2.2 不同時間間隔概率統(tǒng)計

為便于定量分析以上兩種方案對動態(tài)滑掃生產(chǎn)效率的影響，以圖1中的TD規(guī)則3為例，假定項目配備16組震源，且16組為該項目震源組數(shù)的最優(yōu)組數(shù)。當兩組震源距離在8 km以內(nèi)時，激發(fā)時間間隔大于等于5.5 s；當距離大于等于8 km時，時間間隔需要大于等于3 s。由TD規(guī)則對時間間隔的要求知，在其他因素不變的情況下，增加3 s間隔采集單炮所占比例能夠提高施工效率。

圖3是工區(qū)長度為16 km，16組震源平均分配施工任務(wù)時，下一炮在間隔3 s后可以起振的概率統(tǒng)計示意圖。每行紅色為正在震動震源，深紅色區(qū)域震源距離正在震動震源距離大于8 km，如果這些區(qū)域震源在當前震源起振3 s后進入“Ready”狀態(tài)，可立即起振，其他區(qū)域震源則需要等待5.5 s以后才能起振，所以對于任意一組震源，下一組震源是3 s間隔的概率為深紅色震源組數(shù)/總施工組數(shù)（16組），進一步求得工區(qū)Inline方向長度為16 km時，下一炮為3 s的概率等于各組震源平均值。按照上述思路計算得到圖4中的綠色曲線，工區(qū)Inline方向不同長度時3 s間隔所占比例。

圖3 震源平均分組時間間隔概率統(tǒng)計示意圖

圖4兩種分組管理方式3 s間隔所占比例統(tǒng)計圖

圖4 中紅色曲線是工區(qū)不同長度時，按照工區(qū)長度分成N大組集中管理模式3 s間隔所占比例統(tǒng)計曲線。表2中包含Inline方向不同長度時，兩種分組管理方式3 s間隔所占比例、分成的大組數(shù)量、各組震源組數(shù)、平均時間間隔、理想最高日效和兩種方式日效差異。集中分組時，施工過程中保持各大組之間距離在8 km以上，后一組震源才能3 s時間間隔起振［5］。由表 2可知，當工區(qū) Inline方向 14 km 時，集中分組施工會比平均分組理想日效高2 290炮。理想日效即按照采集22 h計算，其他2 h為人員換班、吃飯、震源加油、排列問題等耽誤采集時間，22 h內(nèi)不會出現(xiàn)任何停止采集的意外情況，且16組達到儀器無等待采集的組數(shù)要求［6］。

表2 兩種分組管理方式理論差異對比統(tǒng)計表

2.3 實際生產(chǎn)應(yīng)用效果

2018年中國石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司（BGP）中東地區(qū)某動態(tài)滑掃項目中，TD規(guī)則與圖1中規(guī)則3一致：兩組震源距離8 km內(nèi)時，激發(fā)時間間隔大于等于5.5 s；當距離大于等于8 km時，時間間隔需要大于等于3 s。項目之初結(jié)合震源施工參數(shù)、平均搬點時間等綜合因素，通過詳細的論證配備16組震源。但是，由于施工過程中工區(qū)沙漠地表分布了很多堅硬的鹽堿區(qū)域，導(dǎo)致震源受損嚴重，項目后期有效采集震源組數(shù)達不到飽和。再加上平均5萬道在線采集排列，在該國濕熱的惡劣氣候下常出現(xiàn)斷排列的情況。當施工過程在工區(qū)Inline方向長度達到16 km時，表3對震源分組管理方式進行了調(diào)整，由平均分組調(diào)整為集中分組，11月1—2日平均分組時，小于5.5 s震次占比分別為23.22%和28.18%，調(diào)整后小于5.5 s震次占比上升為54.88%和55.06%。根據(jù)表3、表4的數(shù)據(jù)對比，通過提高小于5.5 s間隔震次所占比例，能夠降低平均采集間隔，但是由于4天內(nèi)儀器有效采集時間和有效施工震源組數(shù)均有很大差異，所以未能在單日采集日效上出現(xiàn)明顯的穩(wěn)定提高。但是通過應(yīng)用實例很好地驗證了上述的結(jié)論：大組管理能夠有效提高3 s間隔所占比例，在其他因素不變的情況下能夠提高采集效率。

表4 集中分組不同時間間隔統(tǒng)計表

3 結(jié)論

可控震源高效采集項目在地震勘探中占的比重越來越大，通過對震源分組管理方式的系統(tǒng)分析，得出了結(jié)論：在震源組數(shù)配備達到或者超過儀器無等待采集要求時，合理的大組集中分組管理方式能夠進一步提高施工日效。此結(jié)論在可控震源動態(tài)滑動掃描項目中具有很高的推廣應(yīng)用價值。