唐松華，余 錦，張福祥，周 政，張麗娟，李尚坤

（中石化海洋石油工程有限公司，上海 200120）

海洋地震資料采集過程中，空氣槍震源作為主要激發(fā)手段，為海洋地震資料采集發(fā)揮了極大的作用?？諝鈽屨鹪词巧鲜兰o(jì)60 年代發(fā)明的，經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展與應(yīng)用，空氣槍震源因具有精度高、性能穩(wěn)定可靠、重復(fù)性好、經(jīng)濟適用等諸多優(yōu)點已成為海洋地震勘探中應(yīng)用最廣泛的震源。油氣田勘探開發(fā)過程中，地震資料的后續(xù)處理，包括反演、AVO、地震屬性分析等技術(shù)都要求震源具有良好的一致性[1]。

1 國內(nèi)外海洋地震勘探過程中震源監(jiān)控現(xiàn)狀

目前在施工過程中，陣列組合中單槍的狀態(tài)可以利用槍控軟件來進行監(jiān)控，BigShot 以及DigiShot 槍控器是目前最常見的兩種氣槍控制系統(tǒng)，其自身的軟件系統(tǒng)以門限設(shè)置為基準(zhǔn)，以出錯報警為結(jié)果，幫助操作員監(jiān)控單槍的狀態(tài)[2]。近場檢波器也可以用來監(jiān)視震源工作狀態(tài)，空氣槍漏氣時，近場數(shù)據(jù)子波波形會有所變化，通過子波波形剖面可以準(zhǔn)確查出漏氣的具體炮號[3]。

當(dāng)陣列中某個單槍出現(xiàn)漏氣時，需要用相同容量的備用槍進行替代，當(dāng)多個氣槍因漏氣或其他故障而關(guān)槍，導(dǎo)致不滿足關(guān)槍標(biāo)準(zhǔn)時，現(xiàn)場監(jiān)督一般要求停止作業(yè)進行維修。

如上所述，目前對空氣槍震源的監(jiān)測或線下抽查震源質(zhì)量，都是針對單槍或者相干槍組合進行分析，以判斷其是否不符合關(guān)槍標(biāo)準(zhǔn)，或存在不合格情況等。

我們都知道氣槍漏氣是比較常見的一種故障，震源是由多個單槍或相干槍進行組合后形成的整體。如果氣槍陣列壓力、激發(fā)總?cè)萘慷紳M足要求，只是存在多個氣槍漏氣，比如某測線施工過程中ABCD 四個小槍存在輕微漏氣（如果這四個氣槍同時關(guān)閉則不符合關(guān)槍標(biāo)準(zhǔn)），對于現(xiàn)場監(jiān)督如何把控震源質(zhì)量就缺少可參考的標(biāo)準(zhǔn)。本文嘗試?yán)媒M合近場子波，并對子波開展一致性分析來判斷震源陣列的激發(fā)質(zhì)量。

2 方法及實現(xiàn)

近場檢波器可以實時記錄每一個單槍或者組合槍的近場子波，利用所有這些單槍數(shù)據(jù)或者組合槍的數(shù)據(jù)通過一定的計算方法可推算出遠(yuǎn)場子波[4]，或者疊加組合可以形成每一炮的組合近場子波，利用組合近場子波或遠(yuǎn)場子波的相關(guān)分析和振幅RMS 等屬性即可對震源實現(xiàn)一致性和穩(wěn)定性等屬性分析，為現(xiàn)場計算方便，這里采用組合近場子波計算方法。

2.1 子波組合

設(shè)Fi,k為第i個氣槍或相干槍吊點的近場子波記錄，Yk為疊加輸出后的第k點上的采樣值，則

式中：n為近場子波的采樣點數(shù)，k為時間采樣點序號。

2.2 子波相關(guān)分析

在信號處理中，通?？梢允褂没ハ嚓P(guān)系數(shù)來評估兩信號的相似程度?；ハ嚓P(guān)系數(shù)的計算有Pearson、Spearman、kendall 等多種方法，本文采用Pearson 相關(guān)系數(shù)，公式如下：

式中：X，Y為兩個近場子波信號；k為信號采樣點序號；n為近場子波采樣點數(shù)；r為互相關(guān)系數(shù)?；ハ嚓P(guān)系數(shù)可以在時間域計算，也可以在頻率域計算。參考相關(guān)關(guān)槍標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)（頻譜與設(shè)計震源頻譜的相關(guān)系數(shù)不小于0.998[5]），野外采集由于噪聲的影響，建議實際子波頻譜的互相關(guān)系數(shù)取設(shè)計子波相關(guān)系數(shù)的99%，即0.998*99%=0.988，或者根據(jù)甲方要求及工區(qū)實際情況進行取舍。圖1為某工區(qū)某測線震源陣列組合后的近場子波及頻率域互相關(guān)系數(shù)，互相關(guān)系數(shù)都在0.99 以上，表明該震源激發(fā)子波一致性很好。

2.3 子波能量分析

在子陣壓力滿足設(shè)計要求的前提下，可以使用近場子波振幅均方根AMP (RMS)和振幅最大值A(chǔ)MP (MAX)進行分析。振幅RMS 與最大振幅的基準(zhǔn)值可以選擇工區(qū)施工初期正常測線的振幅值進行參考。根據(jù)現(xiàn)場對震源能量的對比經(jīng)驗，振幅值在基準(zhǔn)值的±10%以內(nèi)即為合格。

圖1 某測線陣列組合近場子波（上）及互相關(guān)系數(shù)（下）

3 應(yīng)用實例

圖2 陣列中多個氣槍漏氣的單槍近場子波波形

圖2 為某一工區(qū)兩條測線4 個單槍的近場子波剖面，從圖上可以看出4 個單槍都存在不同程度的漏氣現(xiàn)象。圖3 為陣列吊點15 單槍的近場子波波形、互相關(guān)系數(shù)以及振幅屬性；圖4 為該陣列近場子波組合后的子波波形、互相關(guān)系數(shù)以及振幅屬性。從圖4 中可以看出，P1026 測線子波互相關(guān)系數(shù)從FFID350 開始即出現(xiàn)明顯下降，小于0.988，最小為0.971；振幅最大值也同時出現(xiàn)了明顯下降，最小值為1.85，與正常基準(zhǔn)值2.5 之差達(dá)到了26%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出10%，所以從一致性和能量穩(wěn)定性方面分析，此測線的震源質(zhì)量都不符合要求。但是，P1040 測線的組合子波相關(guān)系數(shù)都高于0.988，普遍在0.995 以上，振幅最大值大多數(shù)在2.3 以上，處于基準(zhǔn)值2.5±10% 以內(nèi)，基本符合要求。

圖3 單個氣槍的近場子波波形、相關(guān)系數(shù)、振幅RMS 及最大振幅MAX

圖4 氣槍子陣組合后的近場子波波形、相關(guān)系數(shù)、振幅RMS 及最大振幅 MAX

4 結(jié)論

氣槍漏氣對震源子波有影響，在發(fā)生氣槍漏氣等異常情況而又不能套用關(guān)槍標(biāo)準(zhǔn)時，通過對近場子波組合并進行互相關(guān)系數(shù)分析和能量一致性分析，可以為氣槍陣列的激發(fā)品質(zhì)提供定量評價參考。