邸志欣,謝金平,谷玉田,宋智強(qiáng),霍晗勇

(1.中石化石油工程地球物理有限公司科技研發(fā)中心,江蘇南京 211100;2.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司油氣勘探管理中心,山東東營(yíng) 257001;3.中石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司,山東東營(yíng) 257086)

復(fù)雜山前帶是西部探區(qū)的主要勘探領(lǐng)域之一,中國(guó)石化西部山前帶區(qū)塊主要集中在準(zhǔn)噶爾盆地周緣。西部山前帶地表復(fù)雜,地形起伏劇烈,地下逆沖推覆構(gòu)造帶地震地質(zhì)條件非常復(fù)雜,是世界級(jí)的難題之一。觀測(cè)系統(tǒng)是決定地震勘探成像效果的關(guān)鍵因素之一,山前帶觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選評(píng)價(jià)受到更多地球物理學(xué)家們的關(guān)注。

常規(guī)的觀測(cè)系統(tǒng)的均勻性評(píng)價(jià)方法仍停留在基于炮檢距屬性類的定性評(píng)價(jià),其不能適應(yīng)復(fù)雜山前帶地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的需要。準(zhǔn)南山前帶地表復(fù)雜,地形起伏劇烈,地下逆沖推覆構(gòu)造帶地震地質(zhì)條件非常復(fù)雜,這些炮檢距類屬性并不能反映最終偏移成像效果。為了適應(yīng)復(fù)雜地震地質(zhì)條件下的地震勘探,迫切需要新的觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)技術(shù)以滿足生產(chǎn)實(shí)際需要。

為此,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者開展了觀測(cè)系統(tǒng)的定性及定量評(píng)價(jià)方法研究。狄?guī)妥尩萚1]提出以三維觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的雙聚焦成像方法分析評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)的成像效果,可以定量預(yù)測(cè)地震成像的空間分辨率、振幅精度等特性;尹成等[2]提出利用面元內(nèi)相鄰炮檢距的變化率和方差最小化作為觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)選的目標(biāo)函數(shù),為觀測(cè)系統(tǒng)的定量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)提供了新手段;熊翥[3]認(rèn)為迫切需要提高三維地震勘探的精度,加快實(shí)施高密度三維地震勘探,同時(shí)對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)劣評(píng)價(jià)提出了一些方法和標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)調(diào)了觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化的重要性;姚江等[4]通過(guò)分析觀測(cè)系統(tǒng)不同屬性參數(shù)選擇對(duì)疊前偏移成像效果的影響,利用雙聚焦、偏移響應(yīng)、采集腳印分析等技術(shù),評(píng)價(jià)優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù);碗學(xué)儉等[5]運(yùn)用權(quán)系數(shù)法對(duì)炮檢距均勻性進(jìn)行定量計(jì)算分析;趙虎等[6]提出采用炮檢距非均勻性系數(shù)定量評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)每一個(gè)面元內(nèi)的炮檢距分布均勻性狀況;鄒雪峰等[7]、潘家智等[8]和殷厚成等[9]提出基于實(shí)際地震數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的變觀設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方法,通過(guò)以往工區(qū)實(shí)際采集、動(dòng)校正后道集數(shù)據(jù),形成新的地震數(shù)據(jù)體,解決障礙物區(qū)的成像問(wèn)題,克服了常規(guī)基于覆蓋次數(shù)或憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)估計(jì)資料缺失的評(píng)價(jià)方法的不足;劉斌等[10]提出了不同觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)下對(duì)應(yīng)的雙聚焦主瓣寬度與旁瓣最大值的比值量化分析成像效果;趙虎等[11]提出利用雙聚焦分析綜合計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)在不同觀測(cè)系統(tǒng)屬性參數(shù)情況下的總聚焦束,運(yùn)用參數(shù)量化評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)偏移成像的影響。以上方法雖然對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)中部分參數(shù)產(chǎn)生的均勻性程度進(jìn)行了量化分析,但沒(méi)有綜合分析評(píng)價(jià)主要采集參數(shù)對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)疊前偏移成像效果的影響,尚未建立一套定性、定量綜合分析評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)劣的評(píng)價(jià)手段。

本文通過(guò)綜合研究,利用觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子,實(shí)現(xiàn)面向觀測(cè)系統(tǒng)綜合性能定量評(píng)價(jià),同時(shí)基于觀測(cè)系統(tǒng)疊前偏移成像質(zhì)量?jī)?yōu)劣,開展炮檢點(diǎn)雙聚焦和逆時(shí)偏移成像的綜合觀測(cè)系統(tǒng)聚焦性評(píng)價(jià),最后結(jié)合實(shí)際山前帶資料對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行后評(píng)估分析評(píng)價(jià),最終形成一套完整的基于疊前偏移成像的山前帶高密度觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)技術(shù)方法,為優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)提供借鑒和指導(dǎo)。

1 觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子評(píng)價(jià)方法

高質(zhì)量的觀測(cè)系統(tǒng)是獲得高質(zhì)量地震數(shù)據(jù)的關(guān)鍵,其影響著數(shù)據(jù)成像的精度。綜合觀測(cè)系統(tǒng)中的覆蓋次數(shù)、炮檢距和方位角非均勻性系數(shù)等幾種屬性,提出了觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子的定量評(píng)價(jià)公式,全面綜合評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)劣,為優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)提供指導(dǎo)。

1.1 綜合質(zhì)量因子評(píng)價(jià)理論基礎(chǔ)

很多屬性參數(shù)都可以用來(lái)衡量觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)劣,在實(shí)際工作中要獲取最佳的觀測(cè)系統(tǒng),只依賴這些單個(gè)的屬性參數(shù)顯然是不足的,需要計(jì)算一個(gè)綜合性參數(shù),這個(gè)參數(shù)最大限度地綜合了觀測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)屬性參數(shù)的特征,綜合評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)劣,為優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)提供指導(dǎo)。

關(guān)于觀測(cè)系統(tǒng)的綜合質(zhì)量認(rèn)為,HILL[12]認(rèn)為:具有最高覆蓋次數(shù)、最高覆蓋率以及兩者中最小變化的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)將會(huì)生成最好的圖像;趙虎等[13]提出觀測(cè)系統(tǒng)“綜合質(zhì)量因子”的概念,并且由此推導(dǎo)出計(jì)算公式。對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),將綜合質(zhì)量因子記為CDQF,該值取值范圍無(wú)特定的上限,即CDQF的取值越大越好,本文方法主要應(yīng)用綜合質(zhì)量因子定量評(píng)價(jià)公式開展一系列山前帶觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)定量化評(píng)價(jià),定量評(píng)價(jià)各參數(shù)優(yōu)劣,為參數(shù)優(yōu)選提供指導(dǎo)。

(1)

式中:NFmax代表覆蓋次數(shù)最大值;RF是一個(gè)可參考的覆蓋次數(shù)常數(shù);MOC代表炮檢距非均勻性系數(shù)與參考非均勻性系數(shù)的比值;VMOC代表最大和最小MOC的差值;FO為MOC最大值所占比率(又稱面元百分比),即玫瑰圖中有顏色區(qū)域與整個(gè)區(qū)域比值的最大值,反映觀測(cè)系統(tǒng)中滿覆蓋次數(shù)區(qū)域內(nèi)每個(gè)面元的方位角和炮檢距分布情況,該值越大,表明方位角和炮檢距分布越均勻;VNFmax是最大覆蓋次數(shù)和最小覆蓋次數(shù)的差;VFO代表最大和最小FO的差值;k是一個(gè)常數(shù)。

進(jìn)行觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)當(dāng)先計(jì)算其綜合質(zhì)量因子的大小,使其值盡量最大,需要最大覆蓋次數(shù)和參考覆蓋次數(shù)之比值盡量大,這兩者的變化率又要盡可能小。采用(1)式定量計(jì)算綜合質(zhì)量因子CDQF值評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)屬性參數(shù)優(yōu)劣。

1.2 準(zhǔn)南山前帶高密度觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子分析

對(duì)準(zhǔn)噶爾南緣山前帶MQ地區(qū)的復(fù)雜地形和構(gòu)造特征建立觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化分析方案,以提高地震采集的質(zhì)量,結(jié)合綜合質(zhì)量因子評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)(炮線距、接收線距等參數(shù))優(yōu)劣,依據(jù)已有的MQ地區(qū)觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù),每次只改變某一參數(shù),保持其它參數(shù)不變,分析該參數(shù)變化對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子的影響,優(yōu)化指導(dǎo)山前帶觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

MQ地區(qū)原始觀測(cè)系統(tǒng)為30L4S,每條線接收道數(shù)為480道,橫向面元、縱向面元分別為25.0m、12.5m,道距25m,接收線距200m,炮點(diǎn)距50m,炮線距50m,最大炮檢距6685.86m,最大非縱距2975m,橫縱比0.5,炮道密度576×104道/km2。

表1為僅炮線距變化的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)表。由表1 可見,6種不同炮線距的觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子變化較大,50m炮線距時(shí)綜合質(zhì)量因子最優(yōu),達(dá)到了36.43262;200m炮線距時(shí)綜合質(zhì)量因子最小,其值為9.72445。同時(shí)6個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)面元百分比達(dá)到了0.7以上,說(shuō)明其方位角和炮檢距分布比較均勻,因此通過(guò)綜合質(zhì)量因子可以判別觀測(cè)系統(tǒng)之間的差別。圖1顯示了綜合質(zhì)量因子隨炮線距變化的曲線。由圖1 可見,隨著炮線距的增大,觀測(cè)系統(tǒng)的綜合質(zhì)量因子快速降低,降低了觀測(cè)系統(tǒng)的整體質(zhì)量,圖形顯示50m炮線距綜合質(zhì)量因子最大,但50m炮線距會(huì)導(dǎo)致大量的成本投入。

圖1 觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子隨炮線距變化曲線

表1 僅炮線距變化的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)

表2為僅接收線距變化的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)表。由表2可見,3種不同接收線距的觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子變化較小,100m接收線距綜合質(zhì)量因子為35.4355(窄方位觀測(cè)系統(tǒng)),150m接收線距觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子值最高。在一定程度上增大接收線距會(huì)改善方位角分布,提高觀測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量,但是到達(dá)峰值后會(huì)降低觀測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量(圖2)。因30線接收,剛剛達(dá)到寬方位數(shù)據(jù)采集的要求,因此在道密度不變的情況下綜合考慮其它觀測(cè)系統(tǒng)屬性,認(rèn)為150m接收線距最優(yōu)。

表2 僅接收線距變化的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)

圖2 觀測(cè)系統(tǒng)綜合質(zhì)量因子隨接收線距變化曲線

表3給出了不同接收線數(shù)對(duì)應(yīng)的綜合質(zhì)量因子值。隨著接收線數(shù)減少,綜合質(zhì)量因子逐漸下降,30線接收時(shí)綜合質(zhì)量因子為36.43262,28線接收時(shí)綜合質(zhì)量因子為36.17630,26線接收時(shí)綜合質(zhì)量因子為33.35830,24線接收時(shí)綜合質(zhì)量因子為29.69700,22線接收時(shí)綜合質(zhì)量因子為27.48940。面元百分比也逐漸減小,由0.76減小到0.66,說(shuō)明觀測(cè)系統(tǒng)方位角和炮檢距分布逐漸變差。所以接收線數(shù)對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量有一定的影響,增加接收線數(shù)會(huì)提高觀測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量,通過(guò)綜合質(zhì)量因子值來(lái)看,本區(qū)30線接收與28線接收綜合質(zhì)量因子相差不大。

表3 僅接收線數(shù)變化的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)

表4為固定30L的前提下,不同接收道數(shù)對(duì)應(yīng)的綜合質(zhì)量因子。接收道數(shù)減少,觀測(cè)系統(tǒng)的綜合質(zhì)量因子逐步減小,觀測(cè)系統(tǒng)的整體質(zhì)量下降,但下降幅度不大,目前480道接收是較好的觀測(cè)系統(tǒng)。

表4 僅接收道數(shù)變化的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)

觀測(cè)系統(tǒng)道距變化對(duì)綜合質(zhì)量因子也有一定影響。道距越小,綜合質(zhì)量因子值越大,此處省略了道距參數(shù)的分析對(duì)比。

以上均是基于理論計(jì)算獲得的結(jié)論,后續(xù)結(jié)合實(shí)際地震資料處理剖面和目的層成像需求來(lái)證明以上結(jié)論。通過(guò)實(shí)例分析,可以看出,綜合質(zhì)量因子在觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)中能起到重要的參考作用,相比于其它觀測(cè)系統(tǒng)屬性,綜合質(zhì)量因子能夠更加全面地評(píng)價(jià)一個(gè)觀測(cè)系統(tǒng),說(shuō)明該方法有較高的科學(xué)性,可以為觀測(cè)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)工作開辟新的思路。

2 基于疊前偏移成像的觀測(cè)系統(tǒng)聚焦性評(píng)價(jià)方法

對(duì)于高密度觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),聚焦方法是常規(guī)CMP面元屬性分析法的有益補(bǔ)充,聚焦性評(píng)價(jià)是常規(guī)屬性評(píng)價(jià)的補(bǔ)充,針對(duì)局部地質(zhì)目標(biāo)體偏移成像效果,需對(duì)其觀測(cè)系統(tǒng)開展聚焦性定量評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)不同觀測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)開展聚焦性分析評(píng)價(jià),篩選出最有利于勘探目標(biāo)成像的觀測(cè)系統(tǒng);同時(shí),觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)與聚焦成像結(jié)果緊密相關(guān),通過(guò)分析評(píng)價(jià),按照對(duì)應(yīng)的成像需求,調(diào)整優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù),獲取高品質(zhì)地震資料。

2.1 基于雙聚焦+逆時(shí)偏移成像的觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法

綜合研究基于雙聚焦理論基礎(chǔ)的定量評(píng)價(jià)聚焦性能,并結(jié)合逆時(shí)偏移成像質(zhì)量,綜合評(píng)價(jià)優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)。

2.1.1 雙聚焦的原理及評(píng)價(jià)方法

地震偏移成像是消除地震記錄中觀測(cè)系統(tǒng)及傳播因素的影響獲取反射系數(shù)的過(guò)程,而雙聚焦疊前偏移成像是通過(guò)消除采集因素與地下傳播因素的影響求取對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)[1]。

雙聚焦的技術(shù)流程(圖3)本質(zhì)上是進(jìn)行波場(chǎng)的反向外推,聚焦反射波場(chǎng)的過(guò)程,該過(guò)程分為震源和檢波點(diǎn)聚焦兩部分。利用震源聚焦和檢波點(diǎn)聚焦算子對(duì)地震記錄進(jìn)行兩個(gè)連續(xù)的聚焦以實(shí)現(xiàn)疊前深度偏移。聚焦計(jì)算是根據(jù)共聚焦道集(CFP)進(jìn)行逆時(shí)波場(chǎng)延拓的過(guò)程,在目標(biāo)點(diǎn)深度進(jìn)行疊前深度成像計(jì)算,獲取相應(yīng)的聚焦束。利用聚焦分析結(jié)果,從疊前偏移成像的角度評(píng)價(jià)分析觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)劣。

圖3 觀測(cè)系統(tǒng)雙聚焦實(shí)現(xiàn)流程

利用共聚焦理論對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法稱為觀測(cè)系統(tǒng)聚焦分析方法,該方法借助計(jì)算震源和檢波點(diǎn)聚焦束函數(shù),定量分析評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)的疊前偏移成像效果。

震源聚焦束表達(dá)式為:

Sj(Zk,Zm)=W(Zk,Z0)S(Z0)Fj(Z0,Zk)

(2)

檢波點(diǎn)聚焦束表達(dá)式為:

Dj(Zm,Zk)=Fj(Zk,Z0)D(Z0)W(Z0,Zk)

(3)

式中:Sj(Zk,Zm)和Dj(Zm,Zk)分別為震源和檢波器聚焦點(diǎn)響應(yīng);W(Zk,Z0)為震源發(fā)出的下行波傳播算子矩陣;W(Z0,Zk)為檢波點(diǎn)接收的上行波傳播算子矩陣;S(Z0)和D(Z0)分別為震源矩陣和檢波點(diǎn)矩陣;Fj(Z0,Zk)和Fj(Zk,Z0)為延拓算子?？偩劢故烧鹪淳劢故蜋z波點(diǎn)聚焦束相乘得到。

2.1.2 逆時(shí)偏移成像原理及評(píng)價(jià)方法

波場(chǎng)延拓的算法對(duì)應(yīng)于疊前深度偏移算法,采用交錯(cuò)網(wǎng)格高階有限差分算法求解聲波一階速度-應(yīng)力波動(dòng)方程,從而實(shí)現(xiàn)外推檢波點(diǎn)波場(chǎng)及震源波場(chǎng)的重構(gòu)。采用雙程波波動(dòng)方程在時(shí)間上對(duì)地震資料進(jìn)行反向外推并結(jié)合成像條件實(shí)現(xiàn)逆時(shí)偏移,避免了上下行波的分離,且不受傾角的限制,能夠?qū)θ我鈴?fù)雜構(gòu)造進(jìn)行成像,是目前成像精度最高的地震偏移成像方法。該方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要包括:①反向外推檢波點(diǎn)波場(chǎng);②重構(gòu)震源波場(chǎng);③采用互相關(guān)成像前提條件獲得單炮成像結(jié)果;④多炮疊加,輸出深度域成像結(jié)果。

2.1.3 基于模型的聚焦性能評(píng)價(jià)方法

由(2)式震源聚焦束值和(3)式檢波點(diǎn)聚焦束值的乘積綜合定量評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)疊前偏移成像質(zhì)量及屬性參數(shù)的優(yōu)劣。

應(yīng)用雙聚焦分析方法對(duì)優(yōu)選目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,聚焦分析結(jié)果反映了觀測(cè)系統(tǒng)中一個(gè)單點(diǎn)(聚焦點(diǎn))被照明的程度(圖4a),從中提取分辨率函數(shù)曲線(圖4b)。為直觀地量化分析偏移成像效果,引入主瓣能量比對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)偏移成像效果進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。主瓣能量比為主瓣振幅平方與總振幅平方和的比值,描述觀測(cè)系統(tǒng)偏移成像的質(zhì)量,對(duì)應(yīng)值越大,說(shuō)明其旁瓣噪聲干擾小,成像效果越好。

圖4 聚焦性能定量評(píng)價(jià)示意a 震源聚焦束; b 震源分辨率函數(shù)

建立探區(qū)典型地質(zhì)剖面的正演模型,通過(guò)彈性波模擬,獲取不同觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)的正演單炮資料,再進(jìn)行疊前逆時(shí)偏移成像處理,并基于地震偏移成像質(zhì)量進(jìn)行觀測(cè)系統(tǒng)方案的評(píng)價(jià)。通過(guò)比較不同觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)(如炮線距、接收線距、最大炮檢距等參數(shù))的成像振幅和偏移噪聲,分析主要目的層的疊前偏移成像效果,從而評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)疊前偏移效果的優(yōu)劣。

2.2 準(zhǔn)南山前帶高密度觀測(cè)系統(tǒng)偏移聚焦性能分析

建立MQ地區(qū)典型地質(zhì)模型,在該模型基礎(chǔ)上進(jìn)行不同觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)正演模擬。每次只改變某一觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù),保持其它參數(shù)不變,獲得不同采集參數(shù)的地震剖面,從而分析各參數(shù)對(duì)應(yīng)的觀測(cè)系統(tǒng)聚焦性能及逆時(shí)偏移成像效果。以觀測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)(道距和接收線距)示意疊前偏移成像的觀測(cè)系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)流程,其它觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)(炮點(diǎn)距和炮線距)均運(yùn)用相同的評(píng)價(jià)方法。

2.2.1 道距對(duì)成像的影響分析

2.2.1.1 不同道距的成像效果

道距的變化采用如下6種方案,每種方案在道距變化時(shí)始終保持其它采集參數(shù)不變。道距分別為10,20,25,50,75,100m。針對(duì)這些不同道距進(jìn)行成像模擬分析,通過(guò)分析聚焦效果優(yōu)化選擇(暫不考慮成本,僅以理論成像效果來(lái)分析)合適的道距。圖5為不同道距的偏移結(jié)果,分析不同道距的偏移效果可以看出,道距越大,成像效果越差,偏移噪聲越大,不利于地震成像。

圖5 不同道距的偏移結(jié)果a 10m; b 20m; c 25m; d 50m; e 75m; f 100m

2.2.1.2 道距變化對(duì)聚焦度的影響分析

圖6為不同道距的雙聚焦分析結(jié)果。由圖6可以看出,隨著道距的逐漸減小,聚焦效果越來(lái)越好,道距小于25m時(shí)聚焦效果改善不明顯。

圖6 不同道距的雙聚焦分析結(jié)果a 10m(聚焦度為60.26%); b 20m(聚焦度為59.01%); c 25m(聚焦度為58.65%); d 50m(聚焦度為57.62%); e 75m(聚焦度為56.43%); f 100m(聚焦度為54.04%)

2.2.2 接收線距對(duì)成像效果的影響分析

在MQ地區(qū)觀測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,通過(guò)改變接收線距設(shè)計(jì)了3種觀測(cè)系統(tǒng),接收線距由100m變化到200m,變化間隔為50m。

2.2.2.1 接收線距變化對(duì)聚焦及主瓣能量比的影響

圖7為不同接收線距觀測(cè)系統(tǒng)聚焦效果分析圖。

由圖7可見,隨著接收線距的減小,聚焦效果越來(lái)越好,接收線距在100m以下變化趨勢(shì)減緩,超過(guò)150m后偏移噪聲嚴(yán)重。圖8為不同接收線距聚焦分析的分辨率曲線。由圖8可見,不同接收線距的分辨率曲線變化差異較小,但200m時(shí)開始出現(xiàn)旁瓣現(xiàn)象,這意味著成像效果變差(地震剖面上會(huì)產(chǎn)生噪聲),聚焦性變差,所以150m接收線距較為合適。

圖7 不同接收線距的雙聚焦分析結(jié)果a 100m(聚焦度為58.87%); b 150m(聚焦度為57.51%); c 200m(聚焦度為56.97%)

圖8 不同接收線距聚焦分析的分辨率曲線a 100m;b 150m; c 200m

2.2.2.2 接收線距對(duì)逆時(shí)偏移剖面的影響

圖9為不同接收線距的疊前逆時(shí)偏移剖面(局部放大)。由圖9可以看出,隨著接收線距增加(橫縱比變大),剖面信噪比變高,深層同相軸變得清晰(圖中紅色方框所示),但淺層信號(hào)變?nèi)?圖中紅色橢圓所示),總體來(lái)看150m接收線距剖面質(zhì)量相對(duì)較好,我們認(rèn)為150m接收線距最優(yōu),200m接收線距次之。

圖9 不同接收線距的疊前逆時(shí)偏移剖面(局部放大圖)a 100m;b 150m; c 200m

2.2.2.3 接收線距對(duì)成像信噪比的影響

從信噪比分析來(lái)看(圖10),隨著接收線距的逐漸減小,剖面信噪比越來(lái)越高,但信噪比的增加與接收線距減小不是單純線性關(guān)系,在150m以下變化趨勢(shì)減緩。綜合考慮性價(jià)比,150m接收線距比較合適。

圖10 不同接收線距剖面的信噪比分析

最終對(duì)影響觀測(cè)系統(tǒng)成像的參數(shù)進(jìn)行排序,線距敏感性大于點(diǎn)距。

通過(guò)基于模型的逆時(shí)聚焦分析和疊前偏移成像效果分析,得出如下結(jié)論:

1) 道距為25m時(shí)有利于獲得較好的偏移成像效果;

2) 接收線距過(guò)小時(shí)深層同相軸不清晰,剖面信噪比較差,接收線距過(guò)大時(shí)淺層同相軸不清晰,所以150m接收線距最優(yōu),200m接收線距也可接受,如選擇150m接收線距,在條件允許的情況下,建議將接收線數(shù)擴(kuò)大到40線;

3) 炮線距為50m時(shí)較為合適,綜合考慮繼續(xù)減小炮線距所帶來(lái)的效果優(yōu)化和由此成倍增加的采集成本,認(rèn)為50m炮線距是比較合適的選擇。

3 基于實(shí)際數(shù)據(jù)的觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)技術(shù)

準(zhǔn)噶爾南緣山前帶地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,橫向變化劇烈,是地震勘探的難點(diǎn)區(qū)域之一,基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高密度觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化方法,從實(shí)際采集數(shù)據(jù)出發(fā),分析不同面元、道距、炮線距、接收線距、接收線數(shù)等采集參數(shù)的實(shí)際資料疊前偏移成像效果,分析對(duì)目的層成像質(zhì)量影響較大的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù),為高密度觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供優(yōu)化方向,弱化對(duì)成像質(zhì)量影響較小的采集參數(shù),重點(diǎn)加密或加強(qiáng)能提高資料品質(zhì)的采集參數(shù),為后期山前帶地震勘探提供參考依據(jù),經(jīng)濟(jì)高效地提高山前帶地震采集質(zhì)量。

3.1 MQ地區(qū)高密度三維觀測(cè)系統(tǒng)采集后評(píng)估分析

在MQ山前帶工區(qū),通過(guò)抽稀炮排,對(duì)比不同炮線距疊加剖面效果(圖11),炮線距對(duì)成像質(zhì)量影響巨大:當(dāng)炮線距大于100m時(shí),剖面淺、中、深層質(zhì)量都變差,說(shuō)明炮線距是影響本地區(qū)成像質(zhì)量的關(guān)鍵,且炮線距不宜大于100m。要提高深層成像質(zhì)量,炮線距在50～100m較為合適。固定接收線數(shù)、抽稀接收線距可以看出,200m比400m接收線距剖面質(zhì)量稍好,但600m接收線距剖面淺層與深層同相軸的連續(xù)性與信噪比明顯變差(圖12),因此,該工區(qū)接收線距不能大于200m。該結(jié)論與基于疊前偏移成像的觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)選評(píng)價(jià)結(jié)果一致,較好地驗(yàn)證了地震采集觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)思路的準(zhǔn)確性。

圖11 橫向上不同炮線距疊加剖面a 50m; b 100m; c 150m; d 200m

圖12 縱向上不同接收線距疊加剖面a 200m; b 400m; c 600m

3.2 MC工區(qū)高密度三維觀測(cè)系統(tǒng)采集后評(píng)估分析

對(duì)比抽稀炮點(diǎn)和抽稀炮排后的疊加剖面和聚集度可知,炮排距對(duì)地震資料信噪比的影響較炮點(diǎn)距更大(圖13、圖14)。目前三維地震采集的道距和炮點(diǎn)距基本達(dá)到相同的級(jí)別,相對(duì)來(lái)說(shuō)炮排距常大于100m,因此為提高采樣密度,觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮減小炮排距,獲取更好的成像效果。也表明相同炮密度的情況下,縱橫向炮點(diǎn)距盡可能接近或相等,炮線網(wǎng)格越接近正方形,成像效果越佳。

圖13 不同炮線距疊加剖面a 抽稀炮點(diǎn)的疊加剖面(炮排距150m,炮點(diǎn)距100m,覆蓋次數(shù)180次,道密度57.6×104道/km2); b 原始參數(shù)疊加剖面(炮排距150m,炮點(diǎn)距50m,覆蓋次數(shù)360次,道密度115.2×104道/km2); c 抽稀炮排的疊加剖面(炮排距300m,炮點(diǎn)距50m,覆蓋次數(shù)180次,道密度57.6×104道/km2)

圖14 不同炮線距聚焦度a 抽稀炮點(diǎn)(聚焦度23.43%); b 原始炮密度(聚焦度25.39%); c 抽稀炮排(聚焦度14.58%)

4 應(yīng)用效果分析

4.1 新老剖面效果對(duì)比

在MQ地區(qū)采用本文方法得到的新三維地震資料質(zhì)量改善明顯,地震剖面成像效果明顯提升,整體上取得了好的攻關(guān)效果,推覆體主體部位的地震成像改善也非常明顯,有利于完成地質(zhì)任務(wù)。與二維地震資料相比,MQ山前帶三維高密度地震成像效果大幅提升,完全顛覆了之前對(duì)MQ1井構(gòu)造的認(rèn)識(shí)(圖15)。

圖15 MQ地區(qū)老二維地震偏移剖面(a)和新三維疊前偏移剖面(b)

4.2 MQ1井三維應(yīng)用效果

通過(guò)露頭、鉆井、地震、非震等資料聯(lián)合解釋,建立了MQ山前帶新的構(gòu)造格架模型。新發(fā)現(xiàn)多個(gè)圈閉,圈閉資源量達(dá)到千萬(wàn)噸。在弱變形楔入?yún)^(qū)和下構(gòu)造層背形形態(tài)發(fā)育區(qū)部署了2口井。

5 結(jié)論及建議

針對(duì)準(zhǔn)南“三復(fù)雜”勘探難題,總結(jié)形成了一套適應(yīng)山前帶高密度觀測(cè)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法,綜合利用綜合質(zhì)量因子、逆時(shí)聚焦、逆時(shí)偏移成像、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等4種評(píng)價(jià)手段,對(duì)基于疊前偏移成像論證觀測(cè)系統(tǒng)方法進(jìn)行完善與補(bǔ)充,并在準(zhǔn)南山前帶獲得較好的成像效果。通過(guò)研究探索,得出以下結(jié)論:

1) 通過(guò)理論模擬與實(shí)際資料處理相結(jié)合,得到影響成像質(zhì)量的觀測(cè)系統(tǒng)敏感參數(shù)排序,即線距敏感性大于點(diǎn)距的敏感性。在目前的山前帶攻關(guān)中,相對(duì)于點(diǎn)距而言,線距還是過(guò)大,所以減小線距較減小點(diǎn)距能有效改善地震資料品質(zhì),但考慮成本因素,炮線距和接收線距的選擇應(yīng)適當(dāng)減小,線網(wǎng)格應(yīng)盡量接近正方形,減小波形畸變,縱橫向壓噪一致。

2) 形成了基于疊前偏移成像的高密度觀測(cè)系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)技術(shù),與基于疊前偏移成像質(zhì)量與理論的綜合質(zhì)量因子分析結(jié)論一致,較好地評(píng)價(jià)優(yōu)選高密度三維觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù),對(duì)于復(fù)雜構(gòu)造的深層成像具有較好的成像效果。

通過(guò)采用基于疊前偏移成像的準(zhǔn)南山前帶高密度觀測(cè)系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)方法,完善形成對(duì)“三復(fù)雜”山前帶觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選的方法,為提高復(fù)雜山前帶地震數(shù)據(jù)成像精度提供指導(dǎo),可以在其它山前帶工區(qū)推廣應(yīng)用。針對(duì)復(fù)雜山前帶構(gòu)造的地震勘探,建議“縮網(wǎng)格、增密度、降組合、增覆蓋”,利用小道距、小炮距,有效增加道密度信息,進(jìn)一步提高復(fù)雜山前帶構(gòu)造成像精度。