676 物 探 与 化 探 37 卷 [5] 情 况 下, 静 校 正 量 表 达 式 为 T ij =S i +R j +G k +M k r 2 s, (1) 式 中 :S i 为 第 i 个 炮 点 位 置 到 某 个 基 准 面 的 地 震 波 旅 行 时 差 ;R j 为 第 j 个 接

第 37 卷 第 4 期 物 探 与 化 探 Vol.37,No.4 2013 年 8 月 GEOPHYSICAL&GEOCHEMICALEXPLORATION Aug.,2013 DOI:10.11720/j.isn.1000-8918.2013.4.18 西 部 山 前 带 观 测 系 统 设 计 方 法 卢 湘 鹏 ( 中 国 石 化 集 团 胜 利 石 油 管 理 局 地 球 物 理 勘 探 开 发 公 司, 山 东 东 营 257086) 摘 要 : 山 前 复 杂 构 造 带 是 西 部 新 区 油 气 勘 探 的 主 攻 领 域 之 一, 西 部 山 前 带 由 于 其 特 殊 的 表 层 地 震 地 质 条 件 和 深 层 复 杂 地 质 结 构, 造 成 静 校 正 问 题 突 出 地 震 波 场 复 杂 地 震 资 料 信 噪 比 低 针 对 这 些 难 点 提 出 了 西 部 山 前 带 观 测 系 统 设 计 方 法, 即 基 于 真 实 地 表 的 综 合 模 型 和 叠 前 成 像 效 果 结 合 CRP 分 析 技 术 的 观 测 系 统 设 计 技 术, 利 用 该 技 术 在 哈 山 西 三 维 区 块 进 行 了 观 测 系 统 优 化 设 计, 获 得 了 较 好 的 资 料 效 果 关 键 词 : 山 前 带 ; 观 测 系 统 设 计 ; 叠 前 偏 移 ; 地 震 波 照 明 中 图 分 类 号 :P631.4 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1000-8918(2013)04-0675-06 山 前 复 杂 构 造 带 是 西 部 新 区 油 气 勘 探 的 主 攻 领 域 之 一 近 几 年 来, 中 国 石 化 在 准 噶 尔 盆 地 和 塔 里 木 盆 地 的 柴 窝 堡 米 泉 桑 株 等 区 块, 做 了 大 量 的 地 震 勘 探 技 术 攻 关 工 作 [1-2], 所 获 得 的 资 料 品 质 较 老 资 料 有 较 大 改 善, 基 本 能 够 反 映 山 前 带 的 构 造 特 征, 但 要 准 确 落 实 和 评 价 有 利 构 造 还 有 相 当 大 的 困 难 其 主 要 原 因 是 由 于 西 部 山 前 带 特 殊 的 表 层 地 震 地 质 条 件 和 深 层 复 杂 地 质 结 构, 造 成 地 震 波 场 复 杂 地 震 资 料 信 噪 比 低 山 前 带 地 震 资 料 信 噪 比 普 遍 低 的 原 因 除 了 地 震 数 据 处 理 因 素 外, 野 外 观 测 系 统 设 计 是 一 个 关 键 因 素 复 杂 山 前 带 不 同 地 区 构 造 样 式 千 差 万 别, 因 此 观 测 系 统 设 计 必 须 针 对 地 下 地 质 构 造 模 型 变 化 进 行 合 理 设 计 为 获 得 高 质 量 的 地 震 资 料, 针 对 山 前 带 的 复 杂 性, 笔 者 提 出 了 一 套 西 部 山 前 带 观 测 系 统 设 计 方 法 1 存 在 问 题 及 设 计 思 路 西 部 山 前 带 地 表 条 件 复 杂, 风 化 切 割 严 重 沟 谷 众 多 悬 崖 密 布 出 露 岩 性 多 变, 地 形 高 差 和 岩 性 变 化 剧 烈, 导 致 近 地 表 结 构 严 重 的 不 均 一 性, 地 层 速 度 在 纵 向 和 横 向 上 变 化 强 烈, 静 校 正 问 题 尤 其 突 出 ; 另 外 复 杂 山 前 带 地 震 资 料 中 面 波 多 次 折 射 波 侧 面 波 及 散 射 干 扰 异 常 发 育, 资 料 信 噪 比 极 低 ; 同 时 剧 烈 造 山 运 动 应 力 挤 压, 导 致 山 前 逆 冲 褶 皱 带 地 下 构 造 复 杂 形 成 高 陡 逆 冲 或 逆 掩 推 覆 构 造, 且 压 扭 断 裂 发 育, 地 层 重 叠 破 碎, 导 致 地 震 反 射 杂 乱 地 震 成 像 非 常 困 难 受 地 表 和 地 下 条 件 的 影 响, 西 部 山 前 带 地 区 观 测 系 统 设 计 难 点 众 多 : 一 是 地 形 起 伏 剧 烈, 地 层 倾 角 高 陡, 相 对 高 差 大, 激 发 点 和 接 收 点 很 难 准 确 到 位, 要 求 设 计 的 观 测 系 统 具 有 很 强 的 穿 越 山 地 环 境 的 能 力 ; 二 是 出 露 地 层 复 杂, 表 层 不 规 则 性 明 显, 静 校 正 问 题 尤 为 突 出 ; 三 是 由 于 推 覆 作 用 导 致 构 造 复 杂, 且 速 度 反 转, 带 来 反 射 信 息 正 确 归 位 困 难 因 此 在 观 测 系 统 设 计 中 我 们 加 强 了 针 对 这 三 个 方 面 的 分 析, 提 出 了 西 部 山 前 带 观 测 系 统 设 计 思 路 ( 图 1) 2 山 前 带 观 测 系 统 设 计 方 法 2.1 基 于 叠 前 成 像 效 果 的 观 测 系 统 参 数 分 析 叠 前 偏 移 对 观 测 系 统 有 着 较 强 的 依 赖 性, 属 性 好 的 观 测 系 统 可 以 有 效 提 高 叠 前 偏 移 成 像 效 果 [3-4] 笔 者 针 对 西 部 山 前 带 地 震 采 集 的 特 点 及 地 质 目 标, 提 出 了 一 套 基 于 叠 前 成 像 效 果 的 观 测 系 统 论 证 方 法 2.1.1 基 于 静 校 正 的 观 测 系 统 参 数 论 证 地 震 勘 探 静 校 正 工 作 的 好 坏, 直 接 影 响 地 震 剖 面 的 成 像 如 果 静 校 正 效 果 差, 资 料 无 法 同 相 叠 加, 振 幅 产 生 随 静 校 正 效 果 变 化 的 情 况, 信 噪 比 降 低, 采 集 痕 迹 加 重 静 校 正 量 求 取 的 精 度 不 仅 与 野 外 的 表 层 结 构 调 查 精 度 有 关, 还 与 采 集 时 使 用 的 观 测 系 统 的 属 性 有 关, 这 就 是 隐 藏 在 观 测 系 统 中 的 静 校 正 耦 合 问 题 在 地 层 倾 斜 和 炮 检 点 没 有 偏 离 原 设 计 位 置 的 收 稿 日 期 :2012-08-07

676 物 探 与 化 探 37 卷 [5] 情 况 下, 静 校 正 量 表 达 式 为 T ij =S i +R j +G k +M k r 2 s, (1) 式 中 :S i 为 第 i 个 炮 点 位 置 到 某 个 基 准 面 的 地 震 波 旅 行 时 差 ;R j 为 第 j 个 接 收 点 到 基 准 面 的 旅 行 时 差 ; G k 为 第 k 个 CDP 点 上 从 基 准 面 到 反 射 面 的 双 倍 旅 行 时 差 ;M k 为 第 k 个 CDP 点 上 沿 走 向 方 向 上 的 时 间 平 均 的 剩 余 动 校 正 系 数 ;r s =rsinβ,β 为 炮 检 距 的 方 位 角,r 为 炮 检 距 从 上 式 中 可 以 看 出, 炮 点 或 检 波 点 静 校 正 量 的 求 取 不 仅 与 炮 点 ( 或 检 波 点 ) 所 在 的 共 反 射 面 元 有 关, 而 且 还 和 该 炮 点 ( 或 检 波 点 ) 的 所 有 接 收 点 ( 或 炮 点 ) 有 关, 这 就 是 静 校 正 耦 合 问 题 要 提 高 静 校 正 量 的 计 算 精 度, 必 须 提 高 观 测 系 统 的 静 校 正 耦 合 性, 就 是 处 理 好 检 波 点 和 炮 点 的 耦 合 关 系, 避 免 出 现 空 洞 衡 量 求 解 炮 检 点 静 校 正 耦 合 的 尺 度, 就 是 分 析 设 计 的 观 测 系 统, 在 炮 线 和 接 收 线 滚 动 时, 炮 点 ( 或 检 波 点 ) 之 间 的 连 接 次 数 连 接 次 数 越 高, 说 明 耦 合 强 度 越 高, 越 有 利 于 对 静 校 正 的 求 解 解 决 静 校 正 耦 合 要 考 虑 三 维 炮 检 点 的 平 衡 在 三 维 观 测 系 统 设 计 中, 可 以 通 过 在 接 收 线 方 向 上 增 加 震 源 线, 以 及 在 震 源 线 方 向 增 加 接 收 线 或 者 采 用 多 重 复 接 收 排 列 的 方 法, 来 解 决 静 校 正 耦 合 问 题 观 测 系 统 静 校 正 耦 合 性 的 好 坏, 可 以 使 用 表 面 覆 盖 次 数 来 衡 量 表 面 覆 盖 次 数 是 指 以 某 一 炮 点 或 检 波 点 为 中 心, 以 排 列 片 偏 移 距 为 半 径 画 圆, 在 同 一 圆 上 的 接 收 点 或 炮 点 数, 称 为 该 炮 点 或 检 波 点 的 地 面 覆 盖 次 数 ( 图 2) 在 哈 山 西 三 维 设 计 中, 应 用 表 面 覆 盖 次 数 对 比 了 三 种 不 同 方 案 的 观 测 系 统 三 种 观 测 系 统 分 别 图 1 观 测 系 统 设 计 思 路 图 2 表 面 覆 盖 次 数 为 :14L3S 16L3S 18L3S( 图 3) 从 图 3a 中 可 以 看 出, 由 于 都 重 复 了 较 多 的 排 列, 三 种 观 测 系 统 检 波 点 地 面 覆 盖 次 数 差 别 不 大 ; 从 图 3b 炮 点 地 面 覆 盖 次 数 来 看,16L3S 的 观 测 系 统 略 好 2.1.2 基 于 速 度 分 析 的 观 测 系 统 参 数 论 证 速 度 分 析 在 处 理 过 程 中 至 关 重 要, 速 度 选 取 的 精 确 度 直 接 影 响 动 静 校 正, 继 而 影 响 叠 加 成 像 以 及 偏 移 归 位 由 于 观 测 系 统 炮 检 点 的 分 布 关 系, 面 元 内 的 炮 检 距 属 性 是 不 均 匀 分 布 的, 导 致 面 元 与 面 元 之 间 速 度 分 析 精 度 的 不 一 致, 均 匀 性 好 的 面 元 有 利 于 提 高 速 度 分 析 精 度, 炮 检 距 均 匀 性 不 好 的 面 元 不 利 于 速 度 分 析 通 过 建 立 简 单 的 地 质 模 型, 给 定 一 定 的 速 度 和 深 度, 通 过 速 度 扫 描 求 取 每 一 个 面 元 速 度 分 析 精 度, 得 到 速 度 分 析 精 度 的 平 面 图 它 可 以 用 来 分 析 全 区 速 度 分 析 精 度 的 差 异, 用 以 确 定 观 测 系 统 对 于 建 立 速 度 模 型 的 影 响 程 度 观 测 系 统 中 部 分 面 元 由 于 各 自 炮 检 距 属 性 的 不

4 期 卢 湘 鹏 : 西 部 山 前 带 观 测 系 统 设 计 方 法 677 2.1.3 基 于 叠 前 偏 移 成 像 的 观 测 系 统 参 数 分 析 双 聚 焦 方 法 是 一 种 面 向 特 定 勘 探 目 标 的 三 维 观 测 系 统 优 化 设 计 方 法, 它 可 以 定 量 预 测 地 震 成 像 的 空 间 分 辨 率 振 幅 精 度 和 AVP 特 性, 所 使 用 的 是 叠 前 偏 移 处 理 理 论, 将 检 波 点 记 录 和 炮 点 记 录 分 别 向 目 标 成 像 点 聚 焦, 分 析 聚 焦 成 像 效 果 [6] 通 过 分 析 哈 山 西 三 种 方 案 的 观 测 系 统 ( 图 5), 认 为 16L3S 观 测 系 统 主 瓣 能 量 聚 焦 性 较 好, 旁 瓣 较 另 外 两 种 观 测 系 统 小, 因 此 这 种 观 测 系 统 对 目 标 层 的 断 点 成 像 更 加 有 利, 对 叠 前 偏 移 成 像 效 果 更 好 a 偏 移 距 与 检 波 点 地 面 覆 盖 次 数 ;b 偏 移 距 与 炮 点 地 面 覆 盖 次 数 图 3 三 种 观 测 系 统 的 地 面 覆 盖 次 数 同, 导 致 各 个 面 元 针 对 同 一 个 地 质 目 标 所 分 析 出 来 的 速 度 谱 是 不 一 样 的 利 用 这 样 的 方 法, 通 过 分 析 各 个 观 测 系 统 对 目 标 层 的 速 度 分 析 痕 迹, 对 比 优 选 出 最 适 合 于 速 度 分 析 的 观 测 系 统 在 哈 山 西 三 维 设 计 中 应 用 上 述 方 法 对 比 了 三 种 方 案 的 观 测 系 统, 从 图 4 分 析 认 为,16L3S 观 测 系 统 面 元 属 性 较 好, 速 度 分 析 痕 迹 较 小, 有 利 于 速 度 分 析 及 速 度 模 型 的 建 立 a 14L3S(25 50);b 16L3S(25 50);c 18L3S(25 50) 图 4 三 种 不 同 观 测 系 统 的 速 度 分 析 痕 迹 图 5 三 种 不 同 观 测 系 统 的 叠 前 偏 移 响 应 分 析 2.2 复 杂 地 质 目 标 的 地 震 波 传 播 规 律 及 能 量 分 布 根 据 惠 更 斯 原 理, 地 震 波 传 播 到 地 层 界 面 时, 界 面 的 每 个 点 都 会 发 生 绕 射, 将 一 部 分 地 震 波 反 射 回 地 面 如 果 要 得 到 比 较 强 的 地 层 反 射 波, 需 要 找 到 最 佳 的 炮 点 和 接 收 点 位 置 炮 点 最 佳 位 置 是 在 地 面 激 发 目 标 层 段 接 收 能 量 最 强 的 激 发 位 置, 接 收 点 最 佳 位 置 为 目 标 层 段 反 射 回 地 震 波 在 地 面 接 收 能 量 最 强 的 接 收 位 置 由 此 将 地 震 照 明 度 分 解 为 炮 点 对 目 标 地 层 的 照 明 度 和 目 标 地 层 对 检 波 器 的 照 明 度 数 值 模 拟 与 照 明 分 析 能 对 逆 掩 推 覆 构 造 中 地 震 波 传 播 提 供 认 识, 从 宏 观 上 给 观 测 系 统 设 计 提 供 指 导 地 质 构 造 模 式 不 清 楚, 逆 掩 推 覆 构 造 式 样 复 杂, 需 要 使 用 波 动 理 论 来 描 述 波 的 传 播, 以 及 弹 性 波 模 型 来 刻 画 复 杂 介 质 中 地 震 波 的 一 些 复 杂 传 播 现 象

678 物 探 与 化 探 37 卷 运 用 波 场 照 明 正 演 技 术 进 行 观 测 系 统 设 计, 可 以 基 于 地 质 模 型, 运 用 不 同 地 段 激 发 的 模 拟 单 炮 记 录 或 多 炮 模 拟 合 成 炮 集 记 录 比 较 不 同 地 段 所 获 取 目 标 体 波 场 的 强 弱, 进 而 确 定 不 同 地 段 的 炮 点 分 布, 指 导 野 外 炮 点 设 计, 优 化 观 测 系 统 设 计 [7-10] 图 6a 为 充 分 利 用 以 往 地 震 地 质 等 资 料 建 立 的 哈 山 西 地 质 模 型, 对 哈 山 西 模 型 进 行 照 明 度 分 析, 计 算 出 地 面 能 量 分 布 ( 图 6b), 从 而 确 定 最 佳 的 加 密 炮 范 围 ( 图 6c) 应 用 上 述 方 法 确 定 了 在 哈 山 南 北 两 翼 进 行 炮 点 加 密, 取 得 了 较 好 的 资 料 效 果, 有 效 地 改 善 了 哈 山 构 造 南 斜 坡 带 的 成 像 从 图 7 中 可 以 看 出,CRP 覆 盖 次 数 得 到 了 很 好 的 补 偿, 剖 面 信 噪 比 也 得 到 了 提 高 2.3 复 杂 地 表 和 地 质 条 件 下 的 观 测 系 统 CRP 面 元 属 性 分 析 通 过 射 线 追 踪 模 拟 可 以 分 析 目 标 层 位 的 CRP 属 性, 用 以 评 价 三 维 观 测 系 统 以 往 采 用 的 射 线 追 踪 是 基 于 水 平 地 表 的, 这 在 地 表 高 程 变 化 不 太 大 的 地 方 比 较 适 用, 而 在 西 部 山 前 带 地 区 地 表 高 程 变 化 大 的 地 方, 这 种 情 况 下 是 否 适 用? 如 图 8 所 示, 在 水 平 地 表 时, 反 射 点 是 A 点, 而 炮 点 与 检 波 点 不 在 同 一 水 平 面 时, 即 高 差 较 大 时, 反 射 点 移 动 到 了 B 点, 所 以 在 西 部 山 前 带 地 区 以 往 采 用 的 基 于 水 平 地 表 的 CRP 分 析 已 经 不 再 合 适, 必 须 按 照 实 际 地 表 情 况 建 立 地 质 模 型 才 能 正 确 地 分 析 CRP 属 性 a 哈 山 西 地 质 模 型 ;b 地 面 能 量 分 布 曲 线 ;c 加 密 后 的 地 下 照 明 强 度 图 6 利 用 照 明 度 分 析 确 定 最 佳 加 密 炮 范 围 图 7 哈 山 构 造 南 斜 坡 带 加 密 前 后 的 CRP 覆 盖 次 数 和 剖 面 对 比

４期 卢湘鹏 西部山前带观测系统设计方法 ６７９ 图 ８ 反射点受不同地表影响情况分析 图 ９对比了哈山西三种不同方案的观测系统 ＣＲＰ面元属性 从图中可以看出 １６Ｌ３Ｓ的 ＣＲＰ面元 属性要优于其他两种观测系统 低覆盖次数范围最 小 ３ 应用效果 在２ ０１ ０年哈山西工区设计中应用了上述西部 ６Ｌ３Ｓ 山前带观测系统设计方法 最终确定了采用 １ 的观测系统 取得了良好的资料效果 图 １ ０为哈山 西区块新老剖面的对比 可以看出 新采集资料较老 资料整体信噪比有提高 反射信息丰富 波组特征清 晰 推覆面下面隐伏构造形态完整 成像效果好 ａ １ ４Ｌ３Ｓ ２ ５ ５ ０ ｂ １ ６Ｌ３Ｓ ２５ ５０ ｃ １８Ｌ３Ｓ ２ ５ ５ ０ 图 ９ 三种不同观测系统的 ＣＲＰ面元属性对比 ａ 二维老剖面 ｂ 对应的三维新剖面 图１ ０ 哈山西新老剖面对比

680 物 探 与 化 探 37 卷 4 结 论 西 部 复 杂 山 前 带 由 于 受 本 身 的 地 震 地 质 条 件 的 影 响, 使 得 地 震 资 料 信 噪 比 低, 静 校 正 问 题 突 出, 成 像 非 常 困 难 对 于 野 外 采 集 工 作, 选 择 合 理 的 观 测 系 统 是 获 得 高 质 量 地 震 数 据 体 的 前 提 我 们 认 为 观 测 系 统 不 仅 要 有 较 强 的 穿 越 山 前 大 起 伏 地 表 的 能 力, 而 且 还 应 在 考 虑 处 理 能 力 的 前 提 下 改 善 资 料 信 噪 比, 即 采 集 到 的 地 震 数 据 必 须 能 被 后 续 处 理 所 能 有 效 利 用 并 满 足 处 理 需 要 笔 者 提 出 的 基 于 真 实 地 表 的 综 合 模 型 和 叠 前 成 像 效 果 及 结 合 CRP 分 析 技 术 的 观 测 系 统 设 计 方 法, 对 于 提 高 西 部 山 前 带 构 造 复 杂 区 成 像 精 度 具 有 重 要 意 义 从 应 用 效 果 来 看, 整 个 地 震 剖 面 成 像 质 量 有 比 较 大 的 提 高, 推 覆 面 下 隐 伏 构 造 形 态 完 整, 成 像 效 果 好 参 考 文 献 : [1] 赵 军 国, 宋 玉 龙, 魏 福 吉, 等. 山 前 带 地 震 采 集 技 术 研 究 新 疆 和 田 桑 株 地 区 采 集 实 例 [J]. 石 油 物 探,2003,42(2):224-228,236 [2] 王 咸 彬. 西 部 复 杂 山 地 地 震 勘 探 关 键 技 术 应 用 研 究 [D]. 成 都 : 成 都 理 工 大 学,2011 [3] 姚 江, 徐 雷 良. 基 于 叠 前 偏 移 的 观 测 系 统 优 化 设 计 及 应 用 效 果 [J]. 石 油 物 探,2011,50(6):589-594 [4] 秦 广 胜, 蔡 其 新, 汪 功 怀, 等. 基 于 叠 前 成 像 的 三 维 地 震 观 测 系 统 设 计 [J]. 地 球 物 理 学 进 展,2010,25(1):238-248 [5] 阎 世 信, 谢 文 导. 三 维 地 震 观 测 方 式 应 用 的 几 点 认 识 [J]. 石 油 地 球 物 理 勘 探,1998,33(6):787-795 [6] 狄 帮 让, 王 长 春, 顾 培 成, 等. 三 维 观 测 系 统 优 化 设 计 的 双 聚 焦 方 法 [J]. 石 油 地 球 物 理 勘 探,2003,38(5):463-469 [7] 赵 殿 栋, 郭 建, 王 咸 彬, 等. 基 于 模 型 面 向 目 标 的 观 测 系 统 优 化 设 计 技 术 [J]. 中 国 西 部 油 气 地 质,2006,2(2):119-122 [8] 董 良 国, 吴 晓 丰, 唐 海 忠, 等. 逆 掩 推 覆 构 造 的 地 震 波 照 明 与 观 测 系 统 优 化 [J]. 石 油 物 探,2006,45(1):40-47 [9] 李 万 万. 基 于 波 动 方 程 正 演 的 地 震 观 测 系 统 设 计 [J]. 石 油 地 球 物 理 勘 探,2008,43(2):134-141 [10] 朱 金 平, 董 国 良, 程 玖 兵. 基 于 地 震 照 明 面 向 勘 探 目 标 的 三 维 观 测 系 统 优 化 设 计 [J]. 石 油 地 球 物 理 勘 探,2011,46(3):339-348 THEDESIGNMETHODSFORSEISMICGEOMETRY INTHEPIEDMONTBELTOFWESTERNCHINA LUXiang peng (GeophysicalExplorationandDevelopmentCompany,ShengliPetroleumAdministration,SINOPEC,Dongying 257086,China) Abstract:ThecomplicatedpiedmontbeltisthemainfieldforoilandgasexplorationinnewexplorationregionsofWestChina.The particularsurfacegeologicalconditionsandcomplicateddeepgeologicalstructuresoftheseregionscauseoutstandingproblemssuchas staticcorection,complexseismicwavefieldandlowsnrseismicdata.aimedatsolvingthesedificulties,thispaperputsforwardthe designofseismicgeometryinwesternpiedmontbelt,whichisbasedonthecomprehensiverealsurfacemodelwithpre stackimaging efectincombinationwiththedesigntechnologyfortheobservationsystem ofcrpanalysistechnology.thistechnologywasusedin Hashan3Dblockforoptimizationdesignoftheobservationsystem,withfairlygoodresultsobtained. Keywords:piedmontbelt;designofseismicgeometry;prestackmigration;iluminationofseismicwaves 作 者 简 介 : 卢 湘 鹏 (1979-), 女, 工 程 师,1999 年 毕 业 于 广 东 石 油 学 校, 现 在 胜 利 油 田 物 探 公 司 地 震 勘 探 研 究 所 从 事 物 探 方 法 研 究 工 作