檢震技術(shù)論文：海上檢震技術(shù)在深水區(qū)的運用
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本文作者：謝玉洪李列袁全社作者單位：中海石油（中國）有限公司湛江分公司
海上檢震空變地震采集技術(shù)是一種寬頻地震勘探方法。在常規(guī)拖纜地震采集中，為避免虛反射影響，又要取得較寬頻帶地震資料，必須選擇較淺的震源和拖纜沉放深度，這樣勢必造成低頻成分相對較弱，對中深層成像不利。而采用震檢空變海上地震采集技術(shù)卻能在一定程度上克服上述兩者不能兼顧的矛盾。
1觀測系統(tǒng)
本次采集試驗的主要目的是改善中深層成像。采用的震源和檢波器／拖纜空變采集試驗觀測系統(tǒng)如圖2所示，三條拖纜沉放深度分別為5，17和23m，每條拖纜長度7000m，采用4子陣列組合震源，分6m和12m兩層沉放，震源陣列總?cè)萘繛?780in3，兩層震源子陣列采取延遲方式激發(fā)。實際作業(yè)時，為準(zhǔn)確確定檢波點位置，在接收拖纜的兩側(cè)200m處分別拖帶兩條7000m定位拖纜。
2震源空變激發(fā)
受海平面虛反射影響，震源沉放深度不同，震源子波頻譜也不一樣。經(jīng)過嚴(yán)格的采集設(shè)計和試驗，確定子陣列震源的沉放深度。以雙震源為例，沉放6m子陣列震源激發(fā)的子波可展寬有效頻帶，沉放12m子陣列震源激發(fā)的子波可增強(qiáng)低頻端，空變（沉放6m＋沉放12m）子陣列震源延遲激發(fā)形成的疊加震源子波綜合了兩個子陣列各自的優(yōu)勢，不僅拓寬了震源子波頻帶，而且豐富了低頻成分（5～20Hz），如圖3所示。其主脈沖疊加而虛反射不疊加（圖4a、圖4b），主脈沖能量遠(yuǎn)大于虛反射能量（圖4c、圖4d），因此有利于提高中深層地震資料分辨率。
3檢波器／拖纜空變接收
常規(guī)海上地震數(shù)據(jù)采集的拖纜沉放于海面以下某個特定深度，這樣必然受到海平面虛反射的影響。檢波器／拖纜空變就是將多條拖纜沉放于不同深度，就可以減弱虛反射的影響。以三條拖纜為例，相對而言，沉放5m深度的拖纜記錄的地震資料頻帶相對較寬，17m和23m拖纜側(cè)重記錄中低頻信息。圖5是瓊東南盆地深水區(qū)一條采集試驗測線上某炮三條不同沉放深度拖纜接收到的炮集記錄頻譜對比。從中可看出：沉放5m深度拖纜接收到的地震波頻譜主頻較高，但低頻相對不足；沉放17m深度拖纜接收到的地震波主頻約為27Hz，低頻能量顯著增強(qiáng)，受拖纜虛反射（陷波點約為44Hz）濾波效應(yīng)影響，高頻成分缺失，頻帶變窄；沉放23m深度拖纜接收的地震信號主頻更低，約為20Hz，頻帶更窄（陷波點約32Hz），低頻成分及其能量稍強(qiáng)于沉放17m深度的拖纜。
寬頻地震數(shù)據(jù)處理
利用檢震空變技術(shù)采集的地震數(shù)據(jù)中不同沉放深度拖纜接收的地震信號的頻譜差異較大，此次瓊東南盆地深水區(qū)地震采集試驗的一個重要任務(wù)，即是實現(xiàn)不同沉放深度拖纜地震信號的相互補充，以達(dá)到拓展頻帶的目的。在地震數(shù)據(jù)處理過程中，始終以相對保幅保真為原則，采用多域組合衰減技術(shù)壓制噪聲、應(yīng)用SRME和Radon串聯(lián)組合壓制多次波、高精度Radon壓制剩余多次波，利用高密度速度分析和Kirchhoff疊前時間偏移成像技術(shù)以保證地層、斷層可靠歸位。檢震空變法采集的地震數(shù)據(jù)與常規(guī)海上拖纜采集數(shù)據(jù)的處理方法差異主要體現(xiàn)在與采集參數(shù)相關(guān)的一些處理步驟上，如地震子波處理、不同深度拖纜地震數(shù)據(jù)合并處理等。
1子波處理—子波零相位化
采用震源空變可使震源低頻能量得到明顯改善，但深度不等的拖纜接收到的地震子波也會受沉放深度的影響，其頻譜差異較大。要實現(xiàn)深度不等拖纜的數(shù)據(jù)合并拓展頻帶，須進(jìn)行子波歸一化處理，包括子波整形、氣泡壓制、子波零相位化處理等。圖6展示了檢波器／拖纜空變接收到的地震波經(jīng)深度校正后子波形態(tài)的差異（綠色框范圍內(nèi)）。隨著拖纜沉放加深，虛反射與地震反射波的時差逐漸增大，兩者疊加后的復(fù)合子波旁瓣增大，同一地質(zhì)界面的地震反射波變得相對復(fù)雜。瓊東南盆地深水區(qū)地震采集試驗每炮均接收各個子陣列的近源子波，利用近源子波對遠(yuǎn)場子波進(jìn)行整形，可消除炮與炮之間的子波差異（圖7），再進(jìn)行確定性子波反褶積即能去除氣泡效應(yīng)。針對不同拖纜數(shù)據(jù)設(shè)計濾波因子，進(jìn)行零相位化處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)歸一化（圖8），可為數(shù)據(jù)合并處理奠定基礎(chǔ)。
2檢波器／拖纜空變數(shù)據(jù)合并
本次地震數(shù)據(jù)采集試驗采用三層接收拖纜，其中5m拖纜沉放較淺，富含寬頻帶信息，17m和23m拖纜沉放相對較深，能量主要集中于低頻段。因此，合并時充分利用深纜的低頻信息，以增強(qiáng)淺纜的低頻成分，即所謂“低頻增強(qiáng)合并處理”方法，其主要流程如圖9所示。由于存在虛反射的濾波效應(yīng)，因此應(yīng)用低頻增強(qiáng)合并處理的目的是利用深層拖纜的低頻成分補充淺層拖纜低頻信息。即是通過壓制氣泡、消除拖纜虛反射，提高低頻成分的信噪比，再利用子波零相位化處理提高分辨率，進(jìn)而為數(shù)據(jù)疊加合并提供保證?？兆儥z波器／拖纜的數(shù)據(jù)合并是基于波場分離方法，此項處理可消除拖纜虛反射影響，并取得寬頻帶地震數(shù)據(jù)［7］。本次試驗采用的去除虛反射技術(shù)是一種優(yōu)化波場分離技術(shù)，充分考慮了不同沉放深度檢波器／拖纜地震信號噪聲水平的差異，在最小二乘法準(zhǔn)則下壓制虛反射，以實現(xiàn)噪聲最小化［9］。利用輸入數(shù)據(jù)的噪聲響應(yīng)水平來平衡數(shù)據(jù)輸入，使得合并后的寬頻地震數(shù)據(jù)具有最佳的信噪比。從圖10可看出：與常規(guī)拖纜法相比，檢波器／拖纜空變合并處理地震數(shù)據(jù)的頻譜得到拓寬；低頻增強(qiáng)合并處理后，低頻能量增強(qiáng)效果明顯；高頻端基本保持了5m沉放深度拖纜接收到的信息；因陷波點位置不同，5m和23m沉放深度拖纜接收的資料合并后，23m沉放深度拖纜地震信號缺失的頻率成分得到補充，最終頻譜也得到拓寬；能量方面保持了各纜的優(yōu)勢。因此，合并處理對于中深層分辨率的提高和地震反射能量的增強(qiáng)都非常有益。
寬頻地震資料處理效果分析
1地震數(shù)據(jù)合并處理效果
圖11展示了瓊東南盆地深水區(qū)應(yīng)用檢震空變技術(shù)采集的一條測線地震數(shù)據(jù)的處理效果，從中可見5m沉放深度拖纜接收的地震數(shù)據(jù)的淺層頻率較高，因低頻成分相對欠缺，剖面整體信噪比較低，中深層地震反射能量較弱，同相軸連續(xù)性較差，凹陷內(nèi)幕細(xì)節(jié)較模糊；5m＋23m沉放深度的低頻增強(qiáng)合并處理剖面（圖11b）上的整體信噪比明顯改善，中深層頻帶較寬，地震反射能量增強(qiáng)，凹陷內(nèi)部地層及構(gòu)造較清晰；17m＋23m沉放深度的合并處理剖面上（圖11c），中深層頻率成分較5m沉放深度拖纜數(shù)據(jù)豐富，反射能量也較強(qiáng)。由于高頻衰減效應(yīng)，在中深層中低頻能量較強(qiáng)，5m＋23m沉放深度與17m＋23m沉放深度時的低頻部分相差不大，兩者的頻率變化和地震反射能量特征均較接近。
2與常規(guī)地震資料效果對比
本次試驗中還比較了檢震空變采集處理技術(shù)與常規(guī)采集處理技術(shù)對中深層地震資料品質(zhì)的改善效果。圖12a為瓊東南盆地深水區(qū)應(yīng)用檢震空變采集技術(shù)和合并處理技術(shù)獲得的成果剖面，圖12b為同一位置采用常規(guī)地震勘探技術(shù)得到的地震剖面。從中可看出，相對于常規(guī)地震資料，應(yīng)用檢震空變采集技術(shù)所獲剖面在中深層資料品質(zhì)改善明顯。具體表現(xiàn)在：信噪比顯著提高，頻帶拓寬，有效地震反射能量增強(qiáng)，連續(xù)性改善，波組特征清晰，基底成像質(zhì)量更好，10000ms深處的莫霍面清晰可見。
結(jié)論與展望
本文的主要結(jié)論有：（1）震源空變延時激發(fā)形成的震源子波有利于壓制震源虛反射，試驗結(jié)果表明這種方式激發(fā)的地震波的穿透能力增強(qiáng)，所獲資料的中深層反射能量得以提高；（2）檢波器／拖纜空變方式接收的地震反射波頻譜陷波點不同，相互合并彌補了頻率缺失，拓寬了有效反射波的頻帶；（3）利用零相位化及低頻增強(qiáng)等檢震空變數(shù)據(jù)合并處理的關(guān)鍵技術(shù)，拓寬了資料的有效頻帶，改善了信噪比，提高了分辨率。檢震空變地震勘探技術(shù)的試驗成功，可為今后多級檢震空變（如立體震源、立體檢波器）隨機(jī)延時激發(fā)和接收地震采集及其處理技術(shù)的深化研究，奠定了良好的基礎(chǔ)。下一步應(yīng)加強(qiáng)多級檢震空變地震勘探技術(shù)的成果質(zhì)量控制、施工效率和成本的分析與研究，進(jìn)一步提高該項技術(shù)的適用性。
