利用虛反射界面確定激發(fā)深度方法研究

摘要：隨著地震勘探區(qū)域地表條件復(fù)雜化，確定最佳激發(fā)因素越來越困難。本文闡述了利用微測井資料確定虛反射界面的具體方法，分析了復(fù)雜地表條件下虛反射界面對地震波激發(fā)的影響，建立了利用虛反射界面確定最佳激發(fā)井深的經(jīng)驗法則，經(jīng)實際應(yīng)用獲得了良好的效果，地震資料的品質(zhì)得到明顯改善。

關(guān)鍵詞：虛反射界面 激發(fā)深度 微測井高速層 地震子波

一、引言

隨著地震勘探技術(shù)的飛速發(fā)展，對地震勘探精度的要求也越來越高。就地震資料采集而言，為了最大限度地提高資料信噪比、分辨率及保真度，施工因素選擇應(yīng)盡可能做到準確化、精細化。

在地震資料采集中，激發(fā)參數(shù)的選擇對保證地震資料品質(zhì)至關(guān)重要。其中激發(fā)深度的選擇更是關(guān)鍵。通常激發(fā)深度選擇是在表層調(diào)查之后通過試驗，一般在潛水面以下并避開虛反射干擾。已有的研究表明，激發(fā)點距虛反射界面距離越大，虛反射對高頻信號影響越明顯。只有在虛反射界面以下且距虛反射界面較近時，方可得到具有較高頻率和較大頻寬的地震記錄。但為了提高下傳能量必須考慮爆炸半徑等因素，同時出于避免破壞潛水面等環(huán)保問題，爆炸點距虛反射界面的距離并非越近越好。同時由于表層條件的復(fù)雜，常常存在多個虛反射界面，使得最佳激發(fā)深度的選擇更加困難。

二、虛反射界面的測定方法

1 利用雙井微測井測定虛反射界面

在表層調(diào)查方法中，雙井微測井確定虛反射界面最直觀、最準確。虛反射波與直達波的交點所對應(yīng)的深度就是虛反射界面位置。虛反射波與直達波的交點在橫坐標上的投影即為虛反射界面的位置。但虛反射界面有的是單一的，有的則表現(xiàn)為多個界面。

2 利用單井微測井及潛水面調(diào)查測定虛反射界面

在表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜情形下單井微測井反映存在兩個或多個虛反射界面，但二者確定的虛反射界面方法基本一致。虛反射界面的強弱主要是通過上、下介質(zhì)的波阻抗差異大小決定的，當上、下介質(zhì)的密度差異相對較小，其強弱程度可以簡單近似為由速度差異決定的。速度差越大，則產(chǎn)生的虛反射波越強，反之，速度差越小，則產(chǎn)生的虛反射波越弱。

三、地震虛反射界面的影響分析

呂公河(2002)研究指出：在虛反射界面下方產(chǎn)生的地震子波是下行一次波與虛反射波疊合的結(jié)果，二者時差大小與激發(fā)子波的頻率和能量有直接關(guān)系。地震波激發(fā)效果與虛反射界面的反射系數(shù)、表層衰減強度以及震源距虛反射界面距離有關(guān)。但事實上反射系數(shù)為正的情況更為普遍。一般在高速層內(nèi)激發(fā)，高速層頂面就是正反射系數(shù)的虛反射界面。李套山等討論了虛反射的理論時距曲線特點、信息的采集方法，也指出了虛反射的存在對地震信號具有低頻響應(yīng)影響，但不夠直觀。

為了更直觀地反映虛反射對地震信號的影響，筆者設(shè)計了一個虛反射界面模型，利用激發(fā)井深模擬軟件(DMOEs)對地震子波的激發(fā)效果進行了模擬。從結(jié)果不難看出，虛反射對地震子波的影響非常明顯。隨激發(fā)深度的增加，虛反射對地震子波波形畸變越嚴重，地震波主頻和頻寬顯著下降，但子波能量略有增強。直到激發(fā)點與虛反射面之間的距離大于子波半渡長時，虛反射才基本不影響子波形狀。由此可知，虛反射面對激發(fā)井深的選擇是很重要的，應(yīng)加以利用。

四、用虛反射界面選擇最佳激發(fā)井深的方法

要想采集優(yōu)質(zhì)地震資料，必須先獲得優(yōu)質(zhì)的震源子渡，同時盡量減少虛反射影響。下面對2008年松遼盆地某三維工區(qū)兩個具有代表性的微測井點進行分析，闡述利用虛反射界面選擇井深的方法。

1 單一強虛反射界面

當表層結(jié)構(gòu)簡單只有一個強虛反射界面，從單炮地震記錄來看，在第一高速層頂面以下3～4m處激發(fā)效果最好。當距離過大時，有效波與虛反射疊加后對高頻成分影響最大，導(dǎo)致記錄品質(zhì)最差。在第二高速層中的激發(fā)效果介于前兩者之間。但由于三個高速層之間速度比較接近，而低速帶和第一高速層速度差異又很大，因此，在最佳井深設(shè)計過程中可將其視為包含一個低速層和一個高速層的雙層結(jié)構(gòu)對待。

2 兩個或多個強虛反射界面

當存在兩個虛反射界面時，相應(yīng)的表層介質(zhì)表現(xiàn)為多層結(jié)構(gòu)。出于減小震源產(chǎn)生的次聲干擾以及虛反射界面影響的考慮，最佳井深應(yīng)選擇既要最大限度地減小主要虛反射界面對激發(fā)效果的影響，又能夠保證不炸穿次要虛反射界面，避免了次生干擾的產(chǎn)生。從記錄可以看出，在不同虛反射界面處激發(fā)的單炮記錄品質(zhì)較好。這說明采用雙井微側(cè)井資料確定虛反射界面位置的準確性，利用虛反射界面進行最佳激發(fā)井深的設(shè)計是非常實用的。

對表層結(jié)構(gòu)為多層時激發(fā)深度的選擇可按照如下原則進行：

(1)結(jié)合臨近點表層結(jié)構(gòu)，綜合考察速度、巖性、厚度等地震、地質(zhì)信息，選擇穩(wěn)定的高速層界面，

(2)當?shù)谝桓咚賹雍穸认鄬^大時，在第一高速層虛反射界面以下激發(fā)；當厚度相對較小且與第二高速層速度差別較大時，在第二高速層虛反射界面以下激發(fā)較為合適。

(3)當確定了需要保護的地震信號的最高頻率后，虛反射波與一次波之間的時差應(yīng)不超過1／4周期。

五、應(yīng)用實例

在松遼盆地某三維工區(qū)應(yīng)用效果證明了該方法的科學(xué)性。該區(qū)地表物性差異很大，通過合理的微測井解釋、精細的井深設(shè)計和嚴格的施工質(zhì)量控制，獲得了非常理想的采集效果。與相鄰工區(qū)相同位置以往剖面相比較，不僅縱、橫向分辨率明顯提高。而且淺、中、深層地震波特征明顯且信息豐富。淺層同相軸能量適中且連續(xù)性更好，中層反射波組層間信息豐富、波組特征明顯、斷點清晰。深層反射能量較強，振幅均衡、且一致性較好。

六、幾點認識

利用微測井資料不僅解決了精確井深設(shè)計的技術(shù)問題，而且減少了試驗，節(jié)約了成本，提高了效益。

(1)激發(fā)點距虛反射界面越近激發(fā)地震子波的頻帶越寬。從保護分辨率考慮，為保證有效波與虛反射的良好疊加，爆炸點距虛反射界面的距離不可過大，但從降低爆炸震源次生干擾，增加下傳能量，提高資料信噪比以及保護環(huán)境等考慮，最佳激發(fā)點位置應(yīng)選在虛反射界面以下且至少應(yīng)大于爆炸半徑，

(2)在表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜地區(qū)，采用雙井微測井資料確定最佳激發(fā)深度優(yōu)干常規(guī)的基于單點試驗記錄選擇最佳激發(fā)深度的方法。

(3)合理利用虛反射界面信息是精細井深設(shè)計的前提。適當增加雙井微測井數(shù)量、提高微測井資料解釋精度，不僅可以大大提高最佳井深選擇的精度，而且可減少試驗點，提高效率，節(jié)約成本。

(4)井深設(shè)計應(yīng)以較強虛反射界面為主，以弱界面為輔，同時綜合考慮強虛反射界面以下介質(zhì)的速度、巖性等因素的影響。

參考文獻

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