毛里塔尼亞T a 1區塊可控震源參數優選

袁靜華 于冬梅 孔尕國 王永平

(中石化石油工程地球物理有限公司 中原分公司，河南 濮陽457001)

0 引言

可控震源的應用已成為地震勘探的主要激發方式，能夠使用于不同地表環境，可以有效控制輸出所需的地震子波，頻帶范圍和激發能量。可控震源相對于炸藥，具有低成本投入、施工效率高、高安全性和環保等特點。毛里塔尼亞地處西非撒哈拉沙漠，其Ta1區塊屬于山地地形，地表有大量的火山巖和沉積巖出露，主要是砂巖和泥質砂巖，巨石和礫石大面積分布，部分地表被沙漠覆蓋[1]。地形上是北部高南部低，山地呈臺階狀分布。根據甲方要求，在該地區采用可控震源施工，施工參數根據其具體的試驗結果確定。在該地區針對性的先做了點試驗，根據點試驗結果確定線試驗內容，最終確定最佳的采集參數。

1 可控震源工作方式

可控震源勘探原理是通過所使用的電子箱體控制平板產生連續震動信號，將能量分散的傳送給大地，然后用數學相關的方法把分散的能量集中起來，通過數據接收和疊加，最終獲得與炸藥記錄相當的地震資料。可控震源是一種機械裝置，由計算機中的固定程序來產生需要的掃描頻率信號，通過推動振動器振動向地下發射延續時間較長的振動信號，作為激發源來產生地震波[2]。可控震源可以

有效的控制了激發的地震信號的能量和頻率等要素，并且在信號的激發過程中使產生的地震信號具有可調節性[3]。其理論上產生連續震動的地震波為線性的正弦信號[4]：

根據Lansely的研究結果，可控震源的信噪比與掃描長度、震源臺數、震源出力和掃描次數的關系如下[5]：

其中：NVIBS為震源的組合臺數；

FGF為地面出力；

NSWPS每臺震源的掃描次數；

LSWPLENG掃描長度。

BW震源的掃描帶寬

在實際生產中，主要考慮目的層的埋藏深度和所得資料的信噪比，必須有足夠的掃描時間提高激發的能量，震源激發應必須具有足夠的掃描長度，同時還可以利用增加掃描長度，使目的層的反射波可以避開震源產生的諧振干擾。震源掃描長度的延長可以增加反射信號的能量，提高信噪比。

可控震源激發的一個延續時間的掃描信號，即所稱的震源掃描長度[6]。由于可控震源產生的地震記錄是地震信號的數學運算過程，是個信號相關過程，隨著掃描長度的增加，最大相關值也迅速增加，相關的效果越好，其獲得的信噪比也相應提高。在連續震源掃描信號進行過數學相關，也可以避免一些背景噪音的影響，并且多次掃描疊加可以消除隨機干擾，并能有效地壓制線性干擾波，獲得信噪比較高的地震資料[7]。

掃描頻率的選擇包括起始掃描頻率和終了掃描頻率，主要考慮地下深層目的層的頻率響應，工區內的強干擾以及相關子波的清晰度和分辨率，避開強面波干擾，提高資料信噪比。

震源掃描方式利用變頻掃描方式可以壓制子波邊葉，提高子波清晰度；同時利用變頻掃描方式可以對所得資料有效信號頻譜特征進行補償。

可控震源組合方式。可控震源組合方式與炸藥組合方式相同，主要目的是增加激發能量和壓制干擾波。增加可控震源組合臺數，可以有效提高地震波反射能量，壓制干擾波。

可控震源的震動次數，根據垂直疊加原理可以壓制不規則噪音，在震動臺次選擇時，不僅要考慮壓制干擾、提高信噪比，而且還要考慮激發能量和地震波動態范圍對目的層反射波記錄精度的影響。

2 點試驗內容

該區塊，甲方只有重力和航磁勘探資料，沒有地震勘探，臨近區塊有Total早期地震勘探資料可以借鑒。根據現有資料情況，確定試驗方案，主要針對內容，震源組合方式，組合距，掃描長度，掃描頻率，掃描次數，掃描方式，出力。具體試驗內容見表1。

表1 點試驗項目列表

根據點試驗結果分析，首先確認采用定點震動、4臺震源、掃描長度12s、出力75、掃描頻率6-72Hz、線性掃描的激發參數進行線試驗。觀測系統采用25米道距、25米炮距、480道接收的方式采集。線試驗主要確定震源掃描次數。

3 線試驗參數

毛里塔尼亞Ta1區塊，根據點試驗結果，可控震源的激發參數主要針對掃描長度和組合方式，進行線試驗參數安排，線試驗方案使用相關后數據，且掃描一次記錄一次數據，累計掃描3次，不進行Sercel428xl地震儀器自動疊加。對掃描方式使用變換相位的方法施工，第一次掃描采用0相位，第二次采用180相位，第三次采用0相位。累計生產140個炮點，獲得420個地震記錄文件，對所獲取的地震數據進過現場處理和詳細的數據分析，不同掃描的數據做垂直疊加合成單炮，根據垂直疊加理論，在疊加次數n的線性增加的同時，有效信號相對于干擾信號增加了倍。確定適用的生產激發參數。圖1為掃描次數單炮和頻譜分析對比，從單炮的頻譜分析，2次掃描的0相位資料，在能量上比1次掃描的0相位記錄要好；在頻率上，1次掃描的0相位記錄上諧波明顯，而2次掃描的0相位資料壓制了高頻段的諧波；在能量和頻譜上，2次掃描的0相位都比2次掃描的0和180相位要好；3次掃描的能量最強。綜合考慮生產因素，采用2次掃描更適合實際生產。

圖1掃描次數單炮和頻譜分析對比

圖2為掃描次數子波分析，對獲得單炮地震數據進行自相關分析，統一采用500ms自相關長度。采用1次掃描0相位、2次掃描0-0相位和3次掃描0-180-0相位獲得子波基本一致，穩定性比2次掃描0-180-0相位的好。

圖2掃描次數子波分析對比

圖3掃描次數現場疊加剖面對比

不同掃描次數和方式的140炮地震數據進行常規現場處理，獲得4個不同采集方式的現場處理剖面，對不同剖面進行剖面對比分析。圖3為掃描次數現場疊加剖面對比分析。從剖面對比可以看到，2次掃描0相位剖面和1次掃描0相位對比，2次掃描同相軸連續性要好一些，且信噪比也要高，但是分辨率有所下降；2次掃描0相位剖面和2次掃描0-180相位對比，2次掃描0相位的信噪比、同相軸連續性和分辨率都比0-180相位的要好很多；2次掃描0相位剖面和3次掃描0-180-0相位對比，在淺層，3次掃描0-180-0相位同相軸連續性和信噪比都比2次掃描0相位要好，但是分辨率低；在深層，同相軸連續性和信噪比基本一致，但是2次掃描0相位的分辨率要高于3次掃描0-180-0相位的剖面。

可控震源不同采集參數的數據，通過對單炮和剖面的對比分析，綜合考慮到施工難度等因素，可確定2次掃描0相位的在頻譜分析，子波穩定性和剖面質量都是相對最適合該地區生產。最終確定，在該工區使用沿測線方向線性定點震動，4臺震源，震源距20米，掃描長度12s，掃描頻率6-72Hz，出力75%,相位0，掃描次數2次。

5 結論

從試驗分析結果可以看出，可控震源激發參數的好壞，會直接影響地震勘探的成功與否，優選的可控震源激發參數影響所獲得的地震資料的分辨率和信噪比[8]。故在設計激發參數的時候，必須要考慮到目的層的深度及儀器設備的條件，針對所在勘探地區的地表狀況、地質構造、目標層位和主要存在的干擾波等選擇合適的激發參數。野外采集所獲得的地震數據的質量，將會嚴重影響到后期地震資料的處理和資料解釋工作。而目前地震勘探中，獲得高分辨率和高信噪比的地震數據是地震勘探的焦點。所以，我們只有在實際生產中做到有的放矢，盡可能的提高地震記錄的品質，為后期的數據處理和資料解釋提供方便和資料保真度。

［1］宋青春，邱維理，張振春.地質學基礎[M].4版.高等教育出版社，2005.11.28～132.

［2］王忠仁,等.可控震源匹配掃描方法研究 [J].地球物理學報,2010,53(11).2755-2759.

［3］藍加達.可控震源非線性掃描在高分辨率地震采集中的應用［J］.石油物探，2008,47(2).208～211.

［4］薛海飛，董守華，陶文朋.可控震源地震勘探中的參數選擇［J］.物探與化探，2010,34(2).185-190.

［5］］Malcolm Lansley, Sercel, John Gibson, Forest Lin*, Alexandre Egreteau and JulienMeunier, CGGVeritas, The case for longer sweeps in vibrator acquisition , SEGHouston 2009 International Exposition and Annual Meeting：94-98

［6］］ZHOUHONG WEI and THOMAS F. PHILLIPS, INOVA Geophysical EquipmentPETER I. PECHOLCS, Saudi Aramco, analyses of vibrator performance using long andshort sweeps , Special section: Land Acquisition, Vibroseis, October 2011 The LeadingEdge：1189.

［7］陸孟基，王永剛,主編.地震勘探原理[M].3版.石油工業出版社，2011:73-135.