春光探區新層系地震采集觀測系統設計研究

董淑蘭

（中國石化石油工程地球物理有限公司華北分公司，河南南陽 4731322 ）

春光油田油藏屬于它源成藏，油源主要來自于東部的昌吉凹陷和西南部的四棵樹凹陷。從沙灣組到古近系、白堊系、侏羅系、石炭系都有油氣分布，可供勘探層系多，其中古近系、白堊系油藏類型以巖性為主，具有較大勘探潛力；石炭系是一套碎屑巖，因長期遭受風化淋濾，不整合面上溝谷縱橫、凹凸相間，形成了地層剝蝕不整合和石炭系內部斷塊圈閉。在開發過過程中鉆遇石炭系地層獲得工業油流，展現了石炭系良好的勘探潛力。以往地震采集主要是針對新近系做了大量的采集研究工作，但白堊系和石炭系地震資料信噪比低的問題依然沒有得到有效的解決，偏移成像難度很大，不能滿足地質解釋的需要。

春光探區是河南油田西部勘探的重要區塊，位于準噶爾盆地西緣車排子凸起，該地區石炭系原始地震資料的信噪比低，成像精度不高。如何突出有效波、提高成像精度是該區地震勘探的核心問題。為此，通過寬方位地震采集技術的研究與應用，提高原始資料信噪比和構造成像的精度，為準確落實構造打下良好的基礎[1-2]。

要提高地震資料的信噪比，除了改善激發和接收等因素外，觀測系統設計方案優化是提高地震資料信噪比和成像精度非常有效的技術手段，主要體現在四個方面：一是合理選擇小面元、小道距，提高橫向分辨率；二是合理選擇小組合、小藥量，提高縱向分辨率；三是通過增加有效覆蓋次數，提高地震資料的信噪比；四是保證屬性均勻的前提下，選取合適的最大炮檢距，提高成像精度。

在采集技術上要提高原始資料的信噪比和成像精度，主要考慮兩個方面：一是從地震資料屬性方面考慮設計觀測系統，主要考慮觀測系統的均勻性。二是在保證地震勘探資料整體品質的前提下，重點考慮保護地震屬性的保真性。

1 存在的主要問題

根據對春光探區以往地震資料的綜合分析，并結合地震剖面和地質解釋成果認為，以往的采集方案存在三方面不足：①覆蓋次數低，直接影響信噪比的提高，特別是橫向覆蓋次數低，導致橫測線方向的剖面信噪比低；②方位角窄，影響成像效果，不利于巖性及構造信息的精細描述；③觀測系統的均勻性差，小炮檢距和中、大炮檢距分布不均勻，實際有效偏移距短，缺少遠道信息，影響了針對新層系的地震疊前反演等儲層預測方法的應用效果。

2 觀測系統關鍵參數優選

充分考慮該區古近系、白堊系及石炭系內幕成像，在增加覆蓋次數、提高信噪比的同時，還要考慮提高縱向、橫向的分辨率。減少采集腳印的影響并保證地震資料屬性的均勻性是本次參數選擇的關鍵。

2.1 道距的優選

在對觀測系統面元進行分析論證的基礎上，從以下四個方面綜合優選道距。一是從去噪角度考慮，小道距可以充分利用高精度空間采樣記錄噪音，防止噪音產生空間假頻[3]，室內用目標濾波技術來消除噪音，不影響信號頻寬和保真度；二是考慮縱向分辨率和橫向分辨率相互影響和制約，小道距可以提高橫向和縱向分辨率；三是從偏移處理角度考慮，采用較小道距有利于改善高頻成分的成像效果，降低高頻偏移噪聲；四是由于春光探區傾角不大，較小的面元尺度能夠提高地震資料分辨率和采集精度，有利于落實低幅構造和巖性圈閉[4]。

考慮到目前在春光探區發現的目標較小（平面上寬度小于100 m的砂體）的情況，為了查清主要目的層中各種超覆等接觸關系以及砂體尖滅點，三維網格不宜過大，采用10 m×10 m的網格是合適的。

2.2 最大炮檢距的優選

根據地球物理模型，除考慮水平疊加處理對最大炮檢距的要求和反射系數穩定的因素，為更準確設計最大炮檢距，采用了二維地質模型模擬和實際資料分析。模型模擬和實際資料表明，探區最大的炮檢距可以選擇為等于或略小于目的層深度，過大的偏移距對資料成像沒有優勢。縱測線最大偏移距選擇3 000 m比較合理。

2.3 接收線距的優選

理論上講，道間距、炮點距、接收線距和炮線距對采集腳印的影響是相同的[5]。這些參數越小，采集腳印效應就越小。四個量之間滿足一定的約束關系（四者之和小于600 m），可以使采集腳印控制在較小的范圍內，在接收線距小于240 m、道間距20 m、炮點距20 m的情況下，炮線距的取值范圍應小于320 m。炮線距小于320 m既有利于屬性切片提取的要求，又能夠實現空間道內插和三維處理的要求（圖1）。

2.4 方位角的優選

圖1 新(右)老(左)方案對比

研究認為，地下一點的反射波在地表是呈全方位分布的，因此采用寬方位角采集才能接收到該點更多的反射信息[6]。采集數據的空間分辨率越高，越有利于巖性邊界和復雜斷裂帶的成像分辨率，但是由于受處理條件限制，寬方位使用受到很多限制。實踐證明，當勘探地區的信噪比較高、地層傾角變化較小時，在保證沿排列方向的覆蓋次數，即炮檢對的個數滿足信噪比和成像的需要時，可重點考慮采用橫向上炮檢對的合理分配；適當增加接收排列條數，提高橫向疊加速度的求取精度，滿足橫向分辨率的要求，有利于空間成像和偏移處理[7–9]。探區以巖性勘探為主要目的，且深層古近系、白堊系資料信噪比較低，目的層儲層橫向尺度小，巖性平面上變化快，寬方位采集地震數據有利于復雜巖性圈閉成像，因此，首選寬方位角的觀測系統。

3 觀測系統評價

觀測系統評價方法是基于CMP（共中心點）面元屬性的評價方法，即通過CMP面元屬性（CMP道集內炮檢距分布是否均勻，各面元覆蓋次數是否均勻，炮檢距統計特性，方位角分布等）特征評價觀測系統優劣[8]。這種評價方法是基于水平疊加技術的基本假設（即地層是水平層狀的，介質均勻，地震波垂直入射到地下，又垂直反射回地表），觀測系統設計理念是以覆蓋次數和炮檢距均勻分布為第一原則，以保證疊加效果。

新老方案主要參數見表 1，新觀測系統設計方法的特點如下。

一是方位角較寬，橫縱比為 0.71，大于以往的0.20，寬方位采集有利于復雜巖性圈閉成像，提高屬性的均勻性；二是0～1 500 m之間炮檢對分布均勻明顯提高，主要分布為1 500～2 800 m，炮檢距的分布有利于接收淺、中、深等主要目的層的信息，提高地震資料的成像精度；三是覆蓋次數顯著增加，10 m×10 m面元覆蓋次數為108次。

4 應用效果

表1 新老方案主要參數對比

在春光探區應用了寬方位的地震采集技術，使原始地震資料的信息更加豐富，為后續的地震資料處理奠定了基礎。

成果剖面的信噪比和分辨率明顯提高，成像效果明顯得到了改善，表明新的觀察系統設計是合理的（圖2）。

圖2 常規三維采集石炭系內幕剖面（左）寬方位采集石炭系內幕剖面（右）

[1] 楊勇，陳世悅，王桂萍，等．準噶爾盆地車排子地區古近系沉積巖相研究[J]．油氣地質與采收率，2011，18（3）：5–9．

[2] 劉欣欣，吳國忱，梁鍇．地球物理學進展[J]．2009，24（4）：1 354–1 366．

[3] 王珊，陳秀娟，劉穎超．地震面元對地震資料解釋的需要[J]．科學技術與工程，2012，12（20）：11–14．

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[5] 毛國良．焉耆盆地深層高分辨采集技術研究[J]．內蒙古石油化工，2011，24（16）：99–101．

[6] 姚本全．三維地震采集方法研究[J]．江漢石油學院學報，2004，6（26）：58–60．

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[9] 劉芳，廖小玲，曲霞，等．焉耆盆地山前構造帶三維地震采集技術探討[J]．石油地球物理勘探，2015，29（4）26–29．