基于地震照明技術(shù)的觀測系統(tǒng)分析及優(yōu)化

劉力銘

摘 要：近年來，隨著地質(zhì)勘探開發(fā)的深入以及新型技術(shù)上的研發(fā)，使得傳統(tǒng)地質(zhì)采集技術(shù)很難滿足實際生產(chǎn)需求，因此我們針對復(fù)雜地質(zhì)模型引入了地震波照明技術(shù)，并對目標(biāo)觀測系統(tǒng)進行優(yōu)化。形成了適合二次開采的相關(guān)設(shè)計。通過研究，我們發(fā)現(xiàn)這種地震照明技術(shù)能夠給完整的地質(zhì)構(gòu)造探測提供保障，而且在一些微幅構(gòu)造成像上也能夠被清晰呈現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：地震照明 技術(shù)的觀測 系統(tǒng) 優(yōu)化

近年來，雖然研究學(xué)者針對探測區(qū)進行了大量的地震數(shù)據(jù)收集和相關(guān)技術(shù)研究，地震資料品質(zhì)相比過去來說有了顯著提升，然而對于一些復(fù)雜的小砂體，小斷塊等一些微幅構(gòu)造來說還沒有完全落實到位，導(dǎo)致斷層接觸關(guān)系沒有明確，很難進行準(zhǔn)確定位。分辨率和信噪比較低，波租不明顯等問題是評價復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造還存在很大的問題。從之前的研究材料我們發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造會導(dǎo)致地震剖面成像時出現(xiàn)振幅波動，而導(dǎo)致這種問題主要是由于地震波成像技術(shù)不完善，以及相關(guān)的觀測系統(tǒng)不合理造成的。我們基于波動方程理論，并根據(jù)精細建模建立了復(fù)雜地質(zhì)模型，進行地震照明和偏移成像技術(shù)的相關(guān)研究。根據(jù)地震波照明可以分析確定特定地質(zhì)模型的激發(fā)和照射范圍強度，進而能夠更加合理進行檢波點，炮點的設(shè)置，達到最佳的激發(fā)和接收狀態(tài)，進而能夠使能量實現(xiàn)疊加，提高復(fù)雜地質(zhì)的成像效果。

一，地震照明分析以及偏移成像

模型建立。陡坡帶構(gòu)造從一定程度上能夠反映特定地質(zhì)特點。由于該地帶是湖盆的主斷裂，能夠形成多種類型的扇體結(jié)構(gòu)，比如主濁積扇，三角洲等，我們針對這些特點，結(jié)合實際構(gòu)造樣式設(shè)計了特定的地質(zhì)模型，如下圖所示。

其次，對雙程波照明進行實驗，采用了高精度的雙程波照明進行檢測。本次實驗中，我們共模擬了951炮，采用20米的炮間距，在中心放炮兩邊對稱放置600道接收，每炮為1200道，道間距為十米，最大偏移距離為6000米，采樣時間為兩毫秒，道長為五秒。在地表激發(fā)所有炮記錄照明分析疊加獲得的雙重波多泡照明強度分布圖如下圖所示，

我們可以看出利用這種雙程波照明，可以反映不同構(gòu)造在傾角方向的定量分布，能夠保持地震波在不同地質(zhì)構(gòu)造情況下的照明和傳播規(guī)律。為了能夠進一步反應(yīng)照明分析準(zhǔn)確性以及正演模型的正確性，我們利用了雙程波照明來繪制水平疊加圖，通過剖面圖結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)在近岸水下扇以及深水濁積層的反射波成像：較清楚，淺部地層清晰。疊前偏移成像。為了能夠準(zhǔn)確評價疊加剖面程度，不僅需要從其本身進行考慮，還需要在后期進行偏移成像分析。為了能夠確定是否接近于零炮檢距剖面，我們對疊前偏移成像技術(shù)進行分析。目前很多研究學(xué)者采用疊前偏移的方法，基于Kirchroff繞射積分理論的疊前時間偏移以及基于波動方程有限差分理論，利用疊前時間偏移來實現(xiàn)對一些構(gòu)造比較復(fù)雜，速度橫縱向有顯著變化的地區(qū)來進行，這種疊前時間偏移成像是參考了波場傳播過程中產(chǎn)生的繞射效應(yīng)，但沒有對速度橫向變化產(chǎn)生的折射效應(yīng)進行考慮，而疊前深度偏移最終是以構(gòu)造成圖作為目標(biāo)，能夠滿足地下反射位置，確保信息準(zhǔn)確性。因此，這種方法比較適合于一些復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的偏移成像，疊前時間偏移剖面采用Kirchroff繞射積分的方法，這種方法基于射線，繞射理論，從最終的成像圖來看，射線很容易導(dǎo)致在復(fù)雜介質(zhì)中存在多種路徑干涉的問題。我們利用波動方程有限差分方法進行疊前深度偏移分析，可以看出不同地層反射連續(xù)性較好，而且地質(zhì)斷層現(xiàn)象清楚，且分辨率也不受深度的影響。

從不同影響因素對于剖面影響程度來看，為了能夠分析不同參數(shù)，成像速度，對于地震數(shù)據(jù)處理上的影響，我們采用了不同時間進行采樣，不同子波主頻，不同偏移速度數(shù)據(jù)進行比較，以便能夠為獲得合理的參數(shù)提供參考依據(jù)。從測試結(jié)果來看，我們發(fā)現(xiàn)1毫秒采樣時間對于精精細構(gòu)造成像來說比較清楚，采用2毫秒采樣時間可以保證在200赫茲之間不會出現(xiàn)假頻率的問題。因此我們認為采用2毫秒的采樣時間比較合理。對于不同子波主頻結(jié)果來看，我們分別比較了2，3，4，10赫茲數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨主頻增加其頻散程度越來越大，主要由于利用了有限差分法進行精度計算。相比20赫茲來說，40赫茲主頻波長減小了將近50%，其空間采樣率也會降低，精度也相應(yīng)降低。要想獲得較高的精度，需要通過龐大的計算量，然而這種情況下是不合實際的，因此我們認為可以采用30赫茲的子波主頻是比較合理的。從不同偏移速度來看，我們分別選取偏移速度為實際速度的0.8倍，0.9倍，1.1倍，1.2倍進行比較分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)速度模型比較準(zhǔn)確時，在斷層和儲層附近成像效果較好，而如果偏移速度不準(zhǔn)確，由于斷層和沉積砂體反射波復(fù)雜，其速度擾動較大，最終偏移剖面變化程度較大，會使成像深度不準(zhǔn)確，造成繞射波收斂不歸位，很容易降低信噪比，也會為之后的工作帶來較大難度。

二，面向目標(biāo)進行觀測系統(tǒng)設(shè)計

在陡坡帶地質(zhì)模型中，我們重點勘探的目標(biāo)是小砂體等微幅構(gòu)造地質(zhì)。因此，在采集系統(tǒng)準(zhǔn)確性，有效性上是十分關(guān)鍵的指標(biāo)，我們分別采取不同的道間距，比如5米，10米，15米，20米，對速度模型進行目標(biāo)區(qū)照明分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)篱g距為5到15米范圍內(nèi)時，向下傳播量能量較強，而處于20米的道間距時能量比較分散，很難進行目標(biāo)層成像，因此相對來說采取較小的道間距能夠提升復(fù)雜構(gòu)造數(shù)據(jù)收集的分辨率。然而，5到15米的道間距對后期偏移效果幾乎是一致的?？傮w來看，要想取得橫向上分辨為10到20米的微幅構(gòu)造，可以選取的道間距范圍為十到15米。

從目標(biāo)場控制照明來確定最優(yōu)的激發(fā)范圍，根據(jù)地震波傳播原理，我們發(fā)現(xiàn)目標(biāo)層界面均勻分布，震源產(chǎn)生的地震波到達地面，根據(jù)地面不同位置所接收到的能量強弱來選擇合適的地表激發(fā)地震波位置，進而能夠?qū)δ繕?biāo)層建面達到理想照明狀態(tài)，當(dāng)?shù)孛娼邮盏卣鸩芰吭綇?，位置激發(fā)對該目的層界面照明越有優(yōu)勢。因此可以利用波場上傳照明來確定勘測目標(biāo)地面最優(yōu)化的激發(fā)范圍。在波場上傳時，我們同樣可以利用單程波方程和雙程波來計算地震波。雙程波適合于地震波實際傳播，然而這種從數(shù)學(xué)角度上來看，計算效率低，而采用單程波方程的計算方式雖然數(shù)據(jù)比較相似，然而在精確度上顯著降低，但效率高。從實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在目的層比較深，地表觀測孔徑受到限制的情況下，利用這兩種方法來計算地震波傳播沒有太大差異，因此，我們可以采用單程波方程來計算深部目的層激發(fā)地震波在地面上的能量分布。

在本次研究中，我們選擇陡坡帶斷面水平為4到12米，共計，8000米的范圍作為勘探區(qū)域。根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)，在確定最優(yōu)炮點范圍內(nèi)共計382炮激發(fā)過程中，為了能夠使目標(biāo)照明較強，在確定的最優(yōu)炮點范圍共569炮激發(fā)，這種情況下選定目標(biāo)照明效果較弱，為進一步確定最優(yōu)的激發(fā)范圍，我們分別利用最優(yōu)炮點范圍內(nèi)激發(fā)382炮數(shù)據(jù)以及確定最優(yōu)炮點范圍內(nèi)569套數(shù)據(jù)進行疊加深度偏移。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用確定最優(yōu)激發(fā)的382炮地震數(shù)據(jù)疊前深度偏移，這種情況下目的層成像效果較好，而且陡坡帶上的小砂體成像清晰，而利用后者來說，這種方法在目標(biāo)范圍內(nèi)成像模糊，選定目標(biāo)內(nèi)的緩坡帶斷面上的小砂體幾乎無法成像。從數(shù)據(jù)處理結(jié)果上來看，能夠證明選定最優(yōu)激發(fā)范圍的準(zhǔn)確性。

小 結(jié)

在本次研究中，我們以斗破大地形模型為研究對象進行照明技術(shù)分析，考慮入射、反射的雙層地下分方向照明，最終形成了對勘區(qū)二次采集觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。

參考文獻

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