線束地震技術與應用

摘要： 針對山前帶雙復雜低信噪比區清晰、準確構造成像久攻不克的世界級地震勘探難題，提出線束地震技術解決方案。首先，采用基于“條帶狀密點排列片、均勻充分采樣、縱向滾動”的線束地震采集，在縱、橫兩個方向對有效波和干擾波進行高精度均勻、充分采樣，克服了常規三維地震單炮橫向采樣嚴重不足的困難，實現了從室外組合壓噪向室外采樣高精度噪聲（不壓噪）、室內高精度去噪的轉變；然后，充分挖掘線束地震采集資料的優勢，配套形成了以線束地震炮域體去噪、高精度速度建模與偏移成像為代表的特色處理技術。塔里木盆地多個應用實例表明，線束地震實現了雙復雜低信噪比區地震資料質的飛躍，大幅提高了復雜地質目標識別與解譯能力，形成了可復制、可借鑒的地震采集處理技術，為解決國內外山前帶雙復雜區油氣勘探開發的地震成像難題提供了一種新的有效技術手段和經驗參考。

關鍵詞： 線束地震，條帶狀排列片，均勻充分采樣，炮域體去噪

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A DOI：10. 13810/j. cnki. issn. 1000-7210. 20240153

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隨著油氣勘探開發的不斷深入，地表、地下地質條件均異常復雜的山前帶現已成為油氣勘探開發的重點區帶，筆者在長期從事山前帶地震勘探特別是在四川盆地和塔里木盆地山前帶的地震工作中發現：山前帶地震勘探一直存在著地震資料信噪比低、構造成像不清晰和不準確的難題。一直以來，為支撐山前帶的油氣勘探開發，業界只能采用地震成像的局部資料建模來推測山前帶雙復雜區的構造解釋方案，并通過新的鉆井資料加以修正，從而落實山前帶雙復雜區的圈閉、勘定其勘探井位。這種方法得到的雙復雜區構造解釋結果精度低、預測性不足，造成勘探開發周期長、效率低，制約了油氣勘探開發的進程和成效，亟需探索研究一種新的地震技術來大幅提高山前帶雙復雜區地震資料的信噪比，能夠更多地用地震數據驅動提高構造的成像清晰度和準確度，支撐雙復雜山前帶的油氣高效勘探開發。

造成山前帶地震資料信噪比低、構造成像不清晰和不準確的主要原因有：一是復雜表層的影響，包括造山運動引起的地形起伏劇烈、高角度地層露頭巖性橫向變化大（既有高大山體、又有礫石、黃土覆蓋等）導致的散射波強且發育、面波發育被復雜化，表層疏松覆蓋物（如黃土覆蓋）導致的吸收衰減嚴重、折射波發育，資料信噪比普遍較低，同時表層結構縱、橫向變化大導致表層建模難、統計規律弱；二是地下構造異常復雜，淺層構造高陡、傾角大，山前帶普遍存在的逆掩推覆作用使得高角度地層出露地表，中深層多為被逆掩推覆斷裂復雜化的復雜背斜、斷塊構造，地層傾角、傾向縱、橫向變化大，造成地震速度縱、橫向變化大、各向異性強、地震波場異常復雜，速度場確定難，必須用三維方式才能將復雜波場偏移歸位，精確偏移歸位難度高。

最近幾年，筆者主要致力于塔里木盆地山前帶雙復雜區的清晰、精確地震成像研究。塔里木盆地是一個大型疊合復合盆地，發育多套烴源巖及儲蓋組合，經歷多期構造運動和多期成藏，資源潛力巨大，特別是山前帶油氣資源富集。經過長期努力，在山前帶地震地質條件相對好的地方已經發現了一批大型、特大型油氣藏，如克拉2、迪那2、克深氣藏群等。但在盆地山前帶雙復雜區，由于地表既有起伏巨大的高山、也有起伏劇烈的巨厚黃土山和沙漠覆蓋區，地下斷裂發育、構造復雜、目的層埋藏超深等，造成了地震資料信噪比極低、地震波場異常復雜。山前帶地下構造的清晰、精確地震成像被業界公認為世界級難題，油氣圈閉落實難、山前帶的勘探面臨進一步突破的地震技術瓶頸。

為解決塔里木盆地山前帶雙復雜區面臨的地震成像難題，物探業界特別是中國石油塔里木油田組織相關單位、相關科技人員進行了長期的攻關[1-3]。先采用二維地震勘探技術確定地質普查和預探圈閉目標，結果發現很多地方地震資料無反射、信噪比極低，少部分地方有反射但次生干擾、側面波發育，波場無法準確歸位，地下地質目標不能成像。為提高信噪比，在目標不明、資源潛力不確定區，又進行了寬線地震技術攻關[4-5]。由于寬線地震能夠在一定程度上壓制側面干擾，資料信噪比較常規二維地震資料有較大改善，但側面干擾波壓制不充分，反射波特別是側面反射波不能完全偏移歸位，地下目標成像仍然不清晰、不準確。但在部分二維地震不能成像的地區得到了地下目標的成像，并發現了一批有利勘探目標，如克深2 構造。在用寬線地震發現的目標區，進一步用三維地震勘探技術對目標進行精確地震成像，發現三維地震相對寬線地震可以有效壓制空間噪聲、能夠建立更精確的三維速度模型，得到更清晰、更準確的地質體成像，且在寬線地震不能成像的區域能夠部分成像，但仍有部分區域用三維地震也不能成像，主要原因是強噪聲發育、反射信號弱、信噪比極低。為了提高這些區域地震資料的信噪比，試驗過70 kg 以上的強能量激發、7500 次超高覆蓋的采集試驗，地震資料品質仍未取得質的突破，證明了僅靠增大激發藥量和覆蓋次數并不能解決問題。

2014 年在普東3 和柯東4 按照束線三維[6-7]的思路開展攻關，資料品質有一定改進。束線三維實際上就是三維的一束線，接收線距和炮線距都偏大，三維壓噪不徹底，并未取得理想的效果。筆者認為山前帶雙復雜區地震成像的關鍵焦點、難點之一應該是如何實現三維高精度去噪、三維高精度有效波偏移歸位。實踐發現，現有三維觀測系統的設計方法對實現三維高精度有效波的偏移歸位基本可行，但要實現三維高精度去噪仍需要對地震觀測系統進行研究、創新改進。此外，由于三維地震的成本相對高，在地質目標不明確的情況下，大面積進行三維地震風險極大，不具經濟性和可行性。

針對上述難題和需求，本文提出了一種既能解決山前帶雙復雜區地震波三維高精度去噪、三維高精度有效波偏移歸位，又能適應地質目標不明確區域地震勘探的新方法，即線束地震技術，也就是條帶狀密點排列片、均勻充分采樣、縱向滾動的地震勘探方法。應用該技術實現了塔里木盆地山前帶雙復雜極低信噪比區地震資料質的飛躍，效果顯著。本文將從線束地震技術的原理、處理方法、應用實例等方面進行闡述。