沙漠區(qū)提高地震接收效果方法研究

　　摘要：檢波器組合是地震資料野外采集階段衰減噪聲最重要的手段之一。決定組合衰減噪聲效果的因素有組合因素(組合基距、組內(nèi)距、檢波器數(shù)量、組合高差、組合形式等)以及施工地區(qū)的地質(zhì)條件、噪聲的類型與強(qiáng)度等。從驗(yàn)證不同組合因素對地震資料的接收效果出發(fā),通過計(jì)算組合高差及系統(tǒng)試驗(yàn)，量化分析組合高差對地震資料的影響。

　　關(guān)鍵詞：沙漠區(qū);組合高差;接收效果

　　前言

　　在地震資料野外采集中，工區(qū)的地質(zhì)條件、設(shè)備的性能指標(biāo)、觀測系統(tǒng)的形式、檢波器的組合方式等都會對地震資料的品質(zhì)產(chǎn)生較大的影響。其中，檢波器組合是野外采集階段壓制噪聲最重要的手段之一，它既可以壓制規(guī)則干擾波，又可以壓制隨機(jī)干擾波。近十幾年來，地震勘探研究人員對檢波器組合理論做了大量的研究工作，主要集中在檢波器自然頻率、組內(nèi)距、檢波器數(shù)量、組合基距、檢波器組合形式等，而關(guān)于野外組合因素對地震資料影響的全面、系統(tǒng)的論述較少，尤其對組合高差的計(jì)算方法或量化監(jiān)控的研究和試驗(yàn)的更少。針對次生波干擾非常發(fā)育的沙漠區(qū)，要壓制這些干擾,需要加大組合排列長度,勢必導(dǎo)致組合高差增加而損害有效波，計(jì)算不同檢波點(diǎn)組合高差門限值并通過逐點(diǎn)設(shè)計(jì)檢波點(diǎn)組合高差最大值，較好地滿足了同道檢波器同向疊加，使原始單炮信噪比得到較大幅度提高。

　　1研究內(nèi)容

　　1.1研究依據(jù)

　　1.1.1影響地震勘探的主要干擾成分

　　一提到干擾波,人們往往想到的僅僅是從炮點(diǎn)出發(fā)的各種面波、聲波和淺層多次反射—折射波。其實(shí)在野外條件下,還有一種不從炮點(diǎn)出發(fā)的干擾波,我們稱之為“次生干擾波”。它是沙漠區(qū)地震勘探中最值得注意的復(fù)雜干擾波。

　　次生干擾的復(fù)雜性在于：

　　(1)可分布于全記錄，無法躲開，也不能切除。

　　(2)與有效波幾乎具有相同的頻帶范圍，無法用頻率濾波濾去。

　　(3)次生低速干擾常常表現(xiàn)為“隨機(jī)性”，而克服隨機(jī)干擾一般采用的是統(tǒng)計(jì)法，但統(tǒng)計(jì)法克服干擾的本領(lǐng)總是很有限的。

　　(4)次生高速干擾的視速度普遍高于折射初至波速度，與反射波在視速度域及視波長域總是難解難分，不可能在野外組合中把次生干擾去除干凈，只能留給室內(nèi)處理。

　　(5)可從四面八方傳到排列，在記錄上的視速度常常很高，最高可接近無窮大

　　1.1.2次生干擾波在地震單炮記錄上的特點(diǎn)

　　沙漠區(qū)的不規(guī)則干擾主要是激發(fā)引起的隨機(jī)噪聲，地形變化越劇烈的地段，隨機(jī)干擾越強(qiáng)，它是影響資料品質(zhì)的主要原因。

　　不同沙丘部位接收的單炮記錄，對原始資料品質(zhì)影響有差別，在高大沙丘接收時，不僅有效反射弱，而且低頻噪音加強(qiáng)，頻率降低。高大沙丘散射嚴(yán)重，原始資料品質(zhì)明顯降低。

　　1.1.3次生干擾在地震剖面上的特點(diǎn)

　　不同沙丘對原始剖面的影響程度不同，高大沙丘部位剖面信噪比明顯降低。

　　1.1.4克服次生干擾波野外基本方法

　　目前克服次生干擾波最有效的方法是面積組合。而決定組合衰減噪聲效果的因素有組合因素以及施工地區(qū)的地質(zhì)條件、噪聲的類型與強(qiáng)度。組合因素主要有組合方式、組合基距、組內(nèi)距、檢波器數(shù)量、組合高差、組合形式等6種形式。

　　1.1.5提高資料品質(zhì)難點(diǎn)

　　塔里木盆地沙漠區(qū)地表和地下條件都相當(dāng)復(fù)雜，屬于典型的雙復(fù)雜工區(qū)，提高資料品質(zhì)難度依然較大。

　　1.2研究的核心問題

　　沙漠區(qū)次生波干擾非常發(fā)育，要壓制這些干擾，需要加大組合基距，勢必導(dǎo)致組合高差增加而損害有效波。在地震勘探中，一定條件下才可認(rèn)為兩個檢波器分別記錄下來的隨機(jī)干擾是不相關(guān)的，這個條件就是這兩個檢波器的距離要達(dá)到一定值，這個距離值稱之為“相關(guān)半徑”。這就是說，兩個檢波器距離若大于相關(guān)半徑，則兩者所接收到的隨機(jī)干擾就可認(rèn)為是不相關(guān)的。若兩個檢波器的距離小于相關(guān)半徑，則兩者所接收到的隨機(jī)干擾就不能認(rèn)為是獨(dú)立的。

　　如果分別從保護(hù)有效波和壓制干擾波兩個角度來選擇,我們就會面臨兩個選擇：即一方面盡可能拉大組合基距，一方面盡可能控制組合高差，怎樣解決這一對矛盾便成為本此研究的核心問題。

　　1.3研究的目的

　　(1)干擾波得到最大限度壓制，有效波得到最大限度保護(hù);

　　(2)使高大沙丘單炮散射變?nèi)?

　　(3)在沙丘不同部位做到資料一致性較好，沒有明顯的采集痕跡。

　　2研究成果

　　2.1組合高差控制

　　為便于同一道內(nèi)反射波同向疊加,提高資料信噪比,SY/T5314---2004技術(shù)規(guī)程規(guī)定“組內(nèi)時差不超過視周期的1/4”。對于高大沙漠區(qū)，組合基距越小，組合面積也越小，組合高差也就越小。常規(guī)控制組合高差主要途徑有：

　　途徑一：單分量數(shù)字檢波器、單點(diǎn)接收

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　①目前采用3串常規(guī)面積組合，而數(shù)字檢波器野外每道單點(diǎn)接收，不受高差影響;

　�、趩畏至繑�(shù)字檢波器對于中淺層反射波組的分辨率、信噪比、連續(xù)性、能量和層間信息豐富。

　　不足：數(shù)字檢波器對深層分辨率改善不明顯，不利于較深目的層勘探。

　　途徑二：壓縮檢波器鋪設(shè)面積

　　壓縮有兩種方法。一是整體壓縮，將擺放面積整體縮小，組合圖形整體縮小，壓制頻率提高，低頻段全通放，當(dāng)壓縮成2m*2m、2m*1m時，野外組合基距變小迅速減弱壓噪效果，這兩種組合基本上是全通放，也就是幾乎失去了壓制噪音的效果。另一種壓縮方式是只在一個方向。通過采用分析軟件進(jìn)行論證，組合圖形在一個方向壓扁后，壓噪變得不均勻，但壓噪效果依然明顯。由此可見，野外組合原則：至少在一個方向拉開才能壓制噪音，保證信噪比。

　　(3)控制高差超限野外實(shí)施辦法

　　因地制宜優(yōu)化埋置方式(浮土區(qū)先撥開浮土，再用專用工具埋置，確保埋置在浮土下的硬地上)，保證埋置深度和耦合效果。配備充足的埋置和檢查工具，避讓植物根莖埋置。

　　2.2近地表速度選取技巧

　　首先看沙丘吸收衰減規(guī)律研究與地震采集接收效果之間的關(guān)系：從表層結(jié)構(gòu)調(diào)查看，該點(diǎn)分四層結(jié)構(gòu)。通過各點(diǎn)接收能量求取該區(qū)吸收衰減曲線，可以看出地震波能量衰減與表層速度密切相關(guān)，在高速層中衰減較慢，在降速層中能量衰減較快，在近地表速度較低的沙層內(nèi)能量衰減最快。在29.4m低降速層厚度內(nèi)能量衰減近26dB，而近地表速度較低的2.5m沙層內(nèi)能量衰減近17dB。

　　由于塔里木盆地沙漠區(qū)高速層頂界面(沙漠的潛水面)是一個比較平穩(wěn)的界面，影響速度差異的主要因素是沙丘規(guī)模。將沙丘高度按20m為單位劃分為小層，然后計(jì)算各層的層速度，可見，如果將檢波器組合分布在沙丘高度為40-60m的范圍內(nèi)，則沙丘中對組合高差起主要作用的層速度為900-1000m/s，而不是350m/s的表層速度。

　　2.3逐點(diǎn)設(shè)計(jì)組合高差

　　(1)檢波器組合高差計(jì)算中速度的選取

　　在計(jì)算組合高差時，不能簡單地采用低速帶的速度，考慮到該區(qū)沙漠的復(fù)雜性，實(shí)際起作用的表層速度往往是降速帶速度，因此需要采用擬合出的平均速度。

　　(2)檢波器組合高差計(jì)算

　　由于沙丘的層速度由上而下逐漸增大，所以，隨著檢波器組合中心高度的增加，組合高差也在增加，位于沙丘高部位的檢波點(diǎn)可以允許的組合高差也增加，也就是說，在沙丘不同部位的檢波器組合，采用變動的組合高差，同樣可以最大限度地達(dá)到保護(hù)有效波，壓制干擾波的目的。

　　(3)根據(jù)表層速度逐點(diǎn)設(shè)計(jì)檢波器組合高差

　　完成單井、雙井微測井的測網(wǎng)，調(diào)查清楚表層速度的分布;通過插值擬合出工區(qū)每一個接收道的表層速度;根據(jù)表層速度與高差的函數(shù)來計(jì)算每一個點(diǎn)允許組合高差值。

　　3應(yīng)用效果

　　該方法在新疆塔里木盆地三維地震采集項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。采5eba6a28f126c_html_f197e3b4fb241015.gif用逐點(diǎn)設(shè)計(jì)出的組合高差控制，提高了原始記錄的信噪比。地表起伏劇烈，但剖面一致性較好，沙丘高部位信噪比依然較高，采集痕跡較小。

　　4結(jié)論與認(rèn)識

　　(1)高大沙丘區(qū)，檢波器組合具有低通濾波作用，使得地震記錄散射現(xiàn)象嚴(yán)重;

　　(2)組合高差的極限受地形、所保護(hù)的地震波波長、信噪比等因素影響，是變化的參數(shù)。在復(fù)雜地區(qū)，采用變動的組合高差，盡管有效波被損傷的程度會稍大一些，但如果干擾波被壓制的程度更大，那么我們從提高信噪比的目標(biāo)來衡量是值得的。

　　(3)實(shí)踐證明，在地表復(fù)雜、地層吸收嚴(yán)重、次生干擾發(fā)育的沙漠地區(qū)，采用逐道設(shè)計(jì)組合高差，有利于提高地震接收效果進(jìn)而提高資料的信噪比。在以后類似復(fù)雜地表區(qū)塊施工中可以借鑒這種施工方法，并進(jìn)一步完善地震接收效果，以不斷提高資料采集品質(zhì)。

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　　參考文獻(xiàn)：

　　[期刊論文全文]尹喜玲，石戰(zhàn)結(jié)，田鋼，YINXi-ling，SHIZhan-jie，TianGang-《地球物理學(xué)進(jìn)展》-2009年2期。

　　作者：王雙泉

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