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在多年的勘探實(shí)踐中，中國(guó)石油東方地球物理公司吐哈物探處通過(guò)大量的理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，2005年和2006年在國(guó)內(nèi)率先提出了可控震源拆分振次和交替掃描技術(shù)，在之后的幾年中，發(fā)展并應(yīng)用了拆分振次和交替掃描聯(lián)合應(yīng)用技術(shù)，2011年在國(guó)內(nèi)又首次成功試驗(yàn)了滑動(dòng)掃描技術(shù)，2012年利用KZ34重型震源和滑動(dòng)掃描技術(shù)研究并應(yīng)用了拆分臺(tái)次技術(shù)。上述技術(shù)的應(yīng)用，大大地降低了單炮激發(fā)成本，為高密度、高覆蓋、寬方位三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用提供了經(jīng)濟(jì)支撐。與此同時(shí)，也探索出了一套諧波壓制和基于勘探目標(biāo)的可控震源參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用，大幅提高了生產(chǎn)效率，為觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化提供了廣闊的空間，使得高密度三維地震勘探技術(shù)得到工業(yè)化應(yīng)用與推廣，地震資料品質(zhì)大幅提升，獲得了良好的勘探成果。同時(shí)將這些技術(shù)應(yīng)用到探區(qū)外的地震采集項(xiàng)目中，也見(jiàn)到了明顯的效果。
目前，國(guó)內(nèi)可控震源高效采集技術(shù)主要有拆分振次技術(shù)、交替掃描技術(shù)和滑動(dòng)掃描技術(shù)，這些技術(shù)已在國(guó)內(nèi)油氣勘探中得到普遍應(yīng)用。
1.拆分振次技術(shù)
以往可控震源施工中，多采用4臺(tái)8～12次振動(dòng)，生產(chǎn)效率很低。根據(jù)疊加原理可知，不同路徑共反射點(diǎn)的水平疊加（多次覆蓋）效果優(yōu)于相同路徑多次振動(dòng)的垂直疊加，根據(jù)近年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)，筆者認(rèn)識(shí)到振動(dòng)次數(shù)對(duì)資料品質(zhì)影響很小，而震源組合臺(tái)數(shù)影響較大。在此認(rèn)識(shí)和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了可控震源“拆分振次”的概念，即將一個(gè)炮點(diǎn)的多次振動(dòng)拆分成多個(gè)炮點(diǎn)的一次振動(dòng)（圖1），同時(shí)適當(dāng)增加震源組合臺(tái)數(shù)，拆分后面元成倍縮小，炮點(diǎn)密度成倍增加，而激發(fā)成本并未增加，甚至還有所降低。這樣，就較好地解決了方法和成本之間的矛盾。該技術(shù)2005年首次應(yīng)用到了TH盆地油田開發(fā)地震項(xiàng)目中。
2.交替掃描技術(shù)
在常規(guī)可控震源施工中，當(dāng)震源從一個(gè)點(diǎn)搬到下一個(gè)點(diǎn)期間，儀器就要等待，如果區(qū)內(nèi)障礙物多，震源搬遷時(shí)間長(zhǎng)，儀器等待的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，這樣將大大降低施工效率。為此，筆者首次提出并應(yīng)用了兩套震源交替掃描的施工方法。交替掃描是指使用兩組或多組震源交替作業(yè)，一組震源掃描時(shí)，另一組震源移動(dòng)搬點(diǎn)，待第一組掃描記錄結(jié)束后，第二組震源已經(jīng)到位并開始掃描，這樣就實(shí)現(xiàn)了儀器不間斷記錄，從而縮短了由于震源搬點(diǎn)帶來(lái)的生產(chǎn)間隙停歇，大大地提高了生產(chǎn)效率。
3.拆分振次和交替掃描聯(lián)合應(yīng)用技術(shù)
拆分振次技術(shù)的應(yīng)用大大降低了單炮的掃描時(shí)間，而震源搬點(diǎn)時(shí)間對(duì)施工效率的影響就凸顯出來(lái)。為此，在拆分振次和交替掃描兩項(xiàng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，筆者把它們有機(jī)結(jié)合起來(lái)，成功地應(yīng)用到勘探生產(chǎn)中，生產(chǎn)效率又上了一個(gè)新臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)了平均日效678炮、最高日效1407炮的高效生產(chǎn)。2007年以后，該技術(shù)在油氣勘探項(xiàng)目中得到推廣應(yīng)用。這兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)大噸位可控震源高效采集的技術(shù)空白，使國(guó)內(nèi)可控震源施工效率取得了突破性進(jìn)展，生產(chǎn)效率大幅提高。
4.滑動(dòng)掃描技術(shù)
滑動(dòng)掃描是一種更高效的可控震源采集技術(shù)，即使用多組可控震源同時(shí)進(jìn)行作業(yè)，相鄰兩次震動(dòng)時(shí)間間隔（滑動(dòng)時(shí)間）原則上大于地震記錄長(zhǎng)度即可，與交替掃描相比，相鄰的兩次振動(dòng)（掃描），突破了第二次掃描必須等第一次掃描記錄結(jié)束才能開始的限制，壓縮了相鄰兩次掃描的間隔時(shí)間，可成倍地提高生產(chǎn)效率，圖2是滑動(dòng)掃描原理及記錄分割示意圖。在滑動(dòng)作業(yè)中，相鄰兩次的掃描間隔（滑動(dòng)時(shí)間）一般較短，兩次掃描之間存在重疊，產(chǎn)生相互干擾，即諧波干擾[67]。對(duì)滑動(dòng)掃描而言，諧波干擾是客觀存在的，但通過(guò)設(shè)計(jì)合理的掃描長(zhǎng)度和滑動(dòng)時(shí)間可以減弱諧波干擾。在一定的掃描長(zhǎng)度下，滑動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，諧波干擾越弱，但生產(chǎn)效率越低，當(dāng)滑動(dòng)時(shí)間大到掃描時(shí)間和聽時(shí)間之和時(shí)，諧波干擾消失，這時(shí)就變成了交替掃描。圖3是現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比的不同滑動(dòng)時(shí)間（6，8，10，14s）的相關(guān)記錄，圖4是與之對(duì)應(yīng)的時(shí)頻圖。從圖3可知，干擾主要來(lái)自相鄰炮的二階諧波，隨著滑動(dòng)時(shí)間的增加，諧波干擾逐漸減弱，在滑動(dòng)時(shí)間6s的記錄上，諧波干擾最強(qiáng)；在滑動(dòng)時(shí)間8s的記錄上，諧波干擾仍然很強(qiáng)；而在滑動(dòng)時(shí)間10s的記錄上，諧波干擾相對(duì)較弱，只是干擾到近道排列深層位置，從時(shí)頻圖上看（圖4b），基波已經(jīng)避開二次諧波干擾；滑動(dòng)時(shí)間14s時(shí)，已經(jīng)等于掃描長(zhǎng)度，地震記錄上諧波干擾很弱，只有近道震源機(jī)械干擾。綜合效率和干擾水平，滑動(dòng)時(shí)間10s在減弱諧波干擾和提高生產(chǎn)效率方面都是可以接受的。2011年，筆者采用全方位、高密度三維觀測(cè)系統(tǒng)，綜合應(yīng)用上述可控震源高效采集技術(shù)，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)施了可控震源滑動(dòng)掃描現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，生產(chǎn)效率顯著提升，在80h時(shí)間內(nèi)完成15288炮，平均日效3822炮，最高日效4560炮，生產(chǎn)效率是交替掃描的6～7倍。由于施工效率大幅提升，激發(fā)成本降低，全方位、高密度三維勘探技術(shù)具備了推廣應(yīng)用的條件。在2012年TH盆地SKS三維項(xiàng)目中，應(yīng)用該技術(shù)，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了全方位、高密度、高覆蓋（800次覆蓋）三維勘探技術(shù)的工業(yè)化生產(chǎn)。該項(xiàng)目平均時(shí)效達(dá)到了4239炮，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)可控震源的最高生產(chǎn)記錄。
5.基于高覆蓋次數(shù)的拆分臺(tái)次技術(shù)
覆蓋次數(shù)是提高資料品質(zhì)的最有效方法之一，可控震源拆分振次后，適當(dāng)增加了震源的組合臺(tái)數(shù)來(lái)確保原始單炮品質(zhì)。因此，拆分振次和滑動(dòng)掃描聯(lián)合應(yīng)用后，要占用大量的震源設(shè)備，給生產(chǎn)組織和成本帶來(lái)巨大壓力。試驗(yàn)表明，多臺(tái)震源組合激發(fā)較2臺(tái)或單臺(tái)震源激發(fā)的原始單炮信噪比有較大的提高，但并沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別。剖面信噪比不僅受原始單炮品質(zhì)影響，還與覆蓋次數(shù)、干擾強(qiáng)度等因素有關(guān)。通過(guò)提高覆蓋次數(shù)能夠彌補(bǔ)原始單炮品質(zhì)上的不足，并且提高覆蓋次數(shù)也會(huì)在壓制干擾和改善三維面元屬性等方面帶來(lái)更大優(yōu)勢(shì)，因此在大幅提高覆蓋次數(shù)的基礎(chǔ)上降低震源組合臺(tái)數(shù)或采用單臺(tái)震源激發(fā)，剖面品質(zhì)也許會(huì)有所提高。根據(jù)這一認(rèn)識(shí)，筆者提出了可控震源拆分臺(tái)次概念，即將一個(gè)炮點(diǎn)由多臺(tái)震源組合激發(fā)拆分成1臺(tái)激發(fā)或2臺(tái)組合激發(fā)，該技術(shù)在滑動(dòng)掃描現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用，試驗(yàn)中采用了1臺(tái)1次14s掃描長(zhǎng)度等弱化的震源參數(shù)，雖然原始單炮品質(zhì)較差，但由于應(yīng)用了更高的覆蓋次數(shù)（900次），剖面信噪比和分辨率卻明顯提高，解決地質(zhì)問(wèn)題的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)方法獲得的剖面，如圖5所示。通過(guò)“拆分臺(tái)次”技術(shù)的應(yīng)用，在不增加震源設(shè)備的情況下，通過(guò)減少每套震源組合臺(tái)數(shù)，增加了滑動(dòng)掃描的組數(shù)，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，配合高覆蓋次數(shù)三維觀測(cè)系統(tǒng)，既提高了資料品質(zhì)，又降低了野外采集成本。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
6.可控震源諧振干擾壓制技術(shù)
可控震源激發(fā)產(chǎn)生的諧振干擾是影響資料品質(zhì)的一個(gè)重要因素，在近幾年的勘探實(shí)踐中，探索了一套避開或減弱諧振干擾的技術(shù)措施。（1）合理選擇掃描長(zhǎng)度：諧振干擾出現(xiàn)的時(shí)間與掃描長(zhǎng)度呈線性關(guān)系，在諧振干擾發(fā)育的地區(qū)，增加掃描長(zhǎng)度是避開諧振干擾的有效方法之一。根據(jù)這一認(rèn)識(shí)，筆者建立了不同地區(qū)掃描長(zhǎng)度和諧振干擾時(shí)間關(guān)系圖版，根據(jù)該圖版，在不同區(qū)域合理設(shè)計(jì)震源的掃描長(zhǎng)度，使目的層反射有效避開諧振干擾的范圍。（2）優(yōu)選掃描方式：在多種可控震源掃描方式中，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析，線性升頻掃描是壓制諧振干擾有效的掃描方式之一。在其他掃描參數(shù)相同的條件下，與線性降頻掃描相比，線性升頻諧振干擾向后延遲，同時(shí)干擾范圍也明顯縮小。（3）基于勘探目標(biāo)的掃描頻率優(yōu)化：在線性升頻掃描方式中，降低終止頻率可以延遲諧振干擾的到達(dá)時(shí)間。在勘探目標(biāo)有效頻帶內(nèi)適當(dāng)降低可控震源終止掃描頻率，對(duì)延遲諧振干擾有明顯的壓制效果。通過(guò)上述方法的應(yīng)用，目的層有效地避開了諧振干擾，提高了剖面信噪比，如圖6所示，諧振干擾均出現(xiàn)在3s以下的非目的層區(qū)域。
應(yīng)用效果
1.生產(chǎn)效率大幅提高
通過(guò)以上可控震源高效采集技術(shù)的應(yīng)用，生產(chǎn)效率大幅提高。從TH盆地2005年以來(lái)所有可控震源施工的三維項(xiàng)目平均日效統(tǒng)計(jì)表（表1）可以看出，可控震源施工方法的每一次進(jìn)步，都會(huì)帶來(lái)不同程度的效率提高，特別是滑動(dòng)掃描技術(shù)的應(yīng)用，生產(chǎn)效率大幅提高，為高密度、高覆蓋三維勘探技術(shù)應(yīng)用提供了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)支持。
2.觀測(cè)系統(tǒng)得到充分優(yōu)化
可控震源高效采集技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，大大降低了地震勘探中的激發(fā)費(fèi)用，為致密砂巖氣藏目標(biāo)勘探中的三維觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化提供了廣闊的空間。表2是TH盆地不同階段可控震源施工方法與觀測(cè)系統(tǒng)變化一覽表。從表中可以看出，可控震源施工方法的每一次進(jìn)步，觀測(cè)系統(tǒng)都得到較大優(yōu)化，隨著觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化，從方位角寬度、橫向覆蓋次數(shù)、面元大小、面元內(nèi)炮檢距分布的均勻性以及疊前時(shí)間偏移響應(yīng)等方面均有很大提高，這對(duì)改善資料品質(zhì)和偏移成像效果都有重要意義。如在2005年QL油田開發(fā)三維項(xiàng)目中，通過(guò)可控震源拆分振次技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了小面元、常規(guī)覆蓋次數(shù)觀測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用；在2012年SL評(píng)價(jià)三維項(xiàng)目中，通過(guò)滑動(dòng)掃描技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高密度、高覆蓋、寬方位三維勘探。因此，可控震源高效采集技術(shù)的應(yīng)用為觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化提供了廣闊的空間。
3.資料品質(zhì)明顯提升
可控震源高效采集技術(shù)的應(yīng)用，特別是滑動(dòng)掃描技術(shù)應(yīng)用以來(lái)，高密度三維地震勘探技術(shù)也得到了大范圍的推廣應(yīng)用，使得資料品質(zhì)有了顯著提高。圖7至圖9展示了TH油田致密砂巖油氣藏勘探的效果實(shí)例。從圖7可以看出，不僅剖面上中淺層信噪比明顯提高，同相軸連續(xù)性明顯增強(qiáng)，同時(shí)深層信噪比也有較大提高，特別是煤下和層間弱反射層的信噪比提高明顯，煤下砂層尖滅點(diǎn)位置清晰可靠；從圖8所示的時(shí)間切片看，前者較后者能量更強(qiáng)，構(gòu)造形態(tài)更加清晰，不同方位時(shí)間切片上的構(gòu)造細(xì)節(jié)有明顯差異；從圖9所示的裂縫密度檢測(cè)圖上看，前者對(duì)裂縫密度邊界刻畫更加清晰。因此，以可控震源高效采集技術(shù)為基礎(chǔ)的高密度三維勘探技術(shù)為致密砂巖氣藏目標(biāo)勘探提供了高品質(zhì)的地震資料。
結(jié)語(yǔ)
可控震源的拆分振次技術(shù)、交替掃描技術(shù)、滑動(dòng)掃描技術(shù)、拆分臺(tái)次技術(shù)及諧波壓制技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，為全方位、高覆蓋、高密度的三維地震勘探提供了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)保障，也為三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化提供了更大的空間，從而使全方位、高覆蓋、高密度三維地震勘探技術(shù)為西部戈壁、沙漠地區(qū)復(fù)雜構(gòu)造與儲(chǔ)層的目標(biāo)勘探提供了高品質(zhì)的地震資料。（本文圖、表略）
本文作者：賀海洋 蒲曉東 王新全 安樹杰 孫夢(mèng) 單位：天津塘沽中海油田服務(wù)股份有限公司 河北涿州中國(guó)石油東方地球物理公司
