徐翠娥，席敏紅，汪 鵬

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

上世紀(jì)70年代初，在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造區(qū)的地震勘探遇到新問題，三維勘探作為新技術(shù)逐漸進(jìn)入市場，由于三維地震勘探成本相對較高，當(dāng)時的技術(shù)在可行性方面存在局限性，法國CGG公司提出了一種新的陸地地震勘探技術(shù)[1]，即寬線地震，使覆蓋次數(shù)成倍增加，極大地提高地震資料信噪比，改善剖面質(zhì)量，當(dāng)時即取得了不錯的效果。經(jīng)陸地的成功應(yīng)用，以及優(yōu)于三維地震勘探成本的利益驅(qū)動下，業(yè)界陸續(xù)開展海洋資料的寬線采集與應(yīng)用研究。我國在南海區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和油氣勘探中，首次應(yīng)用了寬線地震勘探技術(shù)。2009年，在珠江口盆地潮汕坳陷進(jìn)一步開展了海上“單源雙纜”寬線勘探技術(shù)，“單源雙纜”得到了初步應(yīng)用[2-7]。2013年，中石化在北部灣盆地實施了“單源雙纜”海洋寬線地震資料采集，通過應(yīng)用不同的偏移成像技術(shù)，從成像效果、信噪比等方面進(jìn)行詳盡的對比分析，顯示海洋寬線與陸地寬線一樣可以通過成倍增加覆蓋次數(shù)改善采集數(shù)據(jù)的處理成像質(zhì)量。一系列的研究認(rèn)為，在復(fù)雜構(gòu)造和信噪比低的情況下，海洋寬線地震勘探技術(shù)優(yōu)于二維地震勘探[8]。

北部灣盆地的初次研究效果，促使這一技術(shù)進(jìn)一步被應(yīng)用到東海陸架盆地的勘探研究工作中。隨著對東海陸架盆地的進(jìn)一步勘探研究，認(rèn)為東海陸架盆地南部中生代沉積層具有不可低估的油氣資源潛力。由于目前以中生界為目標(biāo)的油氣勘探程度比較低，采用寬線技術(shù)有利于得到中深層的反射，對東海南部中深層地震成像效果有較大的改善。

1 海上寬線地震優(yōu)勢及主要技術(shù)研究

海上二維地震采集一般通過加大震源激發(fā)能量和增加施工電纜長度，改善中深層的能量不足。在實際施工中，通常由于施工條件和裝備的局限，震源容量與壓力限制了激發(fā)的能量，而電纜長度的不足導(dǎo)致覆蓋次數(shù)的增加受限、中深層能量不足，無法滿足中深層地震成像研究要求。海上寬線地震采集技術(shù)通過改變傳統(tǒng)的二維單纜接收為多纜接收，多條電纜提高了有效反射信號的接收能力；增加覆蓋次數(shù)，提高對干擾的壓制，極大地提高地震資料的信噪比，進(jìn)而改善中深層資料的成像質(zhì)量，彌補(bǔ)了激發(fā)能量與電纜長度不足導(dǎo)致的中深層能量的不足[9-12]。

寬線地震勘探效果優(yōu)于常規(guī)二維地震，劣于三維地震；寬線地震勘探成本稍高于常規(guī)二維地震，遠(yuǎn)低于三維地震，是初步勘探解決復(fù)雜構(gòu)造經(jīng)濟(jì)且有效的勘探方法，也是對中深層資料研究的經(jīng)濟(jì)而有效的補(bǔ)充手段。

鑒于海上寬線技術(shù)的優(yōu)勢，以及業(yè)界的立體震源系統(tǒng)與延遲激發(fā)技術(shù)配合協(xié)同使用的技術(shù)進(jìn)步，在均勻介質(zhì)的海水、速度相對穩(wěn)定的有利條件下，綜合常規(guī)寬線地震勘探技術(shù)和海洋上下纜采集技術(shù)優(yōu)勢[13-15]，形成了一種立體震源海洋寬線地震勘探技術(shù)，應(yīng)用于東海南部寬線地震采集。

1.1 立體震源

東海南部寬線地震采集，勘探槍陣沉放深度采用10 m-7 m-7 m-10 m的立體震源，電纜沉放深度采用12 m和20 m，纜長分別為6 000 m和6 300 m。立體震源與電纜如圖1所示。立體震源、多層深度氣槍陣列延時激發(fā)技術(shù)被越來越多地應(yīng)用于海洋數(shù)據(jù)采集實踐中。由于立體槍陣中子陣列甚至單槍的沉放位置不必保持在同一水平面上，激發(fā)時通過給深部的氣槍一個延遲，使得所有單槍產(chǎn)生的子波能夠同相疊加，這樣可以拓寬遠(yuǎn)場子波的頻譜，同時能對虛反射進(jìn)行壓制，實踐證明可以使深部地層反射信息比平面槍陣更加豐富。

圖1 東海南部寬線震源及電纜示意圖

1.2 上下纜采集技術(shù)及不同纜深資料的分析與認(rèn)識

上/下拖纜采集技術(shù)是一種通過拖帶沉放深度不同的兩根電纜進(jìn)行海洋地震數(shù)據(jù)采集的技術(shù)方法。根據(jù)Kragh et al.提出的一種改進(jìn)的上/下纜采集處理技術(shù)——稀疏上/下纜采集技術(shù)，這種方法在采集時使用淺沉放電纜以及較少數(shù)量的深沉放電纜[16-17]。在傳統(tǒng)上/下纜采集中上纜與下纜在同一垂直平面內(nèi)成對布置，而在這個新的方法中，淺纜采集數(shù)據(jù)用于提取中高頻信息，深纜采集數(shù)據(jù)則只用于提取低頻信息。將這兩類數(shù)據(jù)集合并后得到在低頻及高頻段均具有較好信噪比的寬頻數(shù)據(jù)。

理論上，增加槍陣，以及電纜沉放深度，對中深層的能量改善有一定的作用；增加電纜長度，對資料的深層干擾也會有一定好處。基于此考慮橫向覆蓋，可大大提高中深層有效信號能量。通過后續(xù)處理進(jìn)一步壓制和削弱干擾波，提高地震資料信噪比，增加了資料的橫向連續(xù)性。

從地震資料處理角度分析，纜深的不同對資料的噪音與信噪比有不同的反應(yīng)。纜較深，涌浪等噪音相對較弱，信噪比較高。20 m纜深地震資料低頻信息略豐富，豐富的低頻信息有利于深層有效地震反射波的成像。從地震資料的頻率，主要是有效波頻寬、主頻的頻譜表現(xiàn)來看，頻帶較寬，優(yōu)勢頻帶約為3 ～ 80 Hz，在20 Hz以下頻率段20 m纜的低頻能量略優(yōu)于12 m纜。

由此可見，合理的立體震源、電纜沉放深度以及纜長，對于地震資料中深層能量與信噪比有一定的改善，為后續(xù)處理提供了較好的原始地震資料。

1.3 不同沉放深度多纜數(shù)據(jù)的合理利用

不同沉放深度的兩纜數(shù)據(jù)如何更好地利用，是至關(guān)重要的。將電纜沉放到不同的深度上，既接收低頻反射能量，又有利于高頻反射能量接收，實現(xiàn)拓寬頻帶的效果。通過實踐，經(jīng)過不同數(shù)據(jù)成像的試驗研究，發(fā)現(xiàn)合并兩纜數(shù)據(jù)再進(jìn)行偏移成像的這組數(shù)據(jù)，在頻率上既體現(xiàn)了淺層的高頻優(yōu)勢，又兼顧了深層的低頻成分，拓寬了主頻范圍，提高了成像結(jié)果的信噪比，尤其是在低頻10 Hz左右信噪比明顯提高，對中生界地層成像起到了關(guān)鍵作用（圖2、圖3）。

圖2 頻譜對比

圖3 信噪比對比

在實際研究中，對上下纜數(shù)據(jù)的運(yùn)用進(jìn)行了不斷優(yōu)化。上下纜數(shù)據(jù)分別經(jīng)零相位化和靜校正處理，合并后作為偏移的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行地震疊前偏移成像，為了避免上下纜振幅譜的簡單求和，更好地利用兩纜數(shù)據(jù)在不同頻帶內(nèi)的各自優(yōu)勢信息，分別應(yīng)用優(yōu)勢頻帶包絡(luò)組合法和去鬼波法對兩纜數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地利用。經(jīng)試驗對加電纜鬼波后的兩個遠(yuǎn)場信號進(jìn)行振幅譜分析對比，分別按照振幅值包絡(luò)確定上纜及下纜數(shù)據(jù)提取頻帶的范圍，再將各自優(yōu)勢頻帶提取算子應(yīng)用于上纜及下纜數(shù)據(jù)，隨后進(jìn)行合并輸入疊前時間偏移成像處理的優(yōu)勢頻帶包絡(luò)組合方法，取得較好的效果，在一定程度上拓寬數(shù)據(jù)的有效頻帶范圍。去鬼波法，對上下纜數(shù)據(jù)分別進(jìn)行去鬼波處理并將其合并輸入進(jìn)行偏移及后續(xù)處理，能夠使其成果數(shù)據(jù)在一定程度上彌補(bǔ)上纜及下纜數(shù)據(jù)各自由鬼波效應(yīng)引起的陷頻現(xiàn)象，也一定程度上拓寬了數(shù)據(jù)的有效頻帶。

1.4 寬線處理PSTM&PSDM成像方式選擇

寬線地震勘探和常規(guī)二維地震勘探的差別在于寬線地震勘探可以獲得數(shù)條CDP線，線的多少取決于觀測系統(tǒng)的設(shè)計。在偏移成像時可以選擇三維偏移算法，也可以選擇二維偏移算法。

本次采集是采用立體雙層震源和不同沉放深度雙電纜的觀測系統(tǒng)模式，針對特殊的觀測系統(tǒng)在偏移成像方法上進(jìn)行了疊前偏移成像試驗。

三維算法試驗采用了根據(jù)炮點(diǎn)直線擬合的方式定義地下面元網(wǎng)格。三維試驗主要包括宏面元PSTM試驗與正常面元PSTM試驗。宏面元成像是陸地觀測寬線地震數(shù)據(jù)通常采用的成像方式，即通過擴(kuò)大橫向面元尺度，使得地下的數(shù)條CIP線合并成一條CIP線輸出。由于受拖纜漂移影響，按宏面元輸出到一條CIP線很難兼顧全局，致使淺層成像存在明顯的橫向畸變。太大的面元尺度也在淺層產(chǎn)生假頻噪音，同時深層成像效果也沒有按正常三維面元偏移輸出后疊加的效果好。由此可見海洋寬線地震數(shù)據(jù)不宜采用宏面元的方式進(jìn)行地震疊前偏移成像。

從二維與三維的地震疊前偏移成像效果看，效果相當(dāng)。從信噪比看，二維地震疊前偏移成像更好?？紤]生產(chǎn)時效，采用二維偏移算法進(jìn)行地震疊前偏移成像。

2 在東海南部地震資料處理中的運(yùn)用效果

采用立體震源，不同沉放深度雙電纜采集是提高東海陸架盆地南部深層地震反射資料品質(zhì)的有效施工方法。低頻頻率與常規(guī)采集的二維地震資料相近，頻帶寬度比常規(guī)采集的二維地震資料略寬，成像效果和信噪比都明顯優(yōu)于常規(guī)采集的二維地震資料。與常規(guī)二維地震資料相比，在中深層具有更多的反射波組信息。一些位置出現(xiàn)新增可識別的沉積間斷面的接觸關(guān)系，地層內(nèi)部可見殘留地層的沉積面貌，有利于地震相和沉積充填特征研究，進(jìn)而有利于進(jìn)一步成盆特征的研究。

對比常規(guī)采集資料處理成果（圖4）和立體寬線采集資料處理成果（圖5）可以非常明顯地看出，寬線地震資料品質(zhì)明顯提高。尤其是中生界地層的有效信號能量明顯增強(qiáng)，同相軸得到更好的連續(xù)，波組特征更加清楚，地層形態(tài)比常規(guī)二維資料更容易刻畫，有利于資料的進(jìn)一步解釋和研究。

圖4 常規(guī)采集資料處理成果

圖5 立體寬線采集資料處理成果

3 結(jié)論

（1）在海洋立體寬線地震的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上，采用同時輸入不同沉放深度上下纜數(shù)據(jù)進(jìn)行二維地震疊前時間偏移、疊前深度偏移處理，是海洋寬線地震資料處理行之有效的思路與方法。

（2）地震成果資料品質(zhì)較好，主要表現(xiàn)在深層反射清晰、反射波組特征明顯、資料信噪比提高、橫向連續(xù)性向好。海上立體震源寬線地震是提高中深層地震資料質(zhì)量較為經(jīng)濟(jì)、實用、有效的技術(shù)，較好提高了東海南部中生界地層地震疊前偏移成像效果。

（3）海洋立體寬線地震勘探技術(shù)結(jié)合了常規(guī)寬線地震勘探技術(shù)和海洋上下纜采集技術(shù)優(yōu)勢，該技術(shù)勘探效果優(yōu)于常規(guī)二維地震資料，在采集裝備要求和采集費(fèi)用方面明顯低于三維地震勘探的成本，是現(xiàn)階段研究復(fù)雜區(qū)塊地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造演化特征的可行性技術(shù)。