彭存?zhèn)}

（中國(guó)石化勝利油田分公司石油工程監(jiān)督中心，山東東營(yíng) 257000）

沙漠沙層巨厚松軟，地形變化大，蜂窩狀、壟裝沙丘連綿起伏，不同的沙丘形態(tài)、起伏規(guī)模和沙層厚度，對(duì)地震資料品質(zhì)影響的程度不同，沙漠地區(qū)近地表巨厚的沙層對(duì)地震采集技術(shù)帶來(lái)了特有的挑戰(zhàn)：（1）巨厚松散沙層對(duì)地震波的吸收、衰減作用強(qiáng)烈；（2）沙層中激發(fā)產(chǎn)生的干擾嚴(yán)重，主要是面波、折射、散射等；（3）地震波傳播速度低，帶來(lái)的靜校正、組合接收等高等問(wèn)題；（4）沙漠地形起伏帶來(lái)的靜校正問(wèn)題比較突出；（5）相對(duì)均一沙層，表層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單；（6）沙漠區(qū)潛水面的變化規(guī)律——存在比較穩(wěn)定的潛水面（高速層）；（7）沙漠區(qū)對(duì)施工組織方法、生產(chǎn)生活保障系統(tǒng)和地震采集裝備有更高的要求。

雖然沙漠區(qū)對(duì)地震采集來(lái)說(shuō)困難多，但問(wèn)題明確、簡(jiǎn)單，便于采取針對(duì)性的技術(shù)措施。如沙漠地區(qū)的靜校正問(wèn)題就解決得較好了，沙漠地區(qū)的激發(fā)問(wèn)題對(duì)于常規(guī)勘探目標(biāo)來(lái)說(shuō)也基本解決。沙漠的激發(fā)、接收問(wèn)題是制約提高沙漠地震資料品質(zhì)的瓶頸[1]，如圖1所示。

1.沙漠地震采集觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化

觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是沙漠地震采集的核心技術(shù)[2]。觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用還是基于射線追蹤的正演模擬軟件：（1）中國(guó)—KLseis的2D、3D模型軟件；（2）美國(guó)—Greenmount的Grip2.5D、3D模型；（3）加拿大—OMNI“三維設(shè)計(jì)”軟件；（4）捷克—seis系列模擬軟件；（5）法國(guó)CGG公司：“二維、三維設(shè)計(jì)”工作站版；（6）以色列Paradigm公司：“二維、三維設(shè)計(jì)”

基于波動(dòng)方程的正演模擬軟件：（1）中國(guó)—東方公司的波動(dòng)方程正演模擬系統(tǒng) V1.0；（2）中國(guó)—同濟(jì)大學(xué)的SWPS地震波傳播數(shù)值模擬軟件；（3）加拿大—Tesseral 2D 全波場(chǎng)模擬軟件；（4）國(guó)外許多研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的模型正演應(yīng)用軟件。

波動(dòng)對(duì)于一般沙漠地區(qū)二維觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要還是依據(jù)射線追蹤理論，以CMP疊加為目的，根據(jù)地質(zhì)任務(wù)要求，結(jié)合沙漠地區(qū)低信噪比特點(diǎn)，在分析透前期資料的基礎(chǔ)上，采用高迭次、小道距、較長(zhǎng)排列、中間放炮的方法。方程模擬能真實(shí)地反映斷層附近反射波、繞射波以及能量的衰減等動(dòng)力學(xué)的信息，能反映能量變化情況。

沙漠地震二維采集觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)—道距：小道距對(duì)深層的斷裂的繞射波反映比較清楚，除提高斷裂帶成像效果外，還有一個(gè)原因就是沙漠地區(qū)地震反射的優(yōu)勢(shì)接收段長(zhǎng)度在7000m左右，更遠(yuǎn)的偏移距數(shù)據(jù)由于動(dòng)校畸變、初至干擾等原因難以有效利用。沙漠地震二維采集觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)—寬線：寬線觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)地質(zhì)體的照明是較好，照射盲區(qū)的范圍小。所以在構(gòu)造復(fù)區(qū)域的疊加信噪比高，成像效果好，寬線在信噪比、分辨率、偏移成像上優(yōu)于普通二維，但成本很高。在信噪比很低的沙漠地區(qū)，小面元采集應(yīng)與高的迭次、較密的炮、道密度相匹配，才能取得好的效果。

盡可能地消除采集腳?。翰杉_印可以分為兩類(lèi)。

（1）劇烈起伏的沙漠地表?xiàng)l件，引起地震資料振幅、信噪比等屬性隨地表?xiàng)l件的變化而變化，形成采集腳印。優(yōu)化激發(fā)參數(shù)，使沙丘不同部位激發(fā)能量、子波、信噪比盡量接近，可以很大程度減少腳印。

（2）與觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)有關(guān)的采集“腳印”，其根本原因是空間采樣不足[3]、不連續(xù)、不均勻。數(shù)據(jù)處理時(shí)（主要是在偏移時(shí)）就會(huì)帶來(lái)噪音——“腳印”。橫向滾動(dòng)距離、炮線距、接收線距和觀測(cè)形式是影響采集“腳印”的幾個(gè)主要參數(shù)；采用較小的滾動(dòng)距、炮線距、接收線距有利于減少采集腳印。

方位角的分布：寬方位觀測(cè)相對(duì)于窄方位來(lái)說(shuō)具有炮檢距、方位角均勻；有利于不同角度研究地質(zhì)體，利于AVO、裂縫分析等；有利于穩(wěn)定、全面接收來(lái)自地下反射點(diǎn)能量；多方向性有利于多次波衰減等優(yōu)勢(shì)。但也存在近道資料少，動(dòng)校拉伸較大；受表層影響，靜校正求解相對(duì)困難，受各項(xiàng)異性的影響速度分析難度大等問(wèn)題。尤其是在低信噪比、地形起伏劇烈的沙漠地區(qū)，如果達(dá)不到高密度的炮、道布設(shè)，迭次低、炮檢距不均勻時(shí)處理過(guò)程產(chǎn)生的采集腳印會(huì)更嚴(yán)重。小束線的滾動(dòng)距離，能使各個(gè)面元接收到的地球物理信息盡可能一致，有效地減弱 “采集腳印”問(wèn)題，改善靜校正的耦合效果，提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率。

總之，采用較高的覆蓋次數(shù)，縮小接收線距和炮線距，增加空間采樣點(diǎn)，以提高縱橫向分辨率；采用較寬的方位角觀測(cè)，保留一定繞射波尾巴長(zhǎng)度，歸位準(zhǔn)確，提高構(gòu)造成像精度。

2.沙漠地震采集表層結(jié)構(gòu)調(diào)查技術(shù)

沙漠地區(qū)的表層調(diào)查非常重要，不僅是為了提供靜校正參數(shù)，更是井深設(shè)計(jì)的依據(jù)，不僅要考慮初至?xí)r間，還要考慮波形變化。目前，利用微測(cè)井資料研究表層地震子波振幅頻率的變化[4]提取吸收衰減參數(shù)，進(jìn)一步改善沙漠資料是主要方向。

根據(jù)微測(cè)井波形記錄，沙漠地區(qū)內(nèi)存在厚度不一的低頻層（從記錄的波形可以識(shí)別）一般在沙丘低部位存在，可能與欠壓實(shí)作用有關(guān)。

沙丘曲線：選取工區(qū)典型高大沙丘，在高大沙丘兩端低洼處布設(shè)2個(gè)炮點(diǎn)。在2個(gè)炮點(diǎn)分別布設(shè)微測(cè)井、激發(fā)淺井各一口，沿沙丘起伏較大的方向布設(shè)排列，排列采用小道距接收（3m～5m）。道數(shù)根據(jù)沙丘的大小而鋪設(shè)，橫跨沙梁。激發(fā)點(diǎn)在接收排列的兩端各布設(shè)1口。激發(fā)采用小藥量（2kg～4kg）激發(fā)，激發(fā)井深2m～4m，以保證初至起跳干脆。再根據(jù)根據(jù)沙丘厚度和對(duì)應(yīng)的垂直時(shí)間擬合出厚度和對(duì)應(yīng)的垂直時(shí)間的關(guān)系曲線，制作成沙丘曲線量板，如圖2所示。

表層吸收衰減調(diào)查：?jiǎn)尉㈦p井法通過(guò)這項(xiàng)試驗(yàn)求取的吸收衰減補(bǔ)償參數(shù)應(yīng)用到后續(xù)的處理中，取得了一定的效果。

3.沙漠地震采集激發(fā)技術(shù)

激發(fā)深度優(yōu)化：高程、表層結(jié)構(gòu)調(diào)查和解釋?zhuān)咚賹觾?nèi)低頻段的解釋?zhuān)謪^(qū)、分段井深試驗(yàn)。

激發(fā)藥量?jī)?yōu)化：分區(qū)、分段藥量試驗(yàn)，藥量隨沙層厚度增加而增加。

激發(fā)點(diǎn)位優(yōu)選：避高就低，采取避高就低的措施時(shí)一般是垂直測(cè)線偏移，針對(duì)提高分辨率勘探選擇的調(diào)諧深度就要??；如果針對(duì)提高深層能量勘探的調(diào)諧深度就要大。

關(guān)于低頻段的認(rèn)識(shí)：沙漠區(qū)表層普遍存在一個(gè)厚度不一的低頻段（潛水面埋藏較淺區(qū)域壓實(shí)作用小時(shí)尤其突出），低頻段內(nèi)激發(fā)的記錄頻率低；采取加密微測(cè)井、增加雙井微測(cè)井、微測(cè)井波形記錄綜合解釋等手段準(zhǔn)確掌握低頻段的展布，避開(kāi)低頻段激發(fā)[5]。小藥量多炮垂直疊加既能滿足提高分辨率的頻率要求又能通過(guò)疊加彌補(bǔ)能量不夠，是一種提高分辨率和信噪比的有效手段。多井組合的單炮記錄能量、信噪比高于單井記錄，但資料的主頻變低，頻寬變窄，成本也是很高。

4.沙漠地震采集接收技術(shù)

在多年的沙漠地震采集實(shí)踐中，為了改善沙漠區(qū)接收條件，人們進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，付出了艱辛的努力，采取多種措施來(lái)解決沙漠中的接收問(wèn)題。但還沒(méi)有像解決沙漠激發(fā)問(wèn)題那樣收到很大的成效。沙漠地區(qū)的地震采集接收問(wèn)題仍是地震采集資料質(zhì)量的瓶頸。主要有以下幾個(gè)方面：（1）改善沙漠接收條件的探索－檢波器與沙層的耦合；（2）檢波器組合個(gè)數(shù)及其組合圖形試驗(yàn)；（3）檢波器接收頻率；（4) 檢波器組合的連接方式；（5) 數(shù)字檢波器接收；（6) 吸收衰減參數(shù)的求取。

在沙丘起伏較大區(qū)段進(jìn)行“檢波點(diǎn)避高就低”與正常施工的段對(duì)比試驗(yàn)得知，檢波點(diǎn)避高就低沒(méi)有炮點(diǎn)避高就低效果明顯。存在地下反射點(diǎn)離散度高，處理中的偏移歸位問(wèn)題，檢波器埋置加深后未有明顯的改善，不同檢波器個(gè)數(shù)組合記錄比較，隨著檢波器個(gè)數(shù)增加，目的層品質(zhì)變好，但記錄的頻譜有變窄的趨勢(shì)。綜合考慮，檢波器個(gè)數(shù)選用24個(gè)或36個(gè)較好。沙漠區(qū)低頻干擾發(fā)育，降低了深部目的層低頻弱反射的信噪比，放大組合圖形有利于壓制低頻噪音，提高深部反射的信噪比。

5.地震波衰減補(bǔ)償技術(shù)

5.1 沙丘區(qū)表層地震波衰減補(bǔ)償技術(shù)

用粘彈性波動(dòng)方程[6]把地表接收到的信號(hào)延拓到高速層的頂面，完成低降速帶地震資料的補(bǔ)償。目前，沙漠地區(qū)低降速帶品質(zhì)因子野外調(diào)查方法經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，有一些效果，還需進(jìn)一步完善。

5.2 最佳耦合檢波器系統(tǒng)與數(shù)字耦合反濾波技術(shù)

沙漠地區(qū)由于其地表比較疏松，常規(guī)檢波器很難與地表達(dá)到最佳耦合。利用特殊耦合檢波器采集的單道地震數(shù)據(jù)，結(jié)合常規(guī)耦合檢波器在相同條件下采集的單道地震數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并應(yīng)用于常規(guī)耦合檢波器采集的野外地震數(shù)據(jù)，得到相當(dāng)于利用特殊耦合檢波器的地震數(shù)據(jù)，取得了一定的效果。

6.沙漠地震記錄分析和監(jiān)控處理技術(shù)

沙漠地震資料的分析評(píng)價(jià)和監(jiān)控處理技術(shù)是采集技術(shù)的重要內(nèi)容，近年來(lái)發(fā)展較快，但是由于沙漠地區(qū)記錄噪聲大，干擾重，如何去偽存真科學(xué)認(rèn)識(shí)一些量化的結(jié)果，要與處理手段緊密結(jié)合，軟件的開(kāi)發(fā)也需要重視。

監(jiān)控處理——現(xiàn)場(chǎng)、施工單位與處理單位并行，采集處理一體化；3個(gè)統(tǒng)一：統(tǒng)一量化標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一目的層位，統(tǒng)一分析手段；三者結(jié)合：定性+定量的結(jié)合，點(diǎn)、線、面。4項(xiàng)內(nèi)容：采集單位+現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控處理的結(jié)合，能量分析、頻率分析、噪音分析、子波分析。

7.結(jié)論

高密度三維采集技術(shù)應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題之一就是沙漠地區(qū)高密度激發(fā)的成本太高，可控震源激發(fā)方式應(yīng)該是解決這個(gè)問(wèn)題的好辦法之一。

沙漠地區(qū)的可控震源激發(fā)實(shí)際上是在潛水面以上激發(fā)，沙層的吸收衰減補(bǔ)償問(wèn)題就顯得更為重要，解決沙漠地震波的補(bǔ)償問(wèn)題后，沙漠可控震源激發(fā)應(yīng)該不是太大的難題。

沙漠可控震源激發(fā)人為障礙少，安全程度高。國(guó)外已有大規(guī)模應(yīng)用，技術(shù)難度不大，可以先在平緩沙漠區(qū)試驗(yàn)。