复杂山地地震采集技术在库车坳陷的应用_工程实践

摘要

摘要：塔里木盆地库车坳陷的地震资料受到复杂地表结构和地腹地质条件的影响，普遍存在着信噪比低、剖面品质不高的问题，制约了油气勘探开发的进程。为此，在库车坳陷DK二维地震攻关

摘要：塔里木盆地库车坳陷的地震资料受到复杂地表结构和地腹地质条件的影响，普遍存在着信噪比低、剖面品质不高的问题，制约了油气勘探开发的进程。为此，在库车坳陷DK二维地震攻关测线施工中，以宽线观测系统、大基距组合接收(巨厚黄土堆积带采用9串检波器面积组合接收，老岩层出露的复杂山体区采用3串检波器“三”字形组合接收)为核心采集技术，开展详细表层调查，利用地震工程遥感技术选择合理的激发点和接收点，同时增加目的层的覆盖次数，强化激发和接收条件，从而提高了单炮记录的信噪比，改善了地震剖面的品质，为库车坳陷构造形态的重新认识提供了良好的地震资料。攻关试验的成功表明，该套技术方法在其他类似地区也具有很好的推广应用价值。

关键词：塔里木盆地；库车坳陷；地震资料采集；信噪比；宽线观测系统；大基距组合接收遥感技术；应用

库车坳陷是塔里木盆地重要的油气产区之一，KL2、KS3、DB1、DB3等油气田(藏)的相继发现，证实了该区具有丰富的油气资源，勘探前景十分广阔^[1]。但是，该区的地表条件和地腹构造都十分复杂，地震剖面上随机干扰发育，地震资料信噪比低，构造形态不清晰，圈闭落实程度低，严重阻碍了油气勘探开发的进程。

1 勘探难点

DK攻关测线位于库车坳陷中部，工区的南部位于秋里塔格山脉南翼的山前堆积区，沉积了巨厚的黄土层和戈壁砾石层；中部横跨秋里塔格山脉，山势陡峭，断崖发育；北部为风化剥蚀严重的雅丹地貌，地形总体上以复杂山体区和山前巨厚黄土砾石堆积区为主。本区地震资料的突出问题是信噪比低，剖面品质不高。地震勘探面临如下难点：①地形复杂，起伏剧烈，施工难度大；②表层结构复杂，低降速带厚度纵横向非均质性强烈，尤其是山前黄土戈壁区，低降速度带厚度介于60～110m，复杂的表层结构使得激发和接收条件较差，地震资料上面波和各种随机干扰发育，信噪比低；③地腹构造复杂，逆掩推覆体对地震波有着很强的屏蔽效应，断层下盘的反射能量弱，断裂发育，地震波的传播路径复杂，绕射波难以准确地偏移归位。

2 采用的技术方法

数值实验结果和多年的山地勘探经验表明：提高目的层的覆盖次数、强化激发和接收条件，是增强单炮记录的信噪比、改善地震剖面品质的有效方法。为此，采取以宽线观测系统、大基距组合接收为核心，详细表层调查和地震工程遥感技术为配套技术的一整套技术方法，压制干扰波，提高地震资料信噪比，以解决复杂山体地区和山前巨厚黄土堆积区的地震资料信噪比低、剖面品质不高的问题。

2.1 宽线观测系统

宽线观测系统是二维观测系统设计中的一种特殊的三维观测系统。与常规的单线二维测线相比，宽线观测系统在平行测线方向上布置多条激发线和接收线，其主要优点如下。

1) 在不改变道距、炮距和接收道数的情况下，有效提高目的层的覆盖次数。只要相应的增加激发线和接收线的条数，目的层的覆盖次数就可成倍提高。即

FN_w=FN_sn_sn_r

式中FN_w为宽线观测系统的总覆盖次数；FN_s为宽线观测系统中的单线覆盖次数；n_s为激发线的条数；n_r为接收线的条数。

2) 宽线观测系统沿一定角度，将相邻激发线和接收线上的激发点、接收点组合叠加，以达到压制干扰，提高资料的信噪比的目的。

3) 横向上增加了激发源，增大了接收组合，对横向的噪声具有一定的压制作用。

4) 宽线观测系统增加了激发点和接收点的优选机会，炮检点布设更加灵活，适应于复杂山体区施工。

DK攻关测线采用宽线观测系统，提高目的层的覆盖次数。根据本工区的老资料分析，目的层的覆盖次数在120次以上才能满足目标勘探设计要求。DK测线的单线覆盖次数为120次，测线南部山前巨厚黄土和砾石堆积带，激发和接收条件较差，地势较平坦，采用3炮2线观测系统，将覆盖次数增加到720次，以提高地震资料信噪比；测线中、北部老岩层出露的复杂山体区，激发和接收条件较好，地形复杂，采用2炮2线观测系统，覆盖次数亦可达到480次。

2.2 大基距组合接收

工区地表条件复杂，地表起伏剧烈，低降速带厚度分布非均质性强烈。震源激发后，在复杂地表条件下产生大量不规则噪声；同时巨厚黄土和砾石堆积区对地震波有着强烈的吸收衰减作用，造成地震记录上干扰波发育。检波器组合接收成为压制干扰波，提高信噪比的有效手段之一。根据本工区的干扰波调查结果，当纵、横向组合基距在126m×126m以上时，对干扰的压制效果较好。

巨厚黄土堆积带的接收线采用9串检波器面积组合接收(图1-a)，检波器串连接方式为3串3并，组合基距L_x=132m、L_y=20m，组内距δ_x=4m、δ_y=10m。老岩层出露的复杂山体区的接收线采用3串检波器“三”字形组合接收(图1-b)，组合基距L_x=33m、L_y=10m，组内距δ_x=3m、δ_y=5m。

2.3 表层调查技术

为获得良好的激发条件，要保证每个井位的震源能量在高速层内释放。本工区的地表岩性变化复杂，低降速带纵横向非均质性强烈，表层模型难以建立。

针对上述难点，本工区的表层调查采用“循环迭代法”，详细调查低降速带的厚度和速度，以建立准确的表层模型。首先，在测线上布置一定数量的表层调查控制点，建立表层结构的初始模型；然后，针对低降速层厚度突变段、表层速度突变段以及地表岩性变化段加密控制点，生成新的表层模型，再对模型的合理性进行评估，如果不合理，再按照上述流程加密建模，以此类推，直至迭代出准确的表层模型^[2]。DK攻关测线上共完成46个微测井控制点，平均密度达到1口/km(图2)。

通过小折射、微测井等多种表层调查方法，已基本搞清了本工区内表层结构的特点(表1)。准确的表层模型建立之后，逐点设计钻井深度，保证震源在高速层中激发，增强激发效果。

2.4 地震工程遥感技术

根据多年攻关经验，DK测线施工前，利用地震工程遥感技术从高精度遥感信息资料中提取高精度正射制图、地表地质解释、数字高程模型、坡度等参数。以这些参数为自变量，拟合评价函数来评估工区的表层地震地质条件，评价函数值越大，说明激发、接收条件越好。地震工程遥感技术帮助施工人员在室内选择DK测线上合理的激发点和接收点^[3]，提高了施工效率。

运用地震工程遥感技术，以20m检波器组合高差作为约束条件，DK攻关测线北部的雅丹地貌区有95%的接收点可以实现9串大组合接收；中部秋里塔格山体区有80%的接收点可以实现3串组合接收；南部的戈壁区有99%的接收点可以实现9串大组合接收。

3 应用效果

大基距组合接收技术有效地压制了干扰，提高了单炮资料信噪比(图3)。宽线观测系统大幅提高了目的层的覆盖次数，改善了构造主体的地震成像效果，剖面构造主体形态清晰，断裂明显。主要目的层的波组特征明显，反射能量较强，中、深层同相轴都能连续追踪，为该地区的构造形态的重新认识和圈闭的落实提供了良好的地震资料(图4)。