写在“可控震源地震勘探”专题前面的话

正可控震源是一种环境友好、使用高效、方便控制的地震波震源,在油气地震勘探中得到了广泛应用。绿色油气勘探理念、"两宽一高"地震数据采集技术和FWI成像技术为可控震源地震勘探带来了新的发展机遇和问题。可控震源同时激发导引出了高效地震采集技术、理论上可控震源能够提供客户定制的宽带反射子波、实践证明可控震源能够提供低至2～3Hz的地震数据表明了可控震源技术的发展潜力。但是,当前可控震源地震     

“两宽一高”地震采集技术工业化应用的进展

宽方位、宽频带、高密度(简称"两宽一高")地震采集技术在解决低信噪比地区勘探、复杂地质体成像、岩性勘探以及精细油气藏描述与监测等勘探难题方面具有明显的技术优势,但是要推广应用该技术还需要克服震源与采集两大制约因素。为此,探讨了影响"两宽一高"地震勘探技术工业化应用的两个制约因素——宽频信号源的激发与可控震源的高效采集技术,以期大幅降低陆上宽方位、高密度地震采集的作业成本,使之经济可行。在对可控震源宽频激发技术特点进行分析和有针对性设计扫描信号的基础上,对可控震源高效采集技术的智能化施工方案、用户定制同步激发方法、队伍的高效作业管理以及海量地震数据质量控制与管理等方面进行了细化和优化,并结合地震采集与处理的实际应用效果,展示了该技术工业化应用的良好前景。结论认为:(1)以新一代低频可控震源为核心的宽频地震激发技术解决方案、以野外地震作业管理系统和海量地震数据质控与管理系统为核心的可控震源高效采集技术解决方案,有效地破解了上述技术瓶颈,"两宽一高"地震勘探技术已经具有了可接受的性价比;(2)该技术能在成本可接受的情况下极大地改进地震资料的成像效果、提高油气勘探的预测精度,值得推广应用。     

可控震源高保真采集数值模拟及炮集分离

可控震源高保真采集(HFVS)方法利用多震源在多位置同时激发,大大提高了地震数据采集效率。但多震源同步激发,增加了记录的相邻干扰,降低了资料信噪比,原始记录需要进行炮集分离后才能应用。采用可控震源激发的线性扫描信号模拟高保真采集(HFVS)技术进行的二维地震数据采集,对震源信号进行相位编码,正演模拟多张混叠记录。利用震源检测信号以及地震记录获得震源与各检波点之间对应物理路径各频率点处的传输函数,并将传输函数作用于各震源检测信号,即可得到分离后的单炮地震记录。对比炮集分离结果与单炮正演模拟结果可以看出,远炮点道和近炮点道的分离效果都较好,且远炮点道的分离效果好于近炮点道。     

可控震源地震采集技术的进展

可控震源地震数据采集方法可分为常规采集、高效采集及高保真采集三大类。常规采集方法通常是指只采用一组可控震源作业,通过互相关处理获得共炮点道集;高效采集方法是指采用两组或多组可控震源间隔一定时间或同时施工,同样,通过互相关处理获得共炮点道集;高保真采集方法是指采用一台或多台可控震源在彼此间隔一定距离的不同炮点同时振动,采用地面力信号反褶积获得共炮点道集。结合实例分析,对比三类方法特点,可得到两点结论:①可控震源高效采集方法使数据采集作业效率大幅度提高、施工周期明显缩短,进而降低了勘探成本;②可控震源地震数据采集技术的发展方向是高效采集与高保真采集方法相结合,从而实现低成本、高精度及高保真度地震勘探作业。     

改善可控震源高频信号输出品质的探讨

在地震勘探生产中,与传统的炸药激发地震波信号相比,可控震源具备更高的安全性、低公害性和在大多数地区作业效率高等明显的技术优势,因此成为重要的地震波激发手段.在全球的地震勘探活动中,越来越多的地震数据采集都要求使用可控震源激发.理论上,可控震源采用的是有限带宽的扫描信号,而炸药震源使用的则是无限带宽的脉冲信号,因此在解决具体地质问题时,会因为激发频带宽的问题,导致对目标的分辨力产生差异.本文通过探讨可控震源高频输出信号的约束条件,提出改进输出信号品质的途径和方法,同时也指出了应用中的注意事项.     

中国石油可控震源高效地震采集技术应用与展望

讨论了目前国内外成熟的交替扫描激发、滑动扫描激发、滑动扫描同步激发和独立同步扫描激发这4种可控震源高效采集技术方法以及国外应用进展,深入分析了我国陆上可控震源常规采集现状;针对目前国内陆上地震采集存在的问题与面临的难点,从采集效率、采集成本、地震资料效果等方面对已经实施的交替扫描、滑动扫描等高效采集技术应用进行了剖析,对今后我国陆上不同地表、不同地下地质条件区域如何应用高效采集技术进行了展望。     

可控震源高效采集技术及在国际项目中的应用

在国际油公司追求高效地震勘探及经济效益最大化的推动下,滑动扫描(SlipSweep)、滑动扫描同步激发(DSSSplusSlipSweep)等可控震源高效采集技术获到快速发展,并在中东、非洲等地区得到了广泛应用。文章介绍了滑动扫描、距离分离同步激发(DSSS)、滑动扫描同步激发、独立同步扫描(ISS)等可控震源高效采集技术的基本原理,以及观测系统设计、无桩号测量、现场质量控制、数据存储与转换、滑动扫描谐波压制和独立同步扫描邻炮干扰压制等可控震源高效采集关键配套技术,并且展示了这些技术在公司国际地震勘探项目中的应用情况及实际效果。     

一种改善相关子波特性的扫描信号

参考扫描信号与检波器所接收到的地层反射信号进行相关处理后得到的相关子波是构成震源相关地震记录的基本波形.因此,相关子波特性直接影响到可控震源地震记录的面貌与品质.品质优良的扫描信号可以有效地提高地震记录品质和施工效率.实验室分析表明,对数分段扫描信号的相关子波有着极小的相关边叶.为了对这种扫描信号的地震勘探效果进行验证,我们对对数分段扫描信号和普通线性扫描信号进行了地震勘探采集数据对比试验.试验结果表明,采用对数分段扫描信号的地震记录信噪比得到了明显改善.     

子波一致性校正方法在地震资料处理中的应用——以伊朗Kashan区块为例

在地表条件复杂多变地区的地震勘探中，由于表层结构横向变化大，野外地震资料采集通常采用多种震源的交互施工方式，造成不同震源激发的原始单炮资料品质差异较大。为消除差异，常规处理多采用频率匹配、振幅匹配和反褶积等方法来调整不同震源单炮资料的频率和相位关系，但这种处理方式效率很低，甚至会影响叠前处理的效果。为此，对利用子波一致性校正消除不同震源原始单炮资料品质差异的方法进行了探讨。阐述了子波一致性校正方法的基本原理，即以振幅一致性校正为基础，根据反射系数一致性原理，利用Robinson褶积模型，通过相同位置接收不同震源激发得到的2种原始单炮资料的内在关系，设计匹配子波滤波器。伊朗Kas—han区块勘探程度较低，地表条件复杂多变，野外采集采用了可控震源和炸药震源激发方式。在资料处理中，采用了子波一致性校正方法，较好地解决了炸药震源与可控震源激发单炮资料品质差异大的问题。     

可控震源高效采集噪声对弱信号的影响及应对方法

可控震源高效采集技术通过多组震源不间断扫描提高地震数据采集作业效率,但同时带来了更多的谐波噪声及震源移动产生的机械噪声(以下统称为高效采集噪声)。高效采集噪声的强弱与震源组数、组间距离、激发时间间隔及生产组织方式等因素密切相关。如何在有限的设备投入和保持采集效率的情况下消除或者减弱高效采集噪声是高效采集作业需要解决的问题。从弱信号可记录性的角度确定震源组间距,可以在动态滑动扫描采集作业中通过对震源分组和摆放方式的优化,最大限度地减弱高效采集噪声的影响。通过提取原始资料中不同炮检距弱信号振幅计算相对于高效采集噪声的信噪比,然后以检波器动态范围为阈值,将信噪比大于阈值的炮检距范围作为最大组间距进行震源摆放和野外作业。实际资料应用结果表明,该方法可以大幅降低可控震源高效采集噪声的能量,在对动态滑动扫描地震采集野外作业的可控震源分组、组间距设置和摆放等方面具有定量指导作用。     

羌塘盆地高密度高覆盖宽线采集技术试验

为了提高羌塘盆地地震资料采集质量,早日实现该地区油气地球物理勘探突破,2015年在北羌塘坳陷、中央隆起带和南羌塘坳陷分别进行了常规可控震源、低频可控震源、大吨位可控震源、炸药震源激发试验及高密度、高覆盖宽线采集试验,取得以下认识:(1)最佳激发因素。常规可控震源振动台次为3台1次,驱动幅度为70%,扫描频率为6.0~84.0Hz,扫描长度为18s;低频可控震源振动台次为2台1次,驱动幅度为60%,扫描频率为1.5~84.0Hz,扫描长度为16s;大吨位可控震源振动台次为2台1次,驱动幅度为70%,扫描频率为6.0~84.0Hz,扫描长度为16s。炸药震源为单井高速层下7m激发,最浅井深18m,药量18kg;组合激发方式为2口井×15m×12kg或3口井×12m×8kg。(2)尽管可控震源单炮的能量、信噪比、频谱及子波一致性与炸药震源相比并不占优,但可控震源激发在高密度高覆盖采集条件下仍能获得等同于或明显优于井炮激发质量的地震资料。(3)基于"环保、安全、经济、高效"考虑,羌塘盆地宜采用可控震源和井炮联合的高密度、高覆盖宽线采集方案,可控震源最佳观测系统为3L3S或2L3S,覆盖次数960次以上;井炮震源最佳观测系统为2L3S或3L2S,覆盖次数为300~360次。     

应对当今地震勘探需求与挑战的高精度可控震源

要解决低信噪比地区勘探、复杂地质体成像、岩性勘探以及精细油气藏描述与监测等勘探难题,进一步提高地震资料成像和油气预测精度,需不断地拓宽频带和增加地震采集密度。理想地震信号的频带至少为5个倍频程以上,而炸药震源的效率和成本无法解决高密度炮点带来的高成本问题,常规可控震源的低频起始扫描频率通常在5~6 Hz,也不能满足低频需求。为此,通过对地震资料野外采集和室内处理需求的具体分析,触摸探索了地震信号的激发及辨识瓶颈。指出:(1)高精度可控震源不是简单的宽频可控震源,而是涵盖了高精度可控震源模型控制下的低畸变激发信号和宽频地震信号激发2个概念;(2)未来可控震源地震信号的激发不仅仅需要解决高频激发的问题,更要解决低频激发的稳定性问题;(3)完全可以采用点激发来实现深部探测。     

可控震源地震数据子波最小相位化方法

 本文从可控震源地震记录采集时使用的扫描信号参数出发,计算可控震源扫描信号,再将可控震源扫描信号进行自相关求出可控震源零相位子波。然后利用可控震源零相位子波,求出将零相位子波转化为最小相位子波的转换算子。最后利用该转换算子,将可控震源零相位子波转化为最小相位子波,实现了把可控震源零相位震源子波的地震记录转化为最小相位震源子波的地震记录的功能。     

国内陆上“两宽一高”地震勘探技术及发展

"两宽一高"是指宽方位、宽频带和高密度地震勘探技术。从地震勘探高密度空间采样理念出发,系统地介绍了无假频检波、基于波动照明分析的观测系统优化、基于原始单炮信噪比的覆盖密度设计、基于叠前偏移子波均匀性的观测系统评价方法等新的地震勘探观测系统设计与评价方法;介绍了基于硬件改进的宽频激发和宽频接收技术,可以实现1.5 Hz的低频和超过120 Hz的宽频带激发技术;描述了可控震源滑动扫描方法、井炮高效激发技术、自动实时质量控制等高效采集作业技术,为"两宽一高"地震勘探技术的有效实施实现了技术配套。"两宽一高"地震资料与基于炮检距向量片(OVT)的五维处理技术的结合,发挥了"两宽一高"地震资料的优势,提高了地震勘探资料的成像精度。统计分析了近年该项技术的实际应用情况,并给出了该项技术在我国西部复杂山地和东部复杂城区的两个典型三维地震勘探应用实例。最后分析讨论了节点仪器采集、超高效混叠采集技术、智能化信息化控制管理技术和压缩感知技术,认为这些技术会成为今后地震勘探特别是地震勘探采集技术的发展趋势和方向。     

可控震源相关子波旁瓣压制方法研究

可控震源地震资料采集中,通过参考扫描信号与地面检波器接收到的反射信号进行互相关处理,能够得到反映地下反射界面的相关地震记录。相关子波特性对可控震源地震记录的品质具有直接影响。根据扫描信号频率范围,设计合适的滤波器,对相关信号进行滤波处理,能有效压制相关旁瓣。模拟和实际资料处理结果表明,滤波处理后的相关子波有着更小的相关旁瓣,记录分辨率得到有效提高。     

可控震源滑动扫描谐波干扰压制方法

可控震源滑动扫描是高密度地震勘探中的一种高效采集技术,但它在大幅度提高野外地震数据采集作业效率的同时,其固有的谐波干扰也严重地影响了地震资料品质。目前常用的滑动扫描谐波干扰压制方法是模型法,即基于震源力信号设计谐波预测算子,求取相关后记录中的谐波干扰,将求得的谐波干扰从被干扰区域中剔除。然而在实际地震数据采集中由于设备等原因往往缺失震源力信号,因此无法应用模型法压制谐波。本文基于准噶尔西北缘玛西1井三维震源力信号的实际数据,尝试应用独立同步扫描邻炮干扰压制方法滤除滑动扫描资料上的谐波干扰,取得了令人满意的处理效果。     

柴达木盆地可控震源高效采集技术应用

柴达木盆地油气资源丰富,但是恶劣地震地质条件严重制约了油气勘探进程。通过多年攻关试验证明,高密度、高覆盖和宽方位是提高资料品质的有效方法。但是该方法是通过大量增加炮点及检波点来提高炮道密度,同时增加勘探成本和野外施工难度。山前戈壁区地势比较平坦,比较适合可控震源施工。可控震源滑动扫描高效采集技术的应用,有效的解决高密度、高覆盖、宽方位采集技术与勘探成本大幅增加之间的矛盾。本文将阐述滑动扫描高效采集技术设计及施工配套技术应用,通过滑动扫描采集技术在柴达木盆地平台、牛东和英西地区的实施,该技术不仅大幅度提高地震资料的品质,同时极大地提高采集效率,缩短采集时间和降低了野外勘探成本。     

准噶尔盆地腹部沙漠区可控震源高密度采集试验

针对准噶尔盆地腹部巨厚沙漠覆盖区特殊的地震地质条件及侏罗系和白垩系岩性油气藏勘探需求,进行了可控震源高密度采集试验,通过采用炮点预设计、可控震源低频设计、可控震源滑动扫描、地震资料快速检查评价等技术,实现了沙漠区可控震源高效高密度三维地震采集,资料品质得到明显改善.试验证明,在准噶尔盆地腹部巨厚沙漠区采用可控震源高密度采集是可行的.     

可控震源地震勘探中的数值模拟法应用

可控震源激发信号的设计和选择直接影响资料的信噪比。通过对比不同震源信号激发的实际单炮记录选取最佳激发信号的常规方法成本较高。本文基于地震勘探基础理论,通过信号自相关提取不同震源信号的子波,将该子波与实际反射系数做褶积运算,进而通过分析、研究所得数值模拟地震道记录评判激发信号的优劣。由于不受其他因素的影响,数值模拟结果直观而单纯地反映了不同震源信号对地震资料的影响,所得结论可靠。在WLH探区的实际应用效果表明,该方法能为可控震源信号的设计提供现实指导。     

基于相控理论的炮点组合设计技术

在复杂地表区地震勘探中,广泛应用炮点组合激发消除干扰,提高单炮记录的品质。二维相控震源的排列长度和三维相控震源的组合面积决定了定向地震波束的宽度,即地震波能量的定向聚焦状态。本文借用军工领域的相控理论,通过组合激发的时间或深度控制实现相位组合控制,设计合理的组合激发模式,将发散传播的地震波集中于某个方向,即激发定向地震波束,使观测系统接收的反射信号增强,所采集资料的信噪比提高,从而有效地改善了地震勘探效果。