基于多参数融合的弱弹性介质激发井深设计方法

doi:10.11720/wtyht.2025.1361

基于多参数融合的弱弹性介质激发井深设计方法

包洪刚^,

中石化石油工程地球物理有限公司科技研发中心,江苏南京 211112

A multiparameter fusion methodology of well depth design for seismic excitation in weakly elastic media

BAO Hong-Gang^,

R&D Center of Science and Technology,Sinopec Geophysical Corporation,Nanjing 211112,China

第一作者: 包洪刚(1981-),男,现主要从事地震采集方法研究工作。Email:js-baohg.osgc@sinopec.com

责任编辑: 叶佩

收稿日期: 2024-09-9 修回日期: 2025-02-10

基金资助:

中石化石油工程技术服务有限公司科研项目“江苏下扬子古潜山关键地震技术研究”(SG18-80X)

Received: 2024-09-9 Revised: 2025-02-10

摘要

弱弹性介质薄互层较多,激发的地震波能量衰减快、优势频带窄,造成地震资料分辨率低,如何选择较好的激发岩性是改善激发效果的关键。为此,以苏北探区为例,分析水网地区影响资料品质的主要因素,通过微测井调查测定高速层顶界面,采用静力触探方法和岩性取心优选优势岩性段,量化分析相关子波的倍频程、分辨率、主瓣与旁瓣能量比、子波清晰度等,建立地震子波属性与激发岩性的匹配关系,优选地震波传播速度高、岩土弹性属性好、子波频带宽的岩性面,建立工区表层岩性平面图,逐点设计激发井深,确保宽频激发。将以上技术应用于YA三维、SDX三维激发井深设计,所获得的单炮频率归一性较好,地震剖面目的层优势频带拓宽了10 Hz以上,提升了1.5个倍频程。这一结果表明,水网地区“弱中选优”的激发策略可以有效地改善在弱弹性介质中的激发效果,提高地震资料分辨率和成像精度。

关键词： 水网地区; 弱弹性介质; 高分辨率; 激发岩性

Abstract

Due to numerous thin interbeds in weakly elastic media,seismic excitation typically yields rapidly attenuated seismic wave energy and a narrow dominant frequency band,resulting in low-resolution seismic data.Therefore,selecting a favorable lithology plays a crucial role in improving the seismic excitation effect.This study explored the dominant factors influencing the quality of seismic data obtained from the northern Jiangsu exploration area,a region with a dense river system.Specifically,this study determined the top boundary of the high-velocity layer based on microlog surveys and the dominant lithologic member using the cone penetration test and lithologic coring.It quantitatively analyzed seismic wavelet attributes,including octave band,resolution,main-to-side lobe energy ratio,and wavelet clarity,establishing their matching relationship with the lithology for seismic excitation.By selecting a lithologic surface featuring a high seismic wave propagation velocity,a favorable elastic property,and a wide frequency band in the study area,it plotted a surface lithology map for pointwise well depth design,ensuring wide-frequency excitation.The above techniques were applied to well depth design for seismic excitation in the YA and SDX areas,achieving well-normalized single-shot frequencies and widening the dominant frequency band of the target layer in the seismic profile by over 10 Hz,with an increase of 1.5 octave bands.The results show that the excitation strategy of "selecting the dominant lithology from weakly elastic media" in regions with dense river systems can effectively enhance the seismic excitation effect in weakly elastic media,thereby improving the imaging accuracy and resolution of seismic data.

Keywords： a region with a dense river system; weakly elastic medium; high resolution; lithology for seismic excitation

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包洪刚. 基于多参数融合的弱弹性介质激发井深设计方法[J]. 物探与化探, 2025, 49(2): 330-339 doi:10.11720/wtyht.2025.1361

BAO Hong-Gang. A multiparameter fusion methodology of well depth design for seismic excitation in weakly elastic media[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(2): 330-339 doi:10.11720/wtyht.2025.1361

0 引言

苏北探区水网纵横、表层岩性多为弱弹性介质,地震勘探的目标地质体具有“薄、碎、小、散、隐、深”的复杂特点,给提高地震资料分辨率和成像精度带来较大困难。目前采用的单点高密度三维地震采集技术主要通过提高炮道密度来提高覆盖次数,改善地震资料的信噪比,提高地震资料识别能力,寻找新的圈闭和挖潜剩余油,并取得了较好的效果。然而,该技术在激发方面改善较小,地震资料品质仍有潜力可挖。苏北探区多采用炸药震源激发,复杂的表层结构造成地震波激发、接收条件多变,弱弹性、不均匀介质激发导致单炮能量弱、频率低、差异大,对采集资料的频率、能量一致性和资料完整性产生较大影响,地震资料品质不佳,成为制约地震勘探效果和进程的主要因素。

前人针对山前带、黄土塬、灰岩区、盐沼区等弱弹性介质的地震采集参数优选进行了大量研究。王益民^[1]、高峻等^[2]、王晓华等^[3]研究了激发岩性与地震子波形态、振幅和频率之间的关系,认为在同一岩性中激发可保持地震子波的一致性;崔汝国等^[4]针对非均匀介质研究了炸药参数(爆速、密度等)和激发岩性的纵波速度、密度、杨氏模量对地震波能量的影响;刘凯等^[5]通过波动方程正演模拟,分析了复杂近地表结构对地震资料的影响;薛野等^[6]在灰岩出露区开展了激发方式、激发井深、激发药量等激发试验,建立了针对复杂山地地形的激发点位优选技术,提高了单炮一级品率;陈楠^[7]利用三维空间属性插值进行激发井深设计;吕公河^[8]、王文忠等^[9]利用大基距面积组合增大激发作用面,有效改善了弱弹性介质中的激发效果;孙海川等^[10]、张剑等^[11]认为山前带井深设计时应尽量选择在速度较高、激发能量较强、激发频率高的介质中激发;张卫华等^[12]通过雷州半岛南部玄武岩物性与激发地震波之间的属性研究,提出了岩石物理与正演模拟分析相结合的激发岩性优选方法;梁亚南等^[13]在泌阳凹陷王集地区根据虚反射理论分析无法获得理想资料的情况下,通过激发岩性优选确定激发参数,获得了较高品质的地震资料;冯晓强等^[14]分析了苏北探区影响地震资料分辨率的主要因素,并提出了相应的技术对策;张志林等^[15]对近地表结晶互层和串珠孔穴影响地震响应特征进行了模拟分析,结合实际地震资料验证了近地表结晶互层的吸收衰减规律,成功地解决了盐沼区地震采集难题;王咸彬^[16]在准噶尔盆地南缘山前带通过精细近地表建模技术优选激发因素;宋智强等^[17]、杨明生^[18]、魏明阳^[19]在塔里木盆地大沙漠区开展了微测井记录中低频段的表现特征、产生机理研究,拓展了地震资料频带,云美厚等^[20]分析了影响地震分辨率的各种因素,阐述了提高分辨率的技术途径和未来发展方向。前人的多种措施不同程度地改善了地震资料品质,但对水网地区的弱弹性介质的激发井深设计方法研究较少。近几年来,地震采集领域的专家们重视激发因素在地震资料质量中的关键作用,增加了微测井调查密度。然而,微测井速度与激发岩性的选择存在一定的“陷阱”,地震资料仍存在分辨率低和主频难以提高的问题,地震激发介质的弹性属性研究已经成为提高激发信号品质的关键。

本文针对水网地区的近地表弱弹性介质,在初步表层结构调查的基础上,基于激发介质弹性属性开展了多参数融合的激发井深设计方法研究。应用静力触探方法追踪稳定的优势激发岩性段,并利用岩性取心标定优势岩性层,通过量化子波分析确定激发岩性面,将以往高速顶界面下固定深度的设计方式转变为在优势岩性段激发的动态井深设计方式。确定优选激发岩性的准则和技术,得到激发能量强、频带宽的反射信号,使地震激发子波趋于一致,稳定性提高,较好地解决了水网地区弱激发介质的激发岩性优选问题,改善了目的层地震资料品质,提高了高密度地震勘探资料分辨率。

1 影响资料分辨率因素分析

1.1 围岩速度影响

高速层激发的单炮记录信噪比高,同相轴清晰,具有较高的分辨率。而低降速层激发的单炮记录由于近地表低降速带分布不均匀,激发介质纵、横向变化大,大部分能量被吸收,高频信息快速衰减,地震资料分辨率降低,地震资料的品质变差。为了获得激发效果较好的地震资料,激发井深设计时必须确保震源在高速围岩中激发。

1.2 虚反射影响

高速层顶界面(或潜水面)是良好的波阻抗界面。炸药震源在高速层中激发时,向上传播的上行波在遇到高速层顶界面时发生反射,形成下行波。这种称为虚反射的多次下行波与一次下行波叠加后形成激发波场,降低了地震资料的品质。向下传播的一次下行波与虚反射波的时差为:

(1)

Δ t = 2 h_{1} / v_{1}

式中:v₁为高速层介质的速度;h₁为激发点距高速层顶界面的距离。

在高速层顶界面处所产生的虚反射波与一次下行波同相叠加时,叠加后的激发波振幅得到加强,此时有:

(2)

Δ t < 1 / (2 f)

式中:f为要保护的激发波频率。

由式(1)、(2)可得:

(3)

h_{1} < v_{1} / (4 f)

。

由式(3)可知,要保护的激发频率f与h₁成反比关系。为有效利用虚反射波,提高激发下传能量和频率,激发井深的选择应在避开爆炸半径的前提下距离高速层顶界面四分之一波长范围内。

1.3 岩性影响

炸药在弹塑性介质中爆炸时,产生的弹性波能量主要取决于爆炸初期对孔壁产生的压力大小。此外,介质的物理属性,如杨氏模量、泊松比等,也会对弹性波的能量产生影响。为了获取更强的弹性波能量,需要增强爆炸的初始冲击力,并选择在杨氏模量较低、纵波传播速度快且密度高的介质中进行激发。

炸药震源在地震勘探中通常被视为一个球状震源。在理想条件下,假设存在一个均匀、各向同性且无限大的弹性介质,当在一个半径为a的球形空腔的内壁上施加一个均匀的初始压力P₀时,这会导致介质内部产生并向远处传播的地震子波。这些地震子波的特性可以通过一个特定的质点位移函数(即地震子波模型函数)来表示^[7]:

(4)

μ (t) = \frac{a^{2} P_{0}}{2 \sqrt{2} E r} e x p (- \frac{k t}{\sqrt{2}}) s i n (k t), t \geq 0

式中:k= $\frac{2 \sqrt{2} r}{3 a}$ ,各参数含义如表1所示。

表1 质点位移函数中的参数含义

Table 1 The parameter meaning of particle displacement function

参数	含义	单位
a	炸药爆炸形成的球形空腔的半径	m
P₀	作用于空腔内壁上的初始压力	N·m^-2
E	杨氏模量	Pa
r	波的传播距离	m
t	波的传播时间	s
k	圆频率	Hz

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在地震勘探中记录的地震波是质点振动速度所表征的函数,对式(4)求关于时间t的导数,可得质点振动速度的表达式:

(5)

\begin{array}{l} s (t) = \frac{a^{2} p_{0} k}{2 \sqrt{2} E γ} e x p (- \frac{k t}{\sqrt{2}}) [c o s (k t) - \frac{1}{\sqrt{2}} s i n (k t)], \\ t \geq 0 \end{array}

当γ较小时,上式可近似看作是地震子波,进一步对式(5)作傅里叶变换,可得相应的振幅表达式:

(6)

| s (f) | = \frac{a^{2} p_{0} k}{2 \sqrt{2} E γ} \frac{f}{\sqrt{(\frac{3 k^{2}}{2} - f^{2}) + 2 k^{2} f^{2}}}

式中:f为地震波的频率,单位为Hz。

由式(5)、(6)可知,不考虑其他因素,地震子波的波形和振幅谱主要取决于激发岩性的速度、弹性常数和孔隙度;激发岩性的速度越高,密度越大,所得地震资料的主频越高,频带越宽。

图1为探区不同岩性激发的单炮记录,黏土(胶泥)中激发的单炮品质最佳;粉土(流沙)中激发的单炮表现为低频;下伏火成岩的岩土(软泥)中激发的单炮受火成岩屏蔽影响,中深层资料能量较弱。

图1

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图1 不同激发岩性单炮记录

Fig.1 Single shot record of different excitation lithology

图2为不同激发岩性单炮频谱分析。可见,信号能量在-20 dB时,胶泥中激发的单炮优势频带1~128 Hz,软泥中激发的单炮优势频带7~95 Hz,流沙中激发的单炮优势频带5~43 Hz,胶泥中激发的单炮频率在高频段优势明显。这是因为在杨氏模量较小的介质(黏土)中激发时,得到的地震波能量较强,而粉土的杨氏模量较大,得到的地震波能量较弱。表2为图1a所在的激发点10~16 m(黏土)内的岩石物理参数和理论地震子波参数。可见,该点在10~16 m内的泊松比均在0.2左右,岩性物理属性较好,因此,单炮记录品质较好。

图2

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图2 不同激发岩性单炮频谱分析

Fig.2 Spectrum analysis of single shot with different excitation lithology

表2 岩性物理参数和理论地震子波参数

Table 2 Lithologic physical parameters and theoretical seismic wavelet parameters

h/m	岩性物理参数						理论子波参数
h/m	ρ/(kg·m^-3)	v_p/(m·s^-1)	v_s/(m·s^-1)	v_p/v_s	E/MPa	σ	f_max/Hz	f_m/Hz
10.1~10.3	1.983	1 645.514	909.509	1.809	4.200	0.280	93	55
11.1~11.3	1.895	1 605.104	892.710	1.798	3.854	0.276	74	44
12.1~12.3	1.754	1 552.143	948.353	1.637	3.793	0.202	61	36
13.1~13.3	1.809	1 600.750	960.753	1.666	3.986	0.192	54	32
14.1~14.3	1.891	1 672.460	1 006.892	1.661	4.248	0.197	50	29
15.1~15.3	1.818	1 688.450	1 038.967	1.625	4.610	0.195	45	26
16.1~16.3	1.999	1 700.342	1 056.778	1.609	5.292	0.185	41	24

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因此,激发岩性应选择致密、胶结好的黏土。

2 激发井深优选方法

在弱弹性介质地区,弄清复杂地表的岩性是设计激发井深的前提。基于以上分析,综合应用微测井、静力触探、岩性取心、自相关子波分析等多种表层结构调查方法,联合调查表层激发岩性的运动学和动力学特征,划分近地表岩性结构和速度结构,建立速度、岩性、子波与激发介质弹性参数之间的对应关系,指导激发井深和岩性优选,提高地震波的激发效果。具体步骤如下:①速度优选,根据微测井运动学特征,确定高速层顶界面,以确保炸药震源在高速层中激发;②岩性优选,根据沉积相及岩土物性特征,划分优势岩性段,以确保在具有良好弹性属性的岩性中激发;③子波优选,根据微测井动力学特征,进行子波量化分析,以确保宽频激发。岩性优选流程如图3所示。

图3

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图3 岩性优选流程

Fig.3 Lithology optimization process

2.1 基于微测井调查的高速层顶界面测定

水网地区近地表结构复杂、岩性变化大,高速的胶泥层与沙、含沙及软泥等低降速层交互分布,导致激发子波能量弱,频率低。高速层顶界面的测定通常采用微测井调查方法,通过室内解释确定低降速层厚度后,进行激发井深设计。

当中浅层是主要勘探目标时,最佳激发井深范围要充分考虑虚反射的影响,尽可能提高激发主频。在深层地震勘探中,除了要考虑分辨率,还要充分考虑深层能量,争取获得能量较强的激发子波,以提高深层的反射波能量。

2.2 基于静力触探和岩性取心的优势岩性段优选

静力触探是利用压力装置将带有触探头的触探杆压入土层,通过观察探头锥尖和侧向所受阻力大小,判定表层岩土的力学性质,进一步细化岩性分层。

岩性取心可以对岩性进行精细划分和描述,确定围岩弹性性质,从而建立起弹性参数(如杨氏模量、泊松比)与静力触探阻力曲线之间的对应关系。在探区选择典型区域进行岩性取心,结合静力触探,对近地表岩性进行地质描述和划分,计算杨氏模量、泊松比等岩土弹性参数,在高速层内优势岩性段。

图4为微测井、静力触探与岩性取心的综合解释成果。可见,该调查点深度14~15 m的岩性表现为硬塑性,锥尖(垂向)阻力q_c较小,侧向阻力f_s较大,摩阻比R_f较大,这是较好的激发岩性段;而深度9~10 m区域,虽然摩阻比R_f也较大,但取心岩性为可塑或软塑,激发效果次之。因此,该岩性取心点的激发深度可在14~15 m。

图4

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图4 微测井、静力触探与岩性取心综合解释成果

Fig.4 Comprehensive interpretation results of micro-logging, static cone penetration and lithologic coring

综上表层调查结果可知,黏土(胶泥)为硬塑性,弹性好,泊松比大,刚性弱,杨氏模量大,锥尖阻力小,摩阻比大;粉质黏土(软泥)为可塑性,物性一般;粉土(流沙)为软塑性,物性较差。

2.3 基于子波分析的激发层优选

子波的特性将直接影响资料品质,对子波性质的了解和研究也就显得尤为重要。根据地震子波的概念,微测井单道地震记录中直达波的能量较强,受地层吸收衰减、虚反射影响较小,波形畸变较小、与震源子波最为接近。因此,可以通过抽取微测井共接收点道集记录的初至波作为地震激发子波,使用自相关算法求取零相位的相关子波(图5)。

图5

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图5 微测井数据自相关子波

Fig.5 Autocorrelation wavelet of microlog data

图6为微测井相关子波单道显示。相关子波形态的好坏直接反映了地震激发效果,一般来说,相关子波主瓣峰值幅度越大,能量越强;主瓣宽度越窄,频率越宽;相关子波旁瓣峰值幅度越小、延续越短,相关子波主瓣与旁瓣值比越大,对薄互层的分辨效果越好。

图6

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图6 微测井相关子波单道显示

Fig.6 Microlog correlation wavelet single-channel display

基于以上规律,可量化相关子波的倍频程n_octave、分辨率f₀、主瓣与旁瓣能量比C、子波清晰度K及相关子波宽度和边叶等参数来优选激发岩性。

2.3.1 倍频程

地震资料的相对频带宽度可采用倍频程计算。倍频程描述了一个频带内最高频率与最低频率之间的相对比例关系,通常是以最低频率的两倍来定义这个频带的上限。这种表示方法有助于理解和分析不同频率成分在信号或系统中的分布和特性。根据倍频程(n_octave)的定义:

(7)

2^{n_{o c t a v e}} = f_{2} / f_{1}

式中:f₁、f₂分别为低截频、高截频。则

(8)

n_{o c t a v e} = 3.32 l g (f_{2} / f_{1})

。

图7为4种不同的相关子波波形,4种子波的绝对宽度B(B=f₂-f₁)均为24 Hz,但倍频程数不同,其中图7a所示子波的倍频程较大,信号频宽较宽,分辨率较高。

图7

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图7 4种不同相关子波波形

Fig.7 Four different correlated wavelet waveforms

2.3.2 分辨率

俞寿朋^[21]对宽带Ricker子波的研究中,定义了一个特定的时间间隔Δt,即相关子波主瓣两侧过零点之间的时间长度,并将这个时间间隔的两倍定义为子波主瓣的宽度T,即T=2Δt;为了描述子波主瓣的频率域特性,引入了主瓣宽度的倒数作为主瓣的中心频率f₀,代表了子波主瓣在频率域上的中心位置,且其与主瓣在时间域上的宽度T成反比关系,则

(9)

f_{0} = 1 / (2 Δ t)

显然,主瓣宽度T越小,中心频率f₀越高,分辨弱弹性介质薄互层的能力越强。

2.3.3 能量比

能量比反映了相关子波中心部位信号能量与旁瓣(边叶)噪声能量的比值,相关子波两侧的能量曲线波动为旁瓣。如果边叶能量衰减很慢,相关边叶将作为噪声背景存在于资料记录之中,对深层反射信号产生干扰,从而影响地震资料分辨率。能量比C表达式为:

(10)

C = \sqrt{\overset{n}{\sum_{i = 1}} A_{2 i}^{2}} / \sqrt{\overset{n}{\sum_{i = 1}} A_{1 i}^{2}}

式中:A₂_i为子波旁瓣样点值;A₁_i为子波主瓣样点值;i为旁瓣个数。

显然,旁瓣水平越小,主瓣能量越大;旁瓣能量越小,分辨能力越强,信噪比越高。

2.3.4 清晰度

清晰度用相关子波主瓣波峰值A₀与相邻旁瓣波峰值A₁的比值K表示:

(11)

K = A_{0} / A_{1}

。

清晰度也是表示子波分辨能力的重要参数。当子波的主瓣峰值较大,且整个波形占据的面积较小时,对于强反射界面,其分辨能力相较于弱反射界面会更为优越,清晰度越高,则波形越突出。图7显示了相对频宽不同而绝对频宽相同的激发信号对自相关子波形状的影响:尽管绝对宽度相同,但相对频宽各不相同,相对频宽越窄,相关子波清晰度就越差。

由此可知,影响相关子波清晰度的因素是激发信号相对频带宽度,清晰度与激发信号相对频宽成正比。在实际工作中,当激发信号倍频程n_octave大于2时,就可以得到足够的相关子波清晰度。

图8为相关子波的量化分析结果。由图8a可见,当激发深度在9~15 m时,子波频宽较宽,倍频程较大;由图8b可见,当激发深度大于9 m时,中心频率平稳升高;由图8c可见,当激发深度大于10 m时,能量比变化较平稳;由图8d可见,当激发深度在9~14 m时,清晰度较高,变化平稳。因此,该点的最佳激发深度可设计在10~14 m,约为高速层顶界面下7~11 m。

图8

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图8 相关子波量化分析

Fig.8 Wavelet quantization analysis

除了定量考查相关子波的清晰度等参数特征外,还需要定性分析相关噪声分布情况,以确保激发信号的相关子波边叶尽可能小(或衰减迅速),最大限度地减少相关边叶对地震记录的影响。

2.4 建立优势岩性面

利用表层调查点的高程、坐标以及静力触探、岩性取心所获得的岩性分层数据和子波分析结果,建立三维表层岩性结构模型。在表层调查确定的高速顶界面下首选塑性、弹性较好的黏土(胶泥)层,无较好的激发岩性段时,“弱中选优”,模拟工区近地表岩性分层情况,优选优势岩性段(图9a黄色区域);然后,根据相关子波量化分析,确定最佳激发岩性面,并建立三维岩性平面图(图9b);最后,通过段、层、面逐级优化,选择泊松比较小、摩阻比较大的岩性面作为药柱底,进行逐点井深设计,实现水网地区弱弹性介质激发岩性的优选。

图9

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图9 三维表层岩性结构模型

Fig.9 3D surface lithologic structure model

3 应用效果

苏北盆地水网区表层介质复杂,通过精细探测岩性、速度及子波量化分析,建立岩性、速度与波形的匹配关系,构建三维表层岩性结构模型,在胶泥、软泥和流沙等薄互层开展了不同深度、不同岩性激发试验。结合岩性模型、表层调查信息及试验成果选择出最佳的激发岩性段(图9a黄色区段),保证药柱在优势岩性面(图9b中黄色界面)上部激发,获得了较高分辨率的地震记录,改善了资料品质,基本解决了该区资料纵向分辨率不足的瓶颈问题,推动了该区高密度三维的实施。

图10为激发岩性优选前后单炮主频,常规井深设计方法所获得的单炮主频离散度较大,且部分单炮主频较低,严重影响地震采集资料的质量、解释精度和可靠性;采用本文方法所获得的单炮主频变化范围小,与理论计算结果相吻合,归一性较好。

图10

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图10 激发岩性优选前(a)、后(b)单炮主频

Fig.10 Frequency distribution before(a) and after(b) excitation lithology optimization

图11为YA三维新、老叠前时间偏移剖面。其中,图11a为本文方法所得的采集资料,激发井深根据优势岩性面动态设计,图11b为以往井深设计方法所获得的采集资料,激发井深统一为高速顶界面下7 m。可以看出,优选激发岩性进行井深设计后,目的层同相轴展现出了良好的连续性,断点清晰,小断层同相轴错断更为明显,断层成像效果得到明显改善,为后续的精细地质解释工作奠定了基础。

图11

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图11 YA三维新(a)、老(b)叠前时间偏移剖面

Fig.11 YA 3D new (a) and old (b) prestack migration profiles

图12为图11的YA三维新老叠前时间偏移剖面频谱分析。可以看出,归一化振幅在-20 dB时,新剖面中浅层优势频带从12~46 Hz拓展到11~57 Hz,中深层优势频带从8~36 Hz拓展到7~46 Hz。

图12

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图12 YA三维新、老偏移剖面频谱分析

Fig.12 YA 3D spectral analysis of old and new migration profiles

图13为苏北盆地SDX三维新、老叠前时间偏移剖面。可以看出,新资料信噪比和分辨率更高,断层断点更清晰,目的层反射特征明显,深凹带断点清晰。图14为SDX三维新、老剖面频谱分析对比。由图可见,归一化振幅在-20 dB时,老资料主频25 Hz,目的层 $T_{3}^{3}$ 优势频带8~54 Hz,绝对频宽46 Hz,倍频程2.6;而新采集资料主频在28 Hz,目的层 $T_{3}^{3}$ 优势频带4~66 Hz,绝对频宽62 Hz,倍频程4.1。与老资料相比,新资料目的层优势频带拓宽了16 Hz,提升了1.5个倍频程。

图13

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图13 SDX三维新(a)、老(b)偏移剖面

Fig.13 SDX 3D new(a) and old(b) migration profiles

图14

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图14 SDX目标层 $T_{3}^{3}$ 三维新、老剖面频谱分析

Fig.14 SDX 3D spectrum analysis of new and old profiles of target layer $T_{3}^{3}$

可见,利用多种信息融合的井深设计技术不仅从理论上满足了地震勘探理论的要求,而且在实际施工中也具有较强的适用性,较好地解决了苏北水网地区弱弹性介质激发井深设计的难题。也可为山前带、山地灰岩区、黄土塬等近地表为弱弹性介质的激发井深设计方法提供参考。

4 结论与认识

针对水网地区表层弱弹性非均匀介质,提出“弱中选优”的激发策略,综合应用多种表层结构调查方法,通过精细探测岩性、速度及子波量化分析,建立岩性、速度与波形的匹配关系,优选激发岩性,以确保宽频激发。研究认为:

1)基于激发介质岩石物理弹性性质的多参数激发岩性优选技术能够提高激发信号的稳定性和一致性,有利于地震资料品质的改善。

2)在表层结构复杂、岩性薄互层较多、无稳定激发岩性的地区,应用基于微测井子波量化分析的激发井深设计技术,可以达到最佳的激发效果。

3)建立地震子波属性与激发岩性的量化关系,对于在近地表复杂区域进行地震采集时的激发井深设计具有指导意义。

致谢

感谢陈习峰、薛野、朱峰、石一青等专家在论文的撰写过程中给予的指导、帮助和建议。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

王益民

. 基于不同地表介质震源子波响应的炸药激发效果影响因素研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2017.