检震技术论文：海上检震技术在深水区的运用
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本文作者：谢玉洪李列袁全社作者单位：中海石油（中国）有限公司湛江分公司
海上检震空变地震采集技术是一种宽频地震勘探方法。在常规拖缆地震采集中，为避免虚反射影响，又要取得较宽频带地震资料，必须选择较浅的震源和拖缆沉放深度，这样势必造成低频成分相对较弱，对中深层成像不利。而采用震检空变海上地震采集技术却能在一定程度上克服上述两者不能兼顾的矛盾。
1观测系统
本次采集试验的主要目的是改善中深层成像。采用的震源和检波器／拖缆空变采集试验观测系统如图2所示，三条拖缆沉放深度分别为5，17和23m，每条拖缆长度7000m，采用4子阵列组合震源，分6m和12m两层沉放，震源阵列总容量为6780in3，两层震源子阵列采取延迟方式激发。实际作业时，为准确确定检波点位置，在接收拖缆的两侧200m处分别拖带两条7000m定位拖缆。
2震源空变激发
受海平面虚反射影响，震源沉放深度不同，震源子波频谱也不一样。经过严格的采集设计和试验，确定子阵列震源的沉放深度。以双震源为例，沉放6m子阵列震源激发的子波可展宽有效频带，沉放12m子阵列震源激发的子波可增强低频端，空变（沉放6m＋沉放12m）子阵列震源延迟激发形成的叠加震源子波综合了两个子阵列各自的优势，不仅拓宽了震源子波频带，而且丰富了低频成分（5～20Hz），如图3所示。其主脉冲叠加而虚反射不叠加（图4a、图4b），主脉冲能量远大于虚反射能量（图4c、图4d），因此有利于提高中深层地震资料分辨率。
3检波器／拖缆空变接收
常规海上地震数据采集的拖缆沉放于海面以下某个特定深度，这样必然受到海平面虚反射的影响。检波器／拖缆空变就是将多条拖缆沉放于不同深度，就可以减弱虚反射的影响。以三条拖缆为例，相对而言，沉放5m深度的拖缆记录的地震资料频带相对较宽，17m和23m拖缆侧重记录中低频信息。图5是琼东南盆地深水区一条采集试验测线上某炮三条不同沉放深度拖缆接收到的炮集记录频谱对比。从中可看出：沉放5m深度拖缆接收到的地震波频谱主频较高，但低频相对不足；沉放17m深度拖缆接收到的地震波主频约为27Hz，低频能量显著增强，受拖缆虚反射（陷波点约为44Hz）滤波效应影响，高频成分缺失，频带变窄；沉放23m深度拖缆接收的地震信号主频更低，约为20Hz，频带更窄（陷波点约32Hz），低频成分及其能量稍强于沉放17m深度的拖缆。
宽频地震数据处理
利用检震空变技术采集的地震数据中不同沉放深度拖缆接收的地震信号的频谱差异较大，此次琼东南盆地深水区地震采集试验的一个重要任务，即是实现不同沉放深度拖缆地震信号的相互补充，以达到拓展频带的目的。在地震数据处理过程中，始终以相对保幅保真为原则，采用多域组合衰减技术压制噪声、应用SRME和Radon串联组合压制多次波、高精度Radon压制剩余多次波，利用高密度速度分析和Kirchhoff叠前时间偏移成像技术以保证地层、断层可靠归位。检震空变法采集的地震数据与常规海上拖缆采集数据的处理方法差异主要体现在与采集参数相关的一些处理步骤上，如地震子波处理、不同深度拖缆地震数据合并处理等。
1子波处理—子波零相位化
采用震源空变可使震源低频能量得到明显改善，但深度不等的拖缆接收到的地震子波也会受沉放深度的影响，其频谱差异较大。要实现深度不等拖缆的数据合并拓展频带，须进行子波归一化处理，包括子波整形、气泡压制、子波零相位化处理等。图6展示了检波器／拖缆空变接收到的地震波经深度校正后子波形态的差异（绿色框范围内）。随着拖缆沉放加深，虚反射与地震反射波的时差逐渐增大，两者叠加后的复合子波旁瓣增大，同一地质界面的地震反射波变得相对复杂。琼东南盆地深水区地震采集试验每炮均接收各个子阵列的近源子波，利用近源子波对远场子波进行整形，可消除炮与炮之间的子波差异（图7），再进行确定性子波反褶积即能去除气泡效应。针对不同拖缆数据设计滤波因子，进行零相位化处理，实现数据归一化（图8），可为数据合并处理奠定基础。
2检波器／拖缆空变数据合并
本次地震数据采集试验采用三层接收拖缆，其中5m拖缆沉放较浅，富含宽频带信息，17m和23m拖缆沉放相对较深，能量主要集中于低频段。因此，合并时充分利用深缆的低频信息，以增强浅缆的低频成分，即所谓“低频增强合并处理”方法，其主要流程如图9所示。由于存在虚反射的滤波效应，因此应用低频增强合并处理的目的是利用深层拖缆的低频成分补充浅层拖缆低频信息。即是通过压制气泡、消除拖缆虚反射，提高低频成分的信噪比，再利用子波零相位化处理提高分辨率，进而为数据叠加合并提供保证。空变检波器／拖缆的数据合并是基于波场分离方法，此项处理可消除拖缆虚反射影响，并取得宽频带地震数据［7］。本次试验采用的去除虚反射技术是一种优化波场分离技术，充分考虑了不同沉放深度检波器／拖缆地震信号噪声水平的差异，在最小二乘法准则下压制虚反射，以实现噪声最小化［9］。利用输入数据的噪声响应水平来平衡数据输入，使得合并后的宽频地震数据具有最佳的信噪比。从图10可看出：与常规拖缆法相比，检波器／拖缆空变合并处理地震数据的频谱得到拓宽；低频增强合并处理后，低频能量增强效果明显；高频端基本保持了5m沉放深度拖缆接收到的信息；因陷波点位置不同，5m和23m沉放深度拖缆接收的资料合并后，23m沉放深度拖缆地震信号缺失的频率成分得到补充，最终频谱也得到拓宽；能量方面保持了各缆的优势。因此，合并处理对于中深层分辨率的提高和地震反射能量的增强都非常有益。
宽频地震资料处理效果分析
1地震数据合并处理效果
图11展示了琼东南盆地深水区应用检震空变技术采集的一条测线地震数据的处理效果，从中可见5m沉放深度拖缆接收的地震数据的浅层频率较高，因低频成分相对欠缺，剖面整体信噪比较低，中深层地震反射能量较弱，同相轴连续性较差，凹陷内幕细节较模糊；5m＋23m沉放深度的低频增强合并处理剖面（图11b）上的整体信噪比明显改善，中深层频带较宽，地震反射能量增强，凹陷内部地层及构造较清晰；17m＋23m沉放深度的合并处理剖面上（图11c），中深层频率成分较5m沉放深度拖缆数据丰富，反射能量也较强。由于高频衰减效应，在中深层中低频能量较强，5m＋23m沉放深度与17m＋23m沉放深度时的低频部分相差不大，两者的频率变化和地震反射能量特征均较接近。
2与常规地震资料效果对比
本次试验中还比较了检震空变采集处理技术与常规采集处理技术对中深层地震资料品质的改善效果。图12a为琼东南盆地深水区应用检震空变采集技术和合并处理技术获得的成果剖面，图12b为同一位置采用常规地震勘探技术得到的地震剖面。从中可看出，相对于常规地震资料，应用检震空变采集技术所获剖面在中深层资料品质改善明显。具体表现在：信噪比显著提高，频带拓宽，有效地震反射能量增强，连续性改善，波组特征清晰，基底成像质量更好，10000ms深处的莫霍面清晰可见。
结论与展望
本文的主要结论有：（1）震源空变延时激发形成的震源子波有利于压制震源虚反射，试验结果表明这种方式激发的地震波的穿透能力增强，所获资料的中深层反射能量得以提高；（2）检波器／拖缆空变方式接收的地震反射波频谱陷波点不同，相互合并弥补了频率缺失，拓宽了有效反射波的频带；（3）利用零相位化及低频增强等检震空变数据合并处理的关键技术，拓宽了资料的有效频带，改善了信噪比，提高了分辨率。检震空变地震勘探技术的试验成功，可为今后多级检震空变（如立体震源、立体检波器）随机延时激发和接收地震采集及其处理技术的深化研究，奠定了良好的基础。下一步应加强多级检震空变地震勘探技术的成果质量控制、施工效率和成本的分析与研究，进一步提高该项技术的适用性。
