單點(diǎn)高密度地震勘探的優(yōu)勢(shì)綜述

鄧紅偉DENG Hong-wei；李東慶LI Dong-qing；王宏旭WANG Hong-xu

（①大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，大慶 163712；②東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，大慶 163318）

（①Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Company Ltd.，Daqing 163712，China；②College of Earth Science，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China）

0 引言

所謂高密度地震勘探就是指在地震采集時(shí)道間距小于常規(guī)的采集道距，甚至單點(diǎn)不組合的采集方式。該方法起源于國外，并且取得了很好的使用效果[1]。但目前很多人對(duì)高密度的優(yōu)勢(shì)到底是什么這個(gè)問題沒有一個(gè)客觀準(zhǔn)確的答案，而且以往的關(guān)于這方面的文章并沒有給出高密度具有這些優(yōu)勢(shì)的機(jī)制，為此本文將從以下方面對(duì)單點(diǎn)高密度地震勘探的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析總結(jié)，為以后選擇單點(diǎn)高密度勘探提供一些參考。

1 提高了空間采樣率

空間采樣率由空間采樣間隔原理決定，只有當(dāng)?shù)卣鹦盘?hào)每個(gè)頻率的波長范圍內(nèi)有兩個(gè)以上的采樣點(diǎn)時(shí)，才能保證地震資料在空間上具有良好的空間分辨率，根據(jù)王喜雙2007年給出的地震信號(hào)中的最高頻率和空間采樣間隔的關(guān)系公式：

式中：b 為空間采樣間隔；vint為目的層層速度；fmax為地震信號(hào)中的最高頻率；k 為地震波傳播方向的波數(shù)。

由（1）式可以得出，當(dāng)fmax增大時(shí)，b 逐漸減小。所以當(dāng)?shù)卣鸩杉目臻g采樣率增加時(shí)，地震波中的高頻成分能夠得到很好的保護(hù)，這對(duì)于提高地震波的分辨率很有幫助[2]。而高密度地震勘探的一個(gè)主要特點(diǎn)就是小道間距采集，目前采樣間隔可以達(dá)到5m×5m，這就滿足了空間采樣間隔原理可以大大的提高空間采樣率，與此同時(shí)也可以避免假頻的出現(xiàn)。

2 提高了保真度

保真度在地震勘探上指對(duì)有效信號(hào)和干擾噪聲的采集的完整性和真實(shí)性。最終解釋成果的準(zhǔn)確性會(huì)受到保真度的高低的影響。如果保真度低，就不能保證反射信號(hào)真實(shí)的反映地下的實(shí)際情況[3]。高密度地震勘探能夠提高地震資料的保真度的原因如下：

①激發(fā)因素：與常規(guī)地震勘探相比高密度的激發(fā)條件不同主要表現(xiàn)在炸藥類型、炮密度和震源的不組合上。高密度勘探的激發(fā)炸藥一般選用高密度、高爆速的震源藥柱，這樣做的好處在于可以盡量地減小聲波的強(qiáng)度，進(jìn)而降低面波干擾，使激發(fā)出的有效波與常規(guī)震源相比較頻率更高、能量更強(qiáng)，有利于提高保真度。

②接收因素：與常規(guī)勘探中的模擬檢波器相比，高密度地震采集中使用的數(shù)字檢波器接收頻帶范圍更寬，可以達(dá)到1Hz 到幾百Hz，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地震有效波的頻帶范圍，對(duì)有效波和干擾波都進(jìn)行充分采樣。高密度勘探放棄了野外檢波器組合，采用室內(nèi)組合可對(duì)檢波器的信息進(jìn)行二次分析，對(duì)故障檢波器進(jìn)行排除，補(bǔ)償定位和耦合等誤差，從而避免組內(nèi)干擾，減少非同相疊加造成的信號(hào)畸變和屬性失真，進(jìn)而提高了信號(hào)保真度。

3 提高了分辨率、成像精度

①縱向分辨率：熊金良通過對(duì)面元大小和縱向分辨率關(guān)系研究得出，縱向分辨率的提高并不是由小面元本身產(chǎn)生的，實(shí)質(zhì)是它使單位面積內(nèi)數(shù)據(jù)量增大，單位長度內(nèi)總道數(shù)增加，也就是提高了覆蓋次數(shù)。這就給出了小面元能夠提高縱向分辨率的真正原因，而高密度的采集就是小面元的采集，因此高密度地震資料能夠提高地震資料的縱向分辨率[4,5]。

②橫向分辨率：橫向分辨率可以表達(dá)為區(qū)分地下兩個(gè)繞射點(diǎn)距離的能力，一般用第一Fresnel 帶半徑來度量，F(xiàn)resnel 帶的大小與頻率有關(guān)，這是因?yàn)镕resnel 帶是按時(shí)間差與1/2 周期關(guān)系來衡量的。Fresnel 帶的面積與頻率近似成反比。由公式(1)可以得出高密度采集應(yīng)用小面元時(shí)，它的地震反射波主頻是提高的，這有利于高頻信號(hào)的接收和保護(hù)，再根據(jù)頻率與橫向分辨率的關(guān)系，可以得出橫向分辨率得到了相應(yīng)的提高。

③提高成像精度：高密度提高成像精度主要有兩方面的因素。一是在滿足空間采樣定理的前提下，小道間距有利于改善偏移的成像效果。二是碗學(xué)儉等通過對(duì)炮檢距的分布進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)高密度的采集觀測(cè)系統(tǒng)的炮檢距分布很均勻，能夠改善地下反射信息的連續(xù)性，進(jìn)而提高了縱向和橫向的成像精度[6]。

4 總結(jié)與展望

由以上論述得到如下結(jié)論：

①高密度地震勘探具有單點(diǎn)接收、小道間距、寬方位、高道數(shù)、大動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)，正是由于這些特點(diǎn)使得高密度地震勘具有較高的空間采樣率，進(jìn)而避免了假頻的出現(xiàn)、能夠有效的消除組內(nèi)干擾、提高噪聲的壓制精度、提高地震資料的分辨率、成像精度和保真度。另外由于高密度地震勘探放棄了野外的檢波器組合方法，使得室內(nèi)的組合方式更靈活，還提高了野外的施工效率，縮短了開發(fā)周期，這些對(duì)于石油勘探都是非常有益的[7]。②在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要根據(jù)工區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的分析，確定合理有效的采集方法，解決好采集中的關(guān)鍵問題，不能盲目的使用單點(diǎn)高密度技術(shù)，否則不但達(dá)不到預(yù)期的效果，還會(huì)增加大量的成本[8]。雖然單點(diǎn)高密度勘探在國內(nèi)的陸地勘探發(fā)展的比較晚，還有很多相應(yīng)的采集以及處理問題等需要解決，但根據(jù)以上的論述有理由相信單點(diǎn)高密度地震勘探會(huì)在未來的石油勘探中有很好的應(yīng)用前景。

[1]李慶忠,魏繼東.高密度地震采集中組合效應(yīng)對(duì)高頻截止頻率的影響[J].石油地球物理勘探,2007,42(4):363-369.

[2]王喜雙,謝文導(dǎo),鄧志文.高密度空間采樣地震技術(shù)發(fā)展與展望[J].勘探技術(shù),2007,1:49-53.

[3]劉二鵬.高密度地震采集技術(shù)研究—以長治某煤礦采取區(qū)為例[D].太原：太原理工大學(xué),2011.

[4]熊金良,岳英,楊勇,等.面元大小與縱向分辨率關(guān)系[J].石油地球物理勘探,2006,41(4):489-491.

[5]云美厚.地震分辨率[J].勘探地球物理進(jìn)展,2005,28(1):12-18.

[6]碗學(xué)儉,吳樹奎,楊素玉.馬廠油田高密度三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].石油物探,2008,47(6):598-608.

[7]劉欣欣,吳國忱,梁鍇.單點(diǎn)高密度地震勘探技術(shù)研究綜述[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2009,24(4):1354-1366.

[8]曹務(wù)祥.高空間密度采樣資料分析[J].勘探地球物理進(jìn)展,2006,29(3):178-182.