面元细分观测系统应用分析

2022-09-12

一、面元细分观测系统的原理和分类

现阶段使用的常规三维观测系统都存在一定的局限性:第一, 每一个共中心点均位于共反射面元的中心, 且面元的足寸恒定不变;第二, 观测系统确定后覆盖次数随之定局;第三, 提高覆盖次数需增加物理点数, 相应增加了工作量和成本。为了更好地提高地震采集资料质量, 需要探索各种新型的观测系统。面元细分观测系统就是其中的一种。面元细分观测系统按布置方式分为如下两类:第一类, 三维观测系统的震源线和接收线错开一个小面元尺寸。该方法通过将三维观测系统的相邻震源线和相邻接收线错开一个子面元尺寸的2倍来实现面元的细分。第二类, 震源线的间距为检波器间距的非整数倍, 接收线的间距也不是炮点的整倍数。三维观测系统形式很多, 但炮检点对面元贡献的基本原理是一致的。下文主要讨论中石化地球物理公司胜利分公司应用较多的第二类布置方式。

面元细分观测系统具有如下优点:

1. 排列几何结构简单, 设备需求量低, 便于野外施工。

2. 处理阶段, 浅层利用小面元低覆盖提高分辨率, 深层利用大面元高覆盖提高信噪比, 得到侧重点不同的剖面。

3.在共反射面元内增加了来自不同共中心点的地质资料信息, 能够突出反映地下地质构造变化和局部异常。

面元细分观测系统现阶段使用效果如何, 面元细分观测系统隐含怎样的问题, 以及怎样更有效的应用, 是我们需要深入探讨的问题。

二、面元细分观测系统实例剖析

1. 观测系统的转化

在对面元细分观测系统进行分析时, 由于该系统空间采样的多样性, 使其难以直观看出属性优劣。最佳方法是将面元细分观测系统转化为常规观测系统, 以方便进行分析。寻找一种变换方法, 对细分观测系统进行平行变换, 使其变换后物理点数不变, 网格和次面元一致, 从而能与原系统各次面元属性进行对比分析。

面元细分观测系统本质上是通过将几个子观测系统嵌套在一起, 通过使几个子观测系统的共中心点位置发生错动而实现的。以永新观测系统为例, 变换次面元观测系统为等价常规观测系统。接下来我们则可以对各项属性进行对比和分析原因。

2. 观测系统属性分析

(1) 采集痕迹分析

等价常规系统的采集痕迹要小于原次面元细分观测系统。从本质上来说, 是由束线距的变化引起的。

(2) 炮检距分析

根据对比, 细分面元观测系统较常规观测系统来说, 局部部位面元的方位角和炮检距分布变差了。从本质上来说, 对于面元细分观测系统, 相邻的CDP点的地震信息来自于更大的空间范围, 使波场连续性变差, 并且细分数目越多, 则跳跃性、突变性越大, 对资料的影响也越严重。

(3) 覆盖次数分析

随着面元的增大, 形成了高覆盖, 但是覆盖次数不均匀现象也更明显。通常我们在进行地震观测系统的设计时, 将地层假设成水平层状介质, 只考虑入射角的变化对反射波振幅的影响。设计出来的覆盖次数不能完全真实的反映出地下反射点面元中的覆盖次数, 即CRP=CMP。因此, 随着处理面元的加大, 这种面元之间覆盖次数不均匀的现象还会被更加的放大和加强, 剖面上振幅特征的变化会加剧, 通常, 在中深层扩大面元处理中所看到的同相轴变粗, 似乎是信噪比得到较大提高, 但其中还包含了局部地方出现的“假亮点”现象—使解释人员难于分辨。

(4) 反射信息分析

随着面元的扩大, CMP点变得杂乱。究其原因, 同一CMP面元内的反射信息来自面元内部各个地方, 大面元的反射点较小面元的反射点更不集中, 因此, 按照理论CMP时距曲线进行扩大CMP面元处理时, 面元内各反射点离散程度更加严重, 组合波形将发生畸变, 叠加面元越大畸变越严重。

(5) 信噪比分析

细分数目与信噪比提高效果不成比例关系, 当细分数达到一定程度, 信噪比提升效果将不再明显。

(6) 道密度分析

道密度=面元网格/每平方公里×覆盖次数

对于永新面元细分观测系统, 其五种次面元网格, 其道密度数值是一样的。

3. 变观分析

(1) 变观后覆盖次数速降。

(2) 当波场不连续时, 使得F-K谱上线性视速度波的分辨率下降, 频率轴右侧的反射波清晰度影响也较大。

(3) 变观时某些激发点 (段) 或接收点 (段) 难以布设时, 就会出现补偿不足的现象, 从而导致CMP面元细分不均匀, 如有的反射片内CMP面元能细分到12.5m×12.5m, 而有的实际上只能细分到25m×25m。

(4) 对于该面元细分观测系统, 如要保证在5m面元条件下尽量减小浅层资料缺口, 需要连续加密5排炮点, 或者采用抽稀炮排成160米炮排距的方法, 以达到增加覆盖次数的目的。需要加密的炮数远远高于25m面元条件下加密的炮数。采用此面元细分观测系统过障碍物时, 为满足次面元对覆盖次数的要求, 在障碍物周围还需要增加大量非纵炮才能弥补条带状资料缺失。