24道高分辨多道地震系统的配置与探测效果分析

张志强，汤民强，周普志，贺惠忠

（1.国家海洋局南海分局，广东 广州510300；2.中国科学院广州地化所，广东 广州510640；3.中国科学院边缘海地质重点实验室，南海海洋研究所，广东 广州510301）

24道高分辨多道地震系统的配置与探测效果分析

张志强1,2,3，汤民强1，周普志1，贺惠忠1

（1.国家海洋局南海分局，广东 广州510300；2.中国科学院广州地化所，广东 广州510640；3.中国科学院边缘海地质重点实验室，南海海洋研究所，广东 广州510301）

为满足国家908专项DW10区块的调查要求，在北部湾海域进行了24道高分辨多道地震探测，此多道地震系统主要由电火花震源、道间距为6.25 m的24道电缆以及采集主机组成，通过系统的合理配置以及在野外作业过程中合理设计采集参数，获得了高分辨的地震数据，最大穿透深度可达1 000 m以上，分辨率可达3.5 m，实践证明，此次使用的24道多道地震系统的探测是一种适用于浅部地层高分辨探测的调查技术手段。

多道地震；高分辨；主频；浅部地层

在海洋地球物理调查中，二维地震勘探方法已经广泛应用于海底地层探测，其中包括了多道地震探测和单道地震探测，但两者各有优缺点。常规的多道地震系统具有排列较长、道间距大、震源能量大、震源激发频率低的特点，虽然地层穿透大并可以获得比单道地震更为丰富的地层反射地震数据[1]，但分辨率较低；单道地震系统具有震源能量低、震源激发频率高的特点，故地层穿透小但分辨率较高。由此来看，多道地震多应用于石油地质勘察[2]，以获取深部地层的信息，而单道地震则多应用于浅部地质勘察，而对于海底面以下1 000 m深度以浅的地层结构以及其中的地质现象却往往无法识别[3]。

随着海洋地质勘探的不断发展，对于查清浅部地层、新构造及环境地质提出了更高的要求，高分辨率地震勘探则是其有效的解决途径。在国家908专项DW10区块北部湾海域的地震调查中，要求使用单道地震系统，并要求地层穿透深度大于500 m，分辨率优于15 m，经过对比分析，一般的单道地震系统难以达到500 m的穿透深度，故我们放弃了单道地震系统而使用了24道高分辨多道地震系统，使用普通渔船进行作业，获得了穿透较深、分辨率较高的地层剖面，满足了项目较高的要求，并在高分辨多道地震技术的应用上总结了一定经验。

1 高分辨多道地震系统的配置

高分辨率的地震资料往往具有主频较高、频带较宽的特征，要获得高分辨的地震资料，首先要合理地设计和配置多道地震系统。

1.1 震源

在地震作业中，一般采用气枪、电火花作为震源。气枪震源是20世纪60年代发明的[4]，经过近半个世纪的发展，逐步成为一种重要的人工震源[5]，主要应用于石油勘探领域，其激发能量较大，激发频率较低；电火花震源激发能量相对较小，激发频率较高。考虑到作业区位于北部湾海域，最大水深在100 m以内，且要求探测深度浅，分辨率要求高，故选择使用电火花震源。本次项目中使用的电火花震源为法国SIG5000电火花，最大能量为5 000 J。

1.2 多道电缆

信号接收缆是地震数据采集的重要组成部分，其性能好坏直接影响到数据采集质量，要获得高分辨率的资料，电缆的道数、道间距、水听器等均需要达到一定的性能指标。由于电火花震源频率较高，其高频成分衰减较快，电缆的道间距必须较短才能提高空间采样率[6]。本次项目考虑到综合调查区域实际的海洋环境状况、使用震源等因素，选择使用了24道多道数字电缆，长度为150 m，6.25 m较小的道间距，每道水听器为8个，水听器的灵敏度达到了-194 dB。

1.3 记录系统

数据采集使用的是德国海德地震采集接收系统，该系统最大采样率可达2 000 Hz，最小采样间隔可达0.5 ms，导航定位数据由Hypack软件提供，采集数据文件为标准的segy格式文件，在作业时，由Hypack软件提供电火花的激发信号。

1.4 作业船只

常规的多道地震作业一般均使用较大的作业船只进行海上作业，此次作业我们使用的是普通渔船，船舱经过简单改装作为数据采集实验室，电火花系统的电源由220 V的船电供给，多道地震缆绞车放置于船后甲板，这样的设计和布局节约了大量租用更大船只的费用，非常经济实惠。

2 数据的采集

将多道地震系统的各个部分进行连接（见图1），并在作业区进行各种参数的测试，选择适合于作业海区的最佳参数。经过充分测试，最终选择的各参数如下：炮间距12.5 m，每炮移动两个道间距，覆盖次数为6次，见图2；最小偏移距为55 m；震源工作能量为4 000 J；采样间隔0.5 ms。

图1 多道地震系统连接示意图

图2 数据采集方式示意图

3 探测效果分析

3.1 原始单炮数据效果分析

从图3中可以看出，对于未经任何处理的原始单炮，在700 ms的位置上仍然有较为清晰的反射，且资料的能量较强；从频谱分析来看，所采集资料的主频较高，在100 Hz以上，频带较宽，为0～1 000 Hz；在0～900 Hz频段内的振幅值都比较强。

图3 原始单炮和频谱分析图

3.2 数据处理效果分析

将原始的单炮数据以测线为单位进行数据合并（仅合并在测线上的数据），并记录好其中的缺炮情况；将合并好的数据加载至工作站，通过预处理、预测反摺积、精细速度分析、动校正叠加、时变带通滤波、随机噪音衰减、振幅增益控制等处理，最终得到地层剖面数据（见图4）。

图4 地层剖面图

从剖面图上可以看出，整体剖面各地层间反射分明，反映在地震上是波组特征明显，各波组强弱清楚、浅中深能量较均衡，频率变化合理，剖面中同相轴光滑，连续性好，地层接触关系清楚，浅、中、深层都保持了好的信噪比。

从地层的穿透深度来看，使用此套多道地震系统最大可达到超过1 000 m的地层穿透深度；从分辨率来看，资料的主频能达到150 Hz，带宽较宽，保证了较高的分辨率，理论上能识别3.5 m厚度的地层。

4 结论

在此次项目中应用24道高分辨多道地震系统进行地层探测，获得了超过500 m的地层穿透深度以及较高的地层分辨率。

实践证明，频率较高的电火花震源配合多道地震缆可获得高分辨的地震数据，而在其后的资料处理中，通过多道地震数据的叠加、压制噪音等工作，可提高地层的识别深度，二者的结合可以实现高分辨浅部地层的探测要求，可为海洋浅层环境地质的调查、海洋工程的建设提供技术支撑，同时也是一种经济实用的地质调查手段。

[1]李鹏,刘伊克，常旭，等.多地波问题的研究进展[J].地球物理学进展,2006,21（3）：888-897.

[2]孙传友.多道地震仪的发展及其限制因素[J].石油物探,1992,32(2):106-113.

[3]杨文达,刘望.海洋高分辨率地震技术在浅部地质勘探中的运用[J].海洋石油，2007,27(2):18-25.

[4]罗桂纯，等.气枪震源激发模式及应用[J].中国地震,2007，23（3）：225-232.

[5]周宝华,刘威北.气枪震源的发展与使用分析（上）[J].物探装备,1998，8(1):1-6.

[6]赵庆献，罗文造，李龙振.对海上高分辨率二维地震作业的认识[J].海洋技术，2002，21（1）：37—41.

Configuration and Application Analysis of 24 Channels High-Resolution Seismic System

ZHANG Zhi-qiang1,2.3,TANG min-qiang1,ZHOU Pu-zhi1,HE Hui-zhong1
（1.South China Sea Branch of State Oceanic Administration,Guangzhou Guangdong 510300,China;2.Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou Guangdong 510640,China;3.CAS Key Laboratory of Marginal Sea Geology,South China Sea Institute of Oceanology,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou Guangdong 510301,China）

High resolution seismic surveying was carried out in the Beibuwan Gulf area by 24 channel seismic system which consists of sparker source,6.25 m group intervals digital streamer and recorder system.By configuring the system reasonably as well as setting collection parameters reasonably in the process of field surveying,high-resolution seismic data with more than 1 000 m penetration of strata and 3.5 m resolution is acquired.The results show that 24 channel high-resolution seismic system may be an effective method for high-resolution exploration of the shallow strata.

multichannel seismic;high resolution;basic frequency;shallow strata

P716+.83

A

1003-2029（2011）02-0107-03

2010-08-10

国家海洋局“908”专项资助项目（908-01-DW10）

张志强（1979-），男，四川自贡人，工程师，博士，主要从事海洋新构造地质研究。E-mail:zhangzhiqiang7@163.com