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海洋垂直缆地震勘探技术

2018-9-28 9:07:04 来源:中国矿业报 作者:王祥春 赵庆献 伍忠良

垂直缆地震(vertical cable seismic, VCS)是一种将多节点水听器阵列垂直于海底表面布放并记录气枪震源激发的反射地震波场技术,来源于陆地变井源垂直地震剖面技术(vertical seismic profile, VSP)及美国海军反潜技术。其采集方式为:电缆底部悬挂重物,沉放到海底;顶部悬挂浮球,浮于海面;检波器等间隔或不等间隔挂载于电缆上;海上实际作业时,气枪震源产生地震波,传播到海底及海底以下地层,遇到地层分界面时产生反射波,悬挂于电缆上的检波器即可接收到反射回来的反射波。该反射波经过处理解释即可用于后续的地质勘探。

垂直缆地震相对于常规的海洋拖缆地震勘探具有如下优势:

一是有利于陡倾角地质构造成像。

常规拖缆地震资料采集时,挂载检波器的电缆位于海洋表面,采集到的资料对水平层状地质构造成像效果最佳,但对大倾角地质构造成像效果不明显。垂直缆地震勘探技术采集时挂载检波器的电缆垂直于海面,相当于将常规拖缆地震的电缆旋转了90度,因此其采集到的地震资料在复杂构造成像上具有优势。

垂直缆地震采集方式示意图

二是有利于海底附近地质勘探。

由于垂直缆悬挂于海水中,其检波器距离海底附近目标体地层较拖缆检波器更近,没有海水层的影响,因此采集到的信号保真度更高,更有利于海底附近目标体的勘探。另外,垂直缆地震的炮点可以位于垂直缆的四周,能够设计成为全方位角地震观测系统,因此可以对复杂地质体进行各个角度勘查。

三是可在钻井平台附近作业。

海上钻井平台附近,常规地震勘探技术无法施工。垂直缆地震勘探中,电缆可以放置在钻井平台附近,而震源可以放置在与垂直缆一定距离的海水中。通过这种方式可以对钻井平台附近的地下地质构造进行有效勘探。另外,油气开发过程中,需要检测地下的油气分布变换情况,可利用垂直缆地震勘探技术在钻井平台附近定期进行勘探,指导后期开发方案。

四是有利于高保真度处理反演。

由于垂直缆位于海水中,距离海面有一定距离,因此有利于检波器端的上下行波波场分离。由于垂直缆的检波点距离海底有一段距离,能够接收到不受海底反射干扰的纯炮点远场子波,该子波可以有效提高后续地震资料的高分辨率处理效果。另外由于垂直缆资料比较纯净,在后续的地层弹性参数反演方面同样具有优势。

尽管垂直缆地震勘探具有上述优点,但也有一些弊端:首先,垂直缆造价昂贵,不适用于大范围勘探;其次,其能够勘探的横向范围较拖缆资料要小很多。因此,在计划布置垂直缆地震勘探时,成像范围和勘探成本是需要着重考虑的问题。

常规拖缆地震勘探、海底地震仪地震勘探、垂直缆地震勘探等多种观测手段相结合,各种技术扬长避短,综合使用,是未来海洋地震勘探的发展趋势。□

(作者单位:中国地质大学(北京);自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局)

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