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对陆上地震勘探采集的激发而言,其地表条件具有多样性。如何选择最佳激发因素,获得最佳的单炮品质,是提高(尤其是复杂地表条件下)地震剖面质量的关键。
本文从激发的虚反射效应、激发岩性与炸药类型的耦合关系、子波品质、干扰波形成机制等方面入手,研究不同地表条件下的激发因素,探讨如何选择最佳激发因素。
使用炸药,由于激发介质之上存在波阻抗界面,使激发产生的上行子波遇到波阻抗界面后,部分反射下行,地震勘探称其为虚反射。它与激发产生的下行子波的波前面在空间上存在位置差,这个位置差等效于波阻抗界面之上一个镜像虚震源传出子波(速度为v2)与激发产生的下行子波的波前面在空间上存在位置差由于波前面在空间上存在位置差使两波前到空间同一位置产生时差,两者不能同相迭加,使迭加后子波的频带宽度受到压制,最终影响了地震资料的分辨率。
炸药的类型、暴速与激发介质之间差别也会影响激发地震波的效果。不同炸药类型的密度和暴速是不同的,当垂直向下传播的波前的位置始终处在起爆点上时,就实现了各点爆炸产生的波前在这一传播方向上的无相位差迭加,使迭加后的波的频带宽度不受压制,频宽最大,能量最强;若垂直向下的传播的波前与其下的起爆点在空间上存在位置差,则各点爆炸产生的波前到达同一位置有时差。时差的存在导致子波迭加的相位差,使迭加后的波的频带宽度受到一定压制,频宽减小,能量减弱。我们可通过两种方式减小或消除时差,一是缩短药柱长,二是减小它们之间的速度差。
另外,研究认为当炸药阻抗与激发岩性的阻抗之比值趋近1时,激发品质最好。对于一种地表类型,激发岩性是比较单一,岩性阻抗稳定,选择使炸药的阻抗接近岩性的阻抗值就能够获得好的激发品质。
在陆上进行地震勘探采集,合理选择激发因素,首先要清楚工区的地表结构,根据地表结构确定激发井深,主要的研究结论如下:
(1)在表层岩性单一的地区,如第四系粘土覆盖区(河南油田的泌阳凹陷、南阳凹陷的大部分表层,焉耆盆地北部凹陷农田区)、沙漠覆盖区,要选择在潜水面以下的高速层中激发;
(2)在表层岩性为多层结构的地区,如河南油田宜阳凹陷的黄土塬区、周口盆地的黄淮冲积平原区,尽量在致密的岩层中激发,切忌在松散的岩层中激发;
(3)在表层为巨厚的砾石戈壁区,不能实现在潜水面以下的高速层中激发时,最好使用大吨位可控震源激发。
其次是根据勘探信噪比、分辩率的要求,并根据前述的虚反射、炸药与激发岩性的速度耦合等理论成果,
(1)在高分辨或高精度地震勘探中,地震资料主要用于岩性解释,激发因素选择要以拓宽有效波频带为主;
(2)在地震地质条件复杂的勘探新区,地震资料主要用于构造解释,激发因素选择要以增加激发能量有效下传为主。
(3)必须考虑炸药与激发岩性的阻抗匹配。