地震勘探是目前勘探页岩气的有效方法之一。随着我国页岩气勘探程度的逐渐提高，勘探目标也越来越复杂，主要表现为断裂构造发育复杂、地层倒转、岩浆活动等，因此对地震数据采集技术提出更高要求。地震数据采集是地震勘探工作中最关键的一步，数据质量对于地震勘探精度至关重要^[1-2]。宽线地震勘探技术采用特殊的三维观测系统，在四川盆地、羌塘盆地、喜马拉雅山、长江中下游成矿带等复杂构造区的地震采集工作中已取得较好的应用效果^[3-6]。

下扬子地块位于扬子地块北东缘，介于大别-苏鲁造山带与江绍断裂之间^[7]。无为盆地在构造上位于下扬子盆地沿江坳陷带无为-望江对冲带，盆地中新生界由两条拉张正断层(滁河断裂和沿江断裂)形成双断式地堑构造样式，古生界同样受这两条拉张正断层影响，并与深部挤压断层共同形成早期冲断、推覆，后期拉张、层滑的构造样式，地层层序基本完整连续^[7](图 1)。近年来，中国地质调查局、中石油、中石化以及安徽省自然资源厅先后在无为盆地开展大量研究工作，确立了大隆组、孤峰组和五峰组-高家边组下段3套富有机质页岩层位^[7-10]。李建青等^[7]揭示了三叠系周冲村组膏盐盖层内为高压显示，表明无为盆地具有页岩气开发的巨大潜力。

上扬子地区的页岩气勘探实践表明，高信噪比的地震资料是勘探成功的关键^[11]。以往获得的无为盆地二维地震资料品质不高，特别是印支面以下的中古生界地层反射界面杂乱不连续，主要是因为：1)表层结构横向变化大，激发条件复杂多变，导致低频面波干扰发育、地震波能量迅速衰减以及高频信号强烈吸收；2)地表障碍物较多，激发和接收点布设困难，限制了地震勘探的实施和效果；3)深部地质条件复杂，导致地震资料信噪比低；4)下扬子地区经历多期强烈构造活动，印支面上下地层波阻抗差异大，具有强屏蔽作用，地震波能量很难穿透该界面，下伏古生界地层内幕波组的能量较弱。

本文结合以往的地震资料，在无为盆地开展宽线地震勘探技术研究，探索适合无为盆地的地震勘探采集技术参数，并将其应用于研究区新部署的地震勘探采集工作中，为后续地震成像及地质构造解译提供高品质的地震资料。

1 关键技术 1.1 高密度宽线采集技术

宽线地震采集技术介于二维和三维地震勘探之间，通过扩大叠加面元和提高覆盖次数来压制各种噪声干扰，改善地震资料成像品质，是地震勘探技术发展的一个主要方向^[12]。在无为盆地开展常规二维地震与宽线二维地震采集对比实验，宽线二维地震观测系统采用一条炮线激发、两条平行的检波线接收(图 2)。对采集的单线和宽线地震资料进行相同的数据处理，获得的叠加剖面见图 3。由图可知，相对于单线叠加剖面，宽线二维地震叠加剖面信噪比明显提高，反射波同相轴连续性变好，构造复杂区中深层成像质量和叠加效果得到有效提升(图 3红色箭头)。因此，新部署的地震勘探工作采用宽线二维地震观测系统。根据研究区内皖为页1井数据提取目的层反射波地球物理参数(表 1)并构建地质模型，基于该模型对面元、偏移距和覆盖次数进行分析论证。

1.1.1 面元选择

面元大小是查明构造及断裂细节等特征的关键，较小的面元尺度能够提高资料的横向分辨率和采集精度^[13]。为保证各面元叠加的反射信息真实有效，面元大小应满足最高无混叠频率、横向分辨率和地质体大小3个方面的要求。研究区以往地震数据的道距为20 m，本次数据处理通过等间距抽稀，每2道选取1道构成40 m道距的单炮记录(CDP=20)，每3道选取1道构成60 m道距的单炮记录(CDP=30)，分别对20 m、40 m和60 m单炮记录进行相同流程的地震叠加处理，结果见图 4。由图可知，不同道距叠加剖面在目的层反射波相位的连续性、信噪比和层间反射信息的丰富程度等方面均有所不同。小道距(20 m)叠加剖面信噪比较好，反射同相轴清晰且连续性较好(图 4中红色方框)，横向分辨率得到改善。

1.1.2 偏移距选择

最大偏移距是决定成像效果和成本的重要因素，其选择应重点考虑目的层埋深、控制动校拉伸畸变、控制速度分析误差等因素^[14]。本区勘探目的层为二叠系和三叠系地层，深500~4 500 m，最大偏移距应近似等于目的层深度。依据《GB/T 33583-2017陆上石油地震勘探资料采集技术规程》的要求^[14]，动校拉伸率宜小于12.5%，叠加速度识别分析精度误差宜小于6%。结合本区地球物理参数(表 1)，通过式(1)计算目的层动校拉伸率与最大偏移距的关系(图 5(a))，通过式(2)计算目的层速度分析精度与最大偏移距的关系(图 5(b))。综合分析可知，最大偏移距应选择6 000 m左右：

$ d=\left(X_{\max }^2 / 2 V^2 T_0^2\right) \times 100 \% $

(1)

$ X_{\max } \geqslant \sqrt{V^2 T_0 /\left\{f_p \cdot\left[1 /(1-p)^2-1\right]\right\}} $

(2)

式中，d为动校拉伸率，V为层速度，X_max为最大偏移距，T₀为目的层双程反射时间，p为速度鉴别精度误差，f_p为反射波主频。结合研究区以往不同偏移距的叠加剖面(图 6)进行分析可知，最大偏移距在1 990 m~7 990 m之间，随着最大偏移距的增加，叠加剖面的中深层有效反射能量逐渐增强。当最大偏移距达到5 990 m时，信噪比趋于稳定，叠加剖面无明显差异。

1.1.3 覆盖次数选择

覆盖次数是影响地震资料信噪比的一个重要参数，其选择应能充分压制干扰，增加目的层的反射能量，保证目的层内幕的反射成像^[15]。本次研究重点考虑印支面之下古生界地层和构造的成像。通过对宽线采集数据进行等间距抽取改变覆盖次数，形成不同覆盖次数的叠加剖面(图 7)。结果显示，随着覆盖次数的增加，叠加剖面的信噪比明显提高，反射波同相轴连续性增强(图中黑色箭头，尤其是CDP号800~1 000处)。当覆盖次数达到200时，叠加剖面品质相差不明显。

综上所述，针对研究区构造复杂的特点，采用2线1炮200次高密度高覆盖宽线采集技术，能够获得高品质的地震数据，具体采集参数见表 2。

1.2 激发技术 1.2.1 饱和药量实验

药量的选择应保证最深目的层反射能量，药量太小，则高频干扰严重，导致有效高频信号能量弱；随着药量的增大，会出现一个饱和药量，超过该药量后，激发产生的噪音干扰增强，而目的层反射能量增加不明显^[7]。

饱和药量实验固定井深16 m，分别采用2 kg、4 kg、6 kg、8 kg、10 kg药量进行激发。从单炮记录波形对比来看(图 8(a))，2 kg药量能量较弱，资料信噪比较低，而4 kg、6 kg、8 kg、10 kg药量激发能量基本相当，远偏移距的能量充足(图中红色箭头)。通过能量分析可知(图 8(b))，随着药量的增大，单炮能量和信噪比具有变强趋势，当药量达到4 kg以上时，单炮能量基本相当；从频谱分析来看(图 8(c))，2 kg药量的主频较低，4~10 kg药量的主频相对较高，频带相对变宽。

1.2.2 基于微测井的井深实验

在地震勘探中，选择有利的激发层对激发效果至关重要。为此，开展微测井调查和炮孔试钻工作，得到低降速带速度、厚度和近地表岩性等结果，进而计算出高速顶界面埋深。激发井深根据高速层顶界面深度和药柱长度确定。从微测井抽道记录和解释成果来看(图 9)，该区表层为3层结构，分别为低速层、含砾石降速层和高速层，其中低降速带厚8.82 m。按照药量实验的结果，激发药量采用6 kg，药柱长度为1.8 m，低降速带厚度与药柱长度之和为10.62 m。按照激发井深在高速层内激发的准则，保证井深要大于10.62 m。在该点开展激发井深实验，固定药量6 kg，井深分别为10 m、12 m、14 m、16 m和18 m。图 10(a)为不同井深的单炮记录，可以看出，随着井深的增加，单炮的信噪比有所提高，反射波能量增强；当井深达14 m以上时，单炮的信噪比和能量基本相当。从图 10(b)~10(c)可以看出，随着井深的增加，频带相对变宽，主频变高。

1.3 复杂地表静校正技术

研究区表层地震地质条件复杂，造成高频静校正问题突出，严重影响成像剖面的信噪比。目前野外一次静校正方法包括模型静校正、高程静校正、折射静校正和层析静校正^[16]。本文选择适合复杂地表的初至波走时层析静校正方法。该方法首先将复杂的地表地质模型网格化，假定每个网格内介质均匀不变，然后利用射线追踪求取旅行时与实际初至时间来计算剩余时差，根据剩余时差计算速度变化量，从而修改速度模型，经过数次迭代获得最终的浅地表速度结构，进而计算静校正量^[17]。图 11为静校正前后的叠加剖面，可以看出，经过静校正处理，叠加剖面同相轴更加平滑，且连续性得到加强，能量更加突出，有利于后续资料处理(图中红色箭头、红框)。

2 效果分析

将上述分析所得的观测系统及参数应用到研究区新部署的地震勘探工作中，获得较高信噪比的原始单炮资料和较高品质的地震剖面，特别是印支面以下古生界地层成像效果得到明显改善，进一步满足了页岩气勘探要求。

2.1 单炮效果

图 12为利用高密度宽线采集技术获得的单炮记录，总体上看，采集的原始地震资料反射波丰富，能量较强，信噪比较高，部分单炮受工频干扰影响较大。从初至波上看，远偏移距初至波依然清楚，反射能量较强，尤其在1.2 s、2.0 s左右可以看到多组有效反射，在深部3.0 s左右仍可以看到较强的反射波。说明激发因素实验选择的参数合理，震源激发的弹性波下传能量较强。

2.2 剖面效果

对单炮记录进行精细处理，主要包括初至波层析静校正、叠前噪音衰减、振幅恢复与补偿、地表一致性反褶积、速度分析、剩余静校正、动校拉伸切除、叠加、叠前时间偏移和叠后时间偏移。图 13为处理后的叠前时间偏移剖面，可以看出，地震剖面信噪比高，反射信息丰富，构造结构清晰，可以连续追踪3套地层反射，分别为古近系地层底界反射(T_E)、白垩系地层底界反射(T_K)和二叠系地层底界反射(T_P)。从剖面中可以看出，印支面(白垩系底界面)反射波组在1.6 s处表现为一组强反射波，该界面为本区上下构造层的分界；二叠系是页岩气勘探的主要目的层，其表现为反射波能量较强、同相轴连续性较好。整体剖面构造结构清晰，断层断点偏移归位符合地质构造规律，可为无为盆地地层、构造格架等综合研究和页岩气资源评价提供指导。

3 结语

1) 针对无为盆地地表障碍物较多、深部地质条件复杂等特点，采用高密度宽线观测采集技术可较好地解决施工困难区域地震物理点的布设问题，有效提高深层地震资料的信噪比，改善复杂构造区的深层成像效果。

2) 根据饱和药量和基于微测井资料的井深实验，确定适合研究区地震采集的激发参数(井深和药量)，增强了目的层的反射能量，提高了地震资料的信噪比和分辨率。

3) 针对研究区浅地表岩性横向不均匀的特点，利用初至波走时层析静校正技术消除浅地表结构对地震反射的干扰，叠加剖面上反射波的同相轴连续性得到加强，能量更加突出。

4) 本研究获得了清晰的目的层反射(二叠系)，可满足后续高精度地震成像及地质构造解释需求，为下扬子地块页岩气勘探提供了技术支撑。