针对勘探目标深度不断增加，地表及地下介质日益复杂，常规的窄方位地震采集技术已经难以满足高精度、大深度、复杂构造的勘探需求.因此，宽方位采集技术就被逐步引入到三维地震勘探中.

上世纪90年代，业界一直围绕着是否有必要开展宽方位角采集在争论.Canning等(1996认为除非采用昂贵的观测系统设计，否则宽方位角数据会产生一些意想不到的噪音.Padhi等(1997)认为引入最小数据体概念，确保最小数据体充分采样能够解决上述问题.

2004年BP公司在海上采集了第一块宽方位角地震资料.之后，由于宽方位角数据与窄方位角数据有着极大的不同，于是针对宽方位角数据的处理技术研究便如火如荼的展开了.Michell等(2006)认为宽方位角地震数据处理的主要挑战有预处理、去多次波、速度建模和成像，其中大炮距对常规的SRME方法是一个挑战.层析成像则需要重新思考如何处理宽方位数据.LaDart等(2006)发现对于用层析方法进行速度建模时，基于高精度的宽方位角数据和高精度的窄方位角数据的不同在于所研究的区域是否有陡倾角，或者接近岩丘.数据量过少，层析方法不能得到复杂地质区域的速度模型.所以他们认为采用宽方位角勘探方法非常有必要.Magesan等(2007)展示了墨西哥湾2006年在一个深水区的宽方位角勘探实验结果，发现与常规的窄方位角存在很大的差异.

由于宽方位角数据具有丰富的方位角信息，这正是各向异性研究所需要的关键参数，从2009年开始大家的研究中心逐渐向各向异性方向倾斜.Xia等(2009)针对墨西哥湾Tubular带区块，提出了基于宽方位角地震数据的各向异性研究的处理和建模流程.Boelle等(2009)认为，高密度宽方位采集数据可以进行共偏移距向量域(COV)的方位角振幅分析.其中方位角傅里叶分解是分析振幅变化的一个有效工具.Bowling等(2009)针对各向同性和各向异性做了许多对比，对比结果显示将来针对复杂岩性勘探的趋势是宽方位角地震数据采集、TTI速度建模和RTM偏移处理的组合.Napier等(2010)通过在其它区块的实验，认为宽方位角拖缆技术除了能用在墨西哥湾的深水区域，同样也能用于Angola海深水区域，具有类似岩下成像挑战的区域.Swanston等(2011)针对墨西哥湾Tahiti 工区，油藏位于穹顶型岩丘下面，岩体根部的倾角达到80°，利用窄方位角数据，通过照明分析和成像处理实现油藏刻划和断层识别难度大.通过对高斯Beam，单程波和逆时偏移方法对比分析，认为逆时偏移方法能够得到更高质量的处理结果.逆势偏移处理中，结合TTI各向异性速度分析，井位校正，得到精确的速度模型；结合先进的噪音衰减技术，3D真方位角SRME去多次波技术，得到最终高精度的处理结果.Balddock等(2011)提出了在工区原有宽方位角数据的基础上，再采集一个与原来正交的宽方位角数据，从而达到近全方位角的数据，进一步提升宽方位角数据的改进空间，并给出了观测系统设计和数据处理方法.

国外主要是在墨西哥湾等深海区域进行宽方位地震勘探.国内2003年凌云研究组(2003)对宽方位地震勘探中涉及的观测系统设计、各向异性问题、宽方位角技术勘探能力等进行了总结分析，指出了宽方位地震数据在处理岩性储层及裂缝性储层成像和储层预测问题的优势.黄伟传等(2007)在利用地震数据研究裂缝预测中，也提到了宽方位角数据对于裂缝预测的优势.

本文吸收国外海上宽方位角勘探经验及国内海上、陆上宽方位角勘探经验，提出了围绕保持属性均匀、增强压噪能力、提高静校正精度和改善陡倾角地层成像效果等方面的采集技术思路，通过优化形成了复杂介质条件下高精度叠前偏移成像驱动的宽方位地震采集技术.并且在镇巴工区得到了较好的应用.该技术的应用提高了地震资料的品质，使得地震剖面信息更加丰富，深层反射能量更强，特别是灰岩裸露区成像效果得到进一步改善.

宽方位角采集技术是相对于窄方位角采集技术提出的概念，是指在地震资料采集中横向上能获得更多的信息，接收数据分布在获更大的方位角范围内.一般用纵横比参数来量度究竟是窄方位采集观测系统还是宽方位角采集观测系统，常规生产上定义横纵比等于0.5为它们二者的分界点.如凌云(2003)文章中图3为窄方位角采集观测系统，图4为宽方位角采集观测系统.

相对于窄方位角采集技术，采集流程上可能比较类似，但是具体的每个步骤却因为增加Crossline接收的范围而带来观测系统设计，实际施工，乃至后续处理的具体环节上有着许多不同.

根据以往采集方法分析结果，结合地质任务和技术要求，从观测系统设计入手，以获取高精度叠前偏移成像结果为目标.首先建立地质模型，利用波场正演手段认识地下复杂构造对于地震反射信息的影响(高文博等，2011；王锡文等， 2012)(图1)，根据波场分析，陡构造位置，很难得到有效的反射；海相地层的反射能量和频率与陆相地层反射差异较大；中深层的反射被来自各个方向的信息所干扰，所接收到的信息进一步复杂化.因此，选择较大的排列长度，合理的面元，足够的覆盖次数，适当增加横向观测范围，加强地下地层反射信息的接收，优选地球物理参数模型进行观测系统论证分析(冯凯等， 2006)模型.

图 1

Fig.1

图 1地质模型波场分析图 Fig.1Wavefield analysis of geological model

1.2 最大炮检距的选择

1)目的层埋深对最大炮检距的要求根据经验法则最大炮检距应该近似于目的层的深度.

图 2

Fig.2

图 2工区地形及数字高程图 Fig.2Topographic and digital elevation map of work area

2)动校正拉伸对最大炮检距的要求满足动校正拉伸与排列长度的关系

D是动校正拉伸百分比；X是排列长度；T₀是目的层双程反射时间；V是均方根速度.

3)速度分析精度对最大炮检距的要求满足速度分析要求所需的炮检距为

式中：P是速度分析精度；X是排列长度；V是均方根速度；f_p有效反射波主频；T₀是目的层双程反射时间.

镇巴地区区域构造处于四川盆地东北的大巴山台缘断褶带，经初步油气资源评价，该区具有较大的油气勘探前景(冯凯等， 2006).工区属于六类大山区，海拔在500～1380 m范围，最大高差700多米，地形起伏剧烈，坡度一般在40°～50°之间，部分区段地表甚至达到90°(图2).区内地表岩性分布呈明显的条带状，纵横向上的非均质性变化严重影响勘探效果.近地表结构为山地典型的单层结构,表层为0.1～2 m的风化层，风化层速度400～1000 m/s.低降速带厚度普遍较薄，一般不超过13 m，大部分地区均在7~9 m，东北角位置相对厚些，约14.5 m左右.砂岩区高速层速度在3000 m/s以上，灰岩区高速层速度在4000 m/s以上.

主要目的层层间波阻抗差异小，反射能力弱，反射波组连续性差，信噪比低，成像差，缺少稳定的强反射界面，提高灰岩区资料品质难度大.

该探区先后开展了三期三维地震采集攻关工作, 不同时期三维地震采集攻关施工方案见表1.

表 1(Table 1)

表 1 不同时期三维地震采集攻关施工方案 Table. 1 Different periods of 3D seismic acquisition project construction scheme 攻关时间 观测系统 覆盖 次数 道距 (m) 炮间距 (m) 检波组合 激发因素 2009年 16线10炮300道，线距200 m，炮线距200 m 120 40 80 2串×12个 矩形面积 井深20~22 m，药量18 kg 2010年 20线10炮300道，线距200 m，炮线距200 m 150 40 80 2串×12个 矩形面积 井深22~24 m，药量16~18 kg 2011年 28线3炮288道，线距240 m，炮线距240 m 336 40 80 2串×12 圆环小组合 灰岩区：双井18 m井深、6 kg药量

表 1 不同时期三维地震采集攻关施工方案 Table .1 Different periods of 3D seismic acquisition project construction scheme

2.1 观测系统分析

1)面元分析

根据工区呈现构造走向变化相对平缓，构造倾向变化剧烈的特点，在面元选择上可以具有针对性.Inline方向(构造倾向)面元要相对小些，不要大于20 m；Crossline方向(构造走向)面元可以放大些，但不要大于40 m.

工区勘探目标为北西-南东走向的线性构造，在北东-南西方向上，地层倾角陡，需要较高的空间采样，而在北西-南东方向上，地层平缓，对空间采样要求不高.结合其它山地的勘探经验，在构造勘探阶段，可以采用长方形面元：20 m×40 m.

2)最大炮检距

采用了大的排列片，接收地下更丰富的信息，采用了适中的方位角(0.58)，以弱化由于各向异性问题对于过宽方位角信息成像带来的影响(图3).从立体和水平切片可以看出：2011年采用的观测系统比邻区2009年在Crossline方向的信息更加丰富，为高精度叠前偏移成像提供了数据基础(图4).

图 3

Fig.3

图 3炮检距分布示意图 Fig.3Distribution sketch of shot-geophone distance

图 4

Fig.4

图 4不同排列片波场分析示意图(左:2009年；右：2011年) Fig.4Wavefield analysis sketch of different array slice (Left: 2009; Right: 2011)

从不同接收线数剖面分析，本工区剖面品质随着接收线束的增加而提高，尤其在中深层层位反射随接收线数的增加而越加明显.28线较16线接收的剖面成像效果好，中深层反射清晰、连续，增加横向覆盖次数对改善资料成像效果明显(图5).

图 5

Fig.5

图 5不同接收线数剖面对比 Fig.5Profile comparison with different number of geophone lines

3)覆盖次数

增加在弱反射灰岩区的覆盖次数，对两侧适当进行炮点加密，使灰岩区由原来的最高覆盖次数336次提高到350次，这为提升灰岩区资料品质奠定了基础.

从以上覆盖次数(图6)分析可以看出，随着覆盖次数的增加，2011年和2009年共同资料形成的570次覆盖较之2011年的336次覆盖的剖面在中、深层依然得到改善，说明本区覆盖次数依然有提升的空间.

图 6

Fig.6

图 6不同覆盖次数剖面对比 Fig.6Profile comparison of differet covering times

增加覆盖次数是提高资料信噪比的有利方法之一，以往分析可以看出，随着覆盖次数的增加，剖面的整体信噪比逐步提高，同相轴趋于连续，波组特征更为明显.根据工区特点，纵向地层较陡，横向地层相对平缓，增加横向覆盖次数有利于叠加成像，提高信噪比，所以，观测系统设计中着重考虑适当提高横向叠加次数.

2.2 激发接收参数

结合以往邻近工区激发、接收资料的分析，优选出适合本工区的激发和接收参数.

1)激发参数

经过系统的激发试验，优选出较好的激发参数.不同的岩性区采用的激发方式不同，例如灰岩区选用双井、18 m井深、6 kg炸药激发参数对提高灰岩区激发能量、资料信噪比等方面有较大的优势(图7).因此灰岩区全部采用优选出的激发参数.

图 7

Fig.7

图 7灰岩区单井和双井对比图 Fig.7Comparison of Single-well and Double-well in limestone area

对于整个工区，保证激发能量、激发信噪比和激发频率的一致性更有利于保证全区单炮激发效果的均匀性，为高精度叠前偏移成像奠定良好的数据基础；与此同时在保证远道能量的前提下，适当减少药量，有利于单炮频宽的加大，视主频得到提高.

2)接收参数

本次采集，在试验基础上采用高灵敏度SN7C-10 Hz检波器接收，与以往常规20Dx-10 Hz检波器指标对比看，两种检波器各项指标区别不大，在自然频率和灵敏度上SN7C-10 Hz检波器较20Dx-10 Hz检波器浮动范围小，较稳定，其横向固有频率高于20Dx-10 Hz检波器.SN7C-10 Hz检波器获得的单炮资料信噪比、能量、频率方面略有优势.

灰岩区采用两串圆环小组合(R=1 m、R=3 m)检波器接收，提高地震高频信号的接收能力(图8).

图 8

Fig.8

图 8砂泥岩(左)和灰岩区(右)检波组合方式示意图 Fig.8Sketch of array mode of geophonesin sand-shale area and limestone area

2.3 难点分析及解决策略

针对该区复杂介质中必须面对的难题，我们经过分析研究，总结经验，找到了行之有效的解决策略.

1)难点分析

难点1： 工区起伏剧烈，表层岩性和速度变化大，静校正问题解决困难.单一的静校正方法很难满足资料处理精度要求，高速层速度变化大，最终基准面和替换速度的选择比较困难，致使静校正不彻底，影响剖面叠加效果.

难点2： 工区灰岩区反射能量弱，资料信噪比低，成像差，提高灰岩区资料品质难度大.

难点3： 复杂断块，褶皱强烈且地层产状陡，致使地震波场十分复杂,资料成像困难，经过2006年二维宽线、2009、2010年三维攻关，未取得预期效果.

2)解决策略

(1)在灰岩、砂岩岩性变化区域增加控制点密度，重点控制岩性分界带横向速度变化(图9).同一岩性区域内表层变化不大，布设不少于3个表层调查点来控制即可，一是保证有一定的统计效应，二是了解速度变化情况，最后根据数字高程微调控制点位置，基本控制厚度和速度变化.

图 9

Fig.9

图 9岩性分布与高速层速度分布对比图 Fig.9Lithology and high interval velocity distribution

另外采用多种静校正方法联合应用，利用各自高低频分量的优势解决静校正问题(尹奇峰等，2011).通过折射和层析反演(韩晓丽等，2008)来得到工区合理的近地表模型，再利用折射静校正和层析静校正各自在控制高低频分量的优势，以高程静校正作为参考，建立精细的近地表模型，通过静校正方法联合应用，较好地控制表层高、低频静校正变化.最后利用中间参考面技术解决复杂山地中、短波长静校正问题(张延玲等，2008).

(2)在灰岩区两侧适当加密，提高灰岩区覆盖次数，采用高覆盖提高资料成像效果；通过变观接收进一步提高灰岩区覆盖次数，改善灰岩区资料品质；通过前期试验优选激发、接收参数，提高灰岩区激发、接收效果.

(3)优化观测系统参数，改善观测系统属性.采用超级排列，增大观测方位和排列长度，提高叠前偏移成像效果；采用较高覆盖以提高剖面信噪比；采用较小横向线束滚动距(滚动1根检波线)，改善观测系统横向耦合性.同时做好放样点位的均匀性，保证观测系统属性均匀.

从同一位置2011年与2009年叠加剖面来看，2011年资料与2009年重复区资料在灰岩区中深层成像效果改善较大.尤其是寒武、志留系地层本次资料信噪比得到明显提高(图10).

图 10

Fig.10

图 102009年与2011年叠加剖面对比(左:2009年；右：2011年) Fig.10Comparison of stack profiles in 2009 and 2011(Left: 2009; Right: 2011)

从叠前偏移剖面来看，2011年资料较之与2009年重复区资料在主要目的层段信噪比和偏移成像效果得到明显提高；2009年偏移剖面绕射归位不彻底，划弧现象较严重，而从2011年偏移剖面看这方面提高较大(图11).

图 11

Fig.11

图 11以往叠前时间偏移剖面与本次叠前时间偏移剖面对比 Fig.11Comparison of previous prestack time migration profile amd the new prestack time migration

基于叠前偏移成像理论作为基础，是解决复杂区地震地质难题的设计依据.即观测系统、激发和接收方面尽量保证其均匀性，更有利于高精度叠前偏移成像处理.

1)观测方面：沿构造走向变化相对较小，面元40 m较为合适；垂直构造走向变化较大，面元要小些，不要超过20 m.为保证观测的均匀性，观测系统类型采用正交方式，降低了采集脚印造成资料不均匀的影响；炮线距和接收线距保持一致，对于本区，采用240 m较为合适；横向滚动尽可能小，采用滚动1根检波线的方式较为合理.

2)激发方面：保证整个工区激发效果的均匀性，使整个工区激发品质变化相对较小，有利于叠前偏移成像.在保证远道能量的前提下，药量尽量减小，有利于获得更宽频带的有效反射.

3)接收方面：保证整个工区接收效果的均匀性对于叠前偏移处理很重要.对于本区采用圆形面积组合，有利于保证各个方向接收的一致性，使全区接收效果尽量实现均匀.

4)从目前取得的剖面效果来看，相对于2009年采集方法表明，增加覆盖次数(尤其横向覆盖次数)对于剖面的效果改善作用较大；灰岩区双深井适当药量激发对于改善该区中、深层反射起到一定作用；同时，增加接收排列、采用圆形检波器组合接收使全区激发和接收效果更加均匀，为叠前偏移成像奠定了基础.

5)建议充分利用沿构造走向方向信息，方位角可加大放宽到横纵比0.8及以上，充分利用横向观测信息更简单的优势，提高深层成像效果；同时保证纵向的有效覆盖次数(不能低于目前的24次)，保证高陡构造区中浅层成像.

致 谢 感谢中石化勘探南方分公司物探技术处和东方地球物理吐哈物探公司对本研究给予的支持和帮助.