1观测系统及主要参数的选择

1 观测系统及主要参数的选择

三维地震勘探是一种高密度面积采集技术，是三维体积勘探。它利用炮点和检波点网格的灵活组合获得分布均匀的地下CDP点网格和确定的覆盖次数。观测系统是指检波器排列和爆炸点相对位置的关系，要求是不仅在单张记录上可靠追踪有效波，且要保证在所得资料上连续追踪地震界面。观测系统正确与否直接影响数据采集质量、资料处理和地质成果的精度。三维观测系统的形式基本可分为两大类，即规则观测系统和不规则观测系统。规则观测系统用于地面施工条件好的地区，不规则观测系统用于地面障碍较多的地区。在目前三维地震勘探中，线束型观测系统是经常被选用的一种规则观测系统。其优点是可以获得从小到大均匀的炮检距分布和均匀的覆盖次数，适用于复杂地质条件地区。此外，当遇到障碍物时可通过改变纵横向偏移距和激发方向等灵活的变观手段，获得障碍物下地震资料。

1.1 空间采样间隔的确定

空间采样是指分布在地面上离散的检波点采集的地震讯号，空间采样间隔包括道距和束线中的接收线距。根据采样定理，道距ΔX应为：

ΔX≤■×■（1）

若某区应保护煤层反射波主频为50 Hz，视速度V取2 300 m/s，则：

ΔX≤■×■=23 m

那么该区可以采用20 m的接收道距。接收线距一般大于道距的1～4倍。一般为40 m。

1.2 网格的确定

三维地震勘探与二维地震勘探的迭加形式是不同的，二维是共反射点迭加，三维则是共反射面元迭加。共反射面元迭加是指共反射面元道集内各反射点信号的迭加。反射面元的大小在纵向上一般取小于接收点距之半为共反射面元的线性长度即Dx≤ΔX/2，一般为10 m，横向宽度Dy≥Dx，一般也选为10 m。根据上述选择CDP点网格为:Dy×Dx=10 m×10 m。这样小的CDP点网格对探测细微构造和小幅度起伏是极为有利的。

1.3 炮线间距的确定

炮线间距即为炮点线向前滚动的距离。在规则观测系统中，炮点线呈线状规则排列，并垂直于观测束线。那么如果设ΔL为炮线间距，N为地震仪接收总道数（480），S为束线内接收线数（10），Nx为纵向覆盖次数（6），ΔX为道间距（20 m），则：ΔL=（N×ΔX）/（2×S×Nx）（2）

那么ΔL=（480×20）/（2×10×6）=80m。

1.4 覆盖次数的确定

1.4.1 纵向覆盖次数的确定

纵向覆盖次数即沿着线束方向上的覆盖次数Nx与二维观测系统计算方法相同。则有：Nx=（M×S）/2K （3）

k=ΔL/ΔX （4）

式中：M为排列线的接收道数；k为相邻炮排所跨越的道间隔数；S为为一个整系数，单边炮为1，双边炮为2。

例如1.3中的情况，k=80/20=4；如果是48道接收，单边放炮。

那么Nx=（48×1）/（2×4）=6次。

还有另外一种方法：

Nx=n/2k （5）

式中：n为接收道数；k为相邻炮排所跨越的道间隔数。

1.4.2 横向覆盖次数的确定

横向覆盖次数即垂直线束方向上的叠加次数可以利用Z变换多项式的方法进行计算。设跑点为S、共中心点为C，检波点为G、共中心点为C，三者的关系式可写成褶积形式：

S×G=C

则Z变换式为：

S（Z）×G（Z）=C（Z）（6）

横向覆盖次数在炮点有规则排列情况下还可通过下式计算：

Ny=L/nY （7）

式中：L为排列线的条数；nY为爆炸线上炮间距（以排列线间距为单位计算）的数目。

假设有上述条件，那么当线距40m、10线10炮观测系统的情况下，Ny=10/2=5次。

1.4.3 三维覆盖次数的确定

三维覆盖次数等于纵向覆盖次数与横向覆盖次数的乘积，即：

N=Nx×Ny （8）

根据上述假设情况三维地震勘探的覆盖次数为（N=6×5）30次覆盖。

通过分析多种线束型观测系统后我们认为，在横向上炮点移动时，排列固定不动，其效果在横向上相当于双边发炮，接收道数即为一束内排列线的条数，这也就是公式（7）的理论根据。运用式（7）计算横向覆盖次数时要注意一束线内横向炮数的限制，当计算的次数大于横向炮数时，其横向覆盖次数即为横向炮数。

在线束型三维观测系统中当横向炮点间隔不相同时，一般有相邻两炮的间隔为检波线间距的1/2不妨称这两炮为一组炮，而每组炮的间距是相同的我们知道当相邻炮间隔小于检波点间隔时则这两炮只增加CDP的密度，不增加覆盖次数，因此在计算横向覆盖次数时，可把这一组炮作为一炮来处理，这样就仍然可用公式（7）来计算横向覆盖次数。其计算结果与Z—变换多项式计算结果完全一样，但计算方法更简单、更直观。相当于双边发炮的横向覆盖次数计算方法可以快速、准确地判断线束型三维观测系统横向覆盖次数，也可以方便地根据所需横向覆盖次数选择合适的观测系统。

1.5 最小炮检距的确定

根据多次覆盖叠加曲线分析，偏移距越大，通放带越窄，对有效波选择性越高，压制带越低，二次极值越小，对规则干扰波的压制越有利。但在实践中发现，偏移距过大，对目的层反射波也有一定的压制作用，并非偏移距越大越好。当μ＝（1、2、3、4，μ为偏移道数间隔距）等均能较好的压制多次波、突出有效波。

1.6 最大炮检距的确定

三维地震最大炮检距要用沿测线接收方向的纵向最大炮检距X 纵和沿垂直于测线方向的横向最大炮检距Y横的投影来确定，计算式为：

X=■（9）

式中：X纵＝（B-1）×ΔX，B为纵向接收道数；

如果B为24，ΔX为纵向接收道距20 m，10线10炮观测系统，线距40 m，48道接收中间放炮，所以纵向最大炮检距X纵为460 m，横向最大炮检距Y横为270 m。

根据上述数据进行计算，最大炮检距X＝533 m。

2 满覆盖次数边界的确定

满覆盖次数边界包括横向、纵向满覆盖次数，例如第1章所说观测系统中，横向5次、

纵向6次的覆盖次数。

2.1 横向上满覆盖次数边界的确定

在上述情况中，横向满足5次的边界范围主要是根据10线10炮观测系统示意图来判断：如图1所示，从左向右第四条线即满足横向5次覆盖，可以把勘探边界放在这个位置，

如图2所示。

2.2 纵向满覆盖次数边界的确定

当横向上满足5次覆盖以后，要想实现，纵向×横向=6×5=30次的参数要求，纵向上即沿着线束方向上就必须在勘探边界上满足6次覆盖，就要考虑最后一炮后面接收线的外延长度，以及结合勘探边界外面的炮数，然后按照二维沿着测线方向上叠加次数的计算方法计算出这些参数，然后确定纵向上勘探边界所在观测系统位置，如图3所示。

当遇到地层倾角较大时就要考虑边界外延，外延距离可以有最深目的层的深度和地层倾

角来计算，则：

L=H×tanβ （10）

式中：L为满覆盖次数边界外延距离；H为最深目的层深度；β为地层倾角。

根据以上公式计算出纵向上满覆盖次数的实际边界来确定最后符合勘探需要的控制边

界。

3 结语

三维地震野外数据采集是地震的第一步也是关键的一步，数据采集质量的好与坏会直接影响整个三维地震勘探，甚至整个项目的成功与否。所以在设计时应根据具体地质任务要求，综合分析地震地质条件和仪器设备等多种因素，选择合理的观测系统和最佳采集参数。

参考文献：

[1] 马在田.三维勘探方法[M].北京:石油工业出版社,1989.

[2] 郝均.三维勘探技术[M].北京:石油工