三维地震野外数据采集

三维地震野外数据采集是一种面积接收技术,它在单位面积上的工作量多,成本较高,所以在哪些地区进行三维地震观测是要认真分析的。三维地震工区的确定是首先遇到的问题,接着就要根据地震。地质条件设计三维地震观测系统。同时还要选择三维观测的各种参数。

一、三维地震工区的确定

确定进行三维地震工作的根据是地下地质、地震条件和地面地形地貌条件,并以前者为主。工区的观测面积要根据构造的大小、目的层的深度和倾角与走向来决定。决定工区观测范围时还要考虑需要满足覆盖次数的地下范围和偏移前后数据占有空间的不同。三维地震工作在勘探开发的哪个阶段采用,也要根据当地的具体情况而定。

1. 三维工区面积的确定

要在某个地区进行三维地震勘探一经确定之后,就要对这个地区的三维地震数据采集工作进行施工设计。而首先遇到的问题就是要确定工区面积的大小,工区面积的大小与地下地质构造的大小、埋藏深度和倾角有关。一般来说,所要搞清的地下地质构造越大,地面工区面积就越大;深度和倾角越大,地面工区面积也越大。所以要确定地面工区面积的大小,首先要确定地下勘探面积(满覆盖面积),然后计算偏移范围,最后才能确定地面施工面积。

(1) 地下满覆盖面积的确定

需要用三维地震勘探搞清的地质构造、地质体或各类油田的范围叫地下勘探面积(满覆盖面积)。 地下满覆盖面积的大小,可预先根据有利区的范围,在以往的构造图上

粗略确定,然后考虑其它影响因素(降低勘探费用,工区规化要整齐等),最后确定地下满覆盖面积。

(2) 偏移范围的确定

地下满覆盖面积初步确定后,应考虑各目的层由于向工区外倾斜的倾角引起地面接收范围的扩大。这个扩大的范围称为偏移范围(即四周镶边的宽度)。偏移范围也可以理解为倾斜地层(反射同相轴)在偏移处理中使其恢复到正确的地下位置所应移动的水平距离。 对于一个倾斜反射同相轴进行偏移时的最大水平距离M,可用下式计算

(5.2.1)

式中t0——地震波的双程法线旅行时; V——地震波的传播速度; φ——最深目的层的最大倾角。 这些参数的意义如图5.2.1所示。 设计时可根据公式(5.2.1) 计算出探区四周应偏移的范围。见图5.2.2。

二、三维地震观测系统

三维数据采集过程中,观测系统的类型和参数设计非常重要,它关系到整个数据采集的质量。因此在设计时,应根据地质任务要求,综合考虑地形、地物、交通条件以及装备等各种因素,选则最优化参数来合理设计观测系统。

1. 观测系统的设计原则

设计观测系统的主要原则如下:

(1) 在一个炮点道集或一个共CDP点道集内应当有均匀分布的

地震道。炮检距应当是从小到大均匀分布,能够保证同时勘探

浅、中、深各个目的层。使观测系统即能保证取得各目的炮点

△接收点·CDP点图5.2.3三维CDP道集及方位分布图层的有

用反射波信息,又能够用来进行速度分析。

(2) 在一个 CDP 道集内各炮检距连线的方位方向应当

尽可能地比较均匀地分布在共中心点的360°的方位上。这样

一个面元(共反射点)上的地震道是从各个方向入射到这个面元

上的。使三维的共中心点叠加具有真实显示三维反射波的特点。

如果,沿着某一方向特别密集,三维地震勘探的优点不能发挥,

实际上将与二维地震勘探的效果差不多。如图5.2.3是一个比

较好的观测系统得到的CDP 道集。

(3) 地下各点的覆盖次数应尽可能相同或接近,在全区范围内分布是均匀的。均匀的覆盖次数是保证反射记录振幅均匀、频率成分均匀的前提条件,从而才能保持地记录

特征稳定,使地震记录特征的变化能够与地质变化的因素相联系,有利于对复杂地质结

构和岩性、岩相的研究。

(4) 三维观测系统的设计还受到地面条件的制约。因此,在设计前还要对三维施工的工区进行较详细的调查。如果地面条件允许,我们将采用规则的测网进行三维地震观测。如果地面条件受限,我们将采用不规则的测网进行三维地震观测。

(5) 三维地震观测系统

还受到地层倾角、最大炮检距、道距、规则干扰波类型等各种因素的影响。这些属于参数选择方面的问题将在后面讨论。

2. 观测系统的类型与选择

三维地震观测系统的类型很多,但基本上可分为两大类,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,无施工障碍的地区。不规则观测系统用于地面施工条件不好,有施工障碍的山区、水泡等地区。我们只介绍规则观测系统 所谓规则观测系统,即炮点网格和检波点网格按一定的规律有规则的分布,下面介绍几种

基本的和常用的类型。

(1) 十字型观测系统

十字型观测系统是规则观测系统中最基本的形式,其特点是激发点排列与接收点排列相互垂直,形成一个正交的“十”字排列(图5.2.4)。×炮点△接收点○CDP点图5.2.4正交(十字)观测系统的一个基本观测网示意图施工时,接收点排列不动,炮点

沿炮线逐点激发。在每一炮点与接收点之间,对应的反射是一个点;在每一炮点与接收排列之间,对应的反射点是一条线;而一排炮点与一排接收点之间,对应的反射点分布在一个面积上。设炮点数为S,接收点数为R,炮点距为 dx,接收点距为dy,那么这样的一个基本测网完成后,可得到

(S-1)(R-1)dxdy面积上的单次覆盖面积。在这个面积上,得到以反射振幅为特征的一个(x,y,t,A)的三维数据体。 要想进行多次覆盖观测就必须把整个十字排列沿检波点方向及炮点方向移动,按二维直线观测计算覆盖次数的方法分别计算x方向的覆盖次数Nx和y方向的覆盖次数Ny。最终得到的覆盖次数N=Nx·Ny。排列中心可有空白面积。 十字型排列观测系统一般用于地震仪道数不多的情况,是三维地震工作早期所采用的一种观测系统。

(2) 组合型观测系统

组合型观测系统,从炮点和接收点分布关系上,可基本分为垂直型、平行型和斜交型

三类。

1) 垂直型观测系统 该系统一般由十字型观测系统组合或衍生而来,主要有垂直式栅状系统和地震线观测系统。 垂直式栅状系统如图5.2.5所示。可作为小面积三维观测网,将地下网格面积分布在需要勘探地区。

地震线束观测系统是目前三维地震施工中最常用的类型。该系统是由多条平行的接收排列和垂直的炮点组成。接收排列线数的多少与仪器的道数和排列长度有关。具体设计时要考虑最大炮检距、最小炮检距、等因素。其基本形式如图5.2.6、图5.2.7、图5.2.8所，图.2.5垂直栅状观测系统图5.2.6四线六泡中点发地震线束观测系统示。野外观测时,接收排列不动,一排炮点逐点激发后,就完成一次基本测网。这种观测