高分辨率地震勘探在地热资源勘查中的应用
高分辨率地震勘探
在地热资源勘查中的应用
孙党生＊
雷 炜 李洪涛＊
杨立春
(中国地质调查局水文方法研究所 河北·保定 071051)
提要 该文以山东博兴某工程为例,简介在地热勘查中,高分辨率地震勘探的激发方式,野外观测系统,数据采集、处理参数设置及资料分析解释等方面的方法技术,勘查结果表明,应用该技术进行地热资源勘查不仅可能而且效果良好。关键词 地震勘探 反射波 标准层 地热资源勘查
APPLICATION OF HIGH RESOLUTION SEISMIC EXPLORATION METHOD
TO THE PR OSPECTING OF GEOTHERMAL R ESOURC ES
Sun Dangshen Lei Wei et al
(Institute of Hydrogeology and Engineering Geology ,CGS )
Abstract Taking the project in B oxin ,Shandong province as an example ,the method and technique of the excitation types ,field observation s ystem ,data acquisition ,the setting of processing parameters and data in -terpretation ,etc of high resolution seismic exploration in geothermal prospecting are briefly introduced .The result shows that not only to prospect the geothermal resources by high resolution seismic exploration is poss i -ble ,but als o the effectiveness is satisfactory .
Keywords seismic exploration ;reflected wave ;standard layer ;geothermal resource prospecting
第一作者简介:孙党生,男,38岁,高级工程师,从事工程物探研究与开发工作。＊现在职攻读中国地质大学(武汉)地质工程专业硕士学位。
1 前言
地震方法是目前用于水文、工程、环境、地质调查的主要物探方法,它通过研究人工激发的地震波的运动学和动力学特征来
解决地质问题。工作时采用人工爆破产生地震波,震波入射到地下弹性介质中遇到地层的界面时,便产生波的反射和折射返回到地面,被不同位置的检波器所接收,通过仪器将地震波记录存储,经室内资料处理来完成勘探地下目标地质体的任务。
过去十年中,高分辨率地震勘探已逐渐成为地质勘探的重要工具,在探测第四系厚
度和基岩起伏、含水层和古河道,断层、裂隙带等地下构造,滑坡及落水洞,以及地表沉降等方面已经取得了丰富的经验。由于地
热资源一般蕴藏在地下数千米,以往常规浅层地震勘探很难达到这一深度,而利用传统的石油地震勘探不仅设备庞大,而且工作周期长,人力、物力和财力都耗费巨大,使地热勘探成为一种高投入、高成本、高风险的活动,投资者往往望而却步。近年来我们应用高分辨率地震勘探技术进行了深层地热资源勘查的尝试,先后在山东的德州、博兴、庆云、平阴、武城、茌平及云南宣威、广东南海等地开展了该项工作,取得了良好的效果。本文结合作者在山东博兴某工程的实例说明应用浅层地震进行地热资源勘查的实际效果。
2 工程概况
山东有丰富的地下地热资源,博兴县地处山东西北部,为华北坳陷区三级次级构造单元济阳坳陷的东北部。该区新生代沉积厚度超过3000m,第四系与晚第三系地层累计厚度达2000m,地下热水赋存于新生界第三系碎屑沉积岩中。主要含水岩性为砂岩与砂砾岩,其中热储盖层为明化镇组,馆陶组为热储层,底层为东营组沉积岩。根据博兴县开发地热资源的需要,我们采用地震反射波法在选定的位置进行剖面勘探,剖面长度3000m,探测深度2000m左右,达到主要目的层界面之下。目的是查明工作区内第三系地层的分布规律及其埋深,主要目的层的厚度,查明工作区内的地质构造情况,为地热资源的调查提供可靠的地震勘探数据资料。
3 方法与技术
传统的浅层地震勘探探测对象规模小,勘探深度浅,多采用小药量炸药或机械震源,观测系统设计简单。一般采用小道距、小偏移距,单个检波器接收,即可完成数据采集过程。而地热勘查所调查的地质体规模较大,地下沉积类型为一种所谓“周期型”沉积(为许多反射系数较大的明显分界面组成的互层),正是由于地热勘查对象的特殊性,决定了高分辨率地震勘探在这一领域的应用必须采取与常规地震勘探不同的技术方法。首先观测系统设计必须采用多次覆盖技术,道距的选择不同于浅层地震(3～5m),也不同于石油地震勘探(50～70m),我们认为,高分辨率地震勘探的接收道距选20m 比较适宜,对于勘探目的层的接收较为有利。其次是如何克服干扰波,在目标探区内广泛发育的干扰波为次生低速干扰和次生高速干扰。它们在频率域中与有效波是不能分离的,其视速度和视波长又和有效反射波难分难解,它们是地面附近各种地物、障碍物以及近表层岩性不均一所造成。为了克服这些干扰,采取了以下对策:第一保证较小干扰背景的主要条件是掌握在潜水面下合理激发深度,目标区的潜水面一般在3m左右,实践证明,在潜水面下7m,5～7kg炸药激发的效果最好:第二保证炮孔中有充足的水,只要充水则激发纵波速度就总是高于1600m/ s(水的速度是1400～1500m/s),所以总能激发出良好的地震波;另外接收检波器采用线性组合技术,组合基距40m,对压制低速面波及侧面来的高速干扰波是行之有效的。
地震数据采集由瑞典ABE M公司MARK -6型瞬时浮点放大24道数字地震仪及美国L40数字检波器组成高分辨地震数据采集系统,采样间隔为1ms,记录长度2048ms。应用硝铵岩石炸药作为激发地震波的震源,在地表用钻机凿一直径13cm,深10m的炮孔,将5kg炸药用防水塑料袋包扎好,用爆炸杆将其下沉到孔底,用瞬发电雷管起爆,激发地震波。经野外现场试验确定采用单边放炮3次覆盖观测系统进行工作,野外数据采集中对每炮的原始记录均进行了严格的质量检查,确保了所采集数据的质量。检波器点距20m,最小炮检距200m,采用宽频带滤波,滤波器低截频15Hz。检波器接收采用沿测线6道线性组合技术,组合基距40米,这样做大大提高了深层反射波的信号与信噪比,也是地热地震勘探的关键所在。图1为在博兴某工程接收的典型地震波记录,可以看出地震反射波组信息丰富,形态清晰。数据处理采用CSP5.0浅层地震勘探处理软件,在Windows98环境下完成,图2为山东博兴某工程地热地震勘探成果图。
4 勘探效果与地解释
4.1 工作区地层概况
根据石油地质资料,该区地层概况如表1。
图1 博兴某工程的典型地震波记录(001-004号)表1 工作区地层概况
地质年代
地层
底板埋深
m
地层厚度
m
第四系(平原组)Q350350
上第三系(明化镇组)N m900400～450上第三系(馆陶组)N g1330～1350300～500下第三系(东营组)E d1560210
地下热水赋存于新生界第三系碎屑沉积岩中,主要含水岩性为砂岩与砂砾岩,馆陶组为热储层,底层为东营组沉积岩。该区新生界主要为滨海相、湖相、河流相沉积。沉积岩相条件较稳定,有利于标准反射波的识别和追踪,也是我们在此开展地震勘探的有利条件。根据地震学的概念,结合本区的区域地质资料,对地震反射界面的埋深与第三系各组地层厚度及其分布的对应关系进行地层划分;同时利用反射波的波组、相位特征、反射波是否被错断和振幅特性进行构造断裂解释。
4.2 地震反射标准层与地质层的关系
按照如上所设计的地震工作技术条件,按接收到的最深的反射层考虑,最大探测深度已达到2000m,其中反射波组(层)可划分为七组,T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7。研究分析该七组反射层是高分辨率地震勘探技术提取地下信息的主要依据,反射层与地
质层位之间关系可归纳于表2。
表2 地震反射层与地质层关系
地震反射标准层深度 m 北南相应地质层地层厚度m T 7360356Q 第四系
360T 6495477495T 5694646N m 上第三系明化镇组495T 4855836T 312201190N g 上第三系馆陶组365T 214801440E m 下第三系东营组260T 1
1890
1806
E S 下第三系沙河街组
410
可以看出,T 4、T 5、T 6、T 7共四组反射波均是上第三系明化镇组地层中的反射,反射层与上第三系上新统的地层相应,其中
T 7反射层为第四系与第三系的界面,即第四系下更新统(Q )的底界面,或称为第三系的顶界面。T 4反射层为一重要的标志层,为上第三系明化镇组的底界面。T 3反射层为上第三系馆陶组的底界面,T 2反射层为下第三系东营组的底界面,T 1反射层为下第三系沙河街组的底界面,各地层的界面埋深见表2。
4.3 地震剖面的地质解释
如图2所示,地震时间剖面上地层反射波组较多,结合工区有关地质资料,
全区
图2 山东博兴某工程地热地震勘探成果
在2000m深度以上至少有T1至T7七个反射层可连续追踪形成标准反射层。各反射层埋深系由本次地震勘探所取得的数据资料经计算机速度分析程序求得各地层的平均速度,然后由各地层反射波的实际旅行时间,进而求得各反射层所对应的埋深。根据常速扫描速度分析结果与各反射层相联系的平均速度是:
T7层: 1800m s
T6层: 1800m s
T5层: 1900m s
T4层: 1950m s
T3层: 2100m s
T2层: 2100m s
T1层: 2150m s
由图2可见主要勘探目的层T2、T3、T4均连续分布。埋深变化由南向北逐渐加深,深度变化幅度T4层约为18m,T3层约30m,T2层约40m,地层产状北倾。地震剖面显示的上第三系馆陶组地层及下第三系东营组地层界面连续性较好,标志层特征明显,馆陶组地层厚约365mm,为主要热储层,在C DP点号120处T1反射层发生错断,为一正断层定为F1,断层面北倾,该断层错断了下第三系沙河街组地层,上断点于1540m处终止,断层向上未延伸至T2标准层,F1断层的断距约为31m,倾角80°左右,为一高角度正断层。
5 结论与认识
地震勘探结果表明,应用浅层地震勘探技术进行深层地热资源勘查不仅可能而且可行,但是由于地热勘查对象的特殊性,决定了高分辨率地震勘探,在这一领域的应用必须采取与常规地震勘探不同的技术方法。首先观测系统的设计应采用多次覆盖技术,接收道距选20m比较适宜,对于勘探目的层的接收较为有利。其次是如何克服干扰波,第一要选择合适激发深度,根据我们的实际经验,在潜水面下7m,5～7kg炸药激发的效果最好:第二要保证孔中有充足的水,充水情况下总能激发出良好的地震波:另外接收检波器采用沿测线线性组合技术,可以很好的压制低速面波及侧面来的高速干扰波。把握住以上几点关键技术,即可取得良好的勘查效果实践证明,近年来我们在山东等地开展的该项工作,是一项有益的尝试。
地热资源作为一种高效洁净的能源,在全社会日益重视环境保护的今天,越来越受到人们的青睐,它能给企业、旅游业、房地产业、高效农业带来显著的经济效益,由此而产生的社会效益也是显而易见的。有效利用地热资源,合理开发地热资源,促进社会经济发展成为许多地方经济增长的新亮点,山东省在这方面近年来得到了很大的发展,已先后成功的打出数眼地热井,这些地热井的开发在发展当地房地产业、旅游业等方面都产生了良好的示范效应。因此,如何有效的利用高分辨率地震勘探技术在地热资源勘查中发挥出更好的经济效益和最大程度地降低地热开发的风险,是我们今后更广泛研究的目标。
参考文献
1 牟永光.地震勘探资料数字处理方法.北京:石油工业出版社.1984
2 陈仲侯,傅唯一.浅层地震勘探.成都:成都地质学院出版社,1986
(收稿日期:2002-05-26)
高分辨率地震勘探在地热资源勘查中的应用
高分辨率地震勘探 在地热资源勘查中的应用 孙党生＊ 雷 炜 李洪涛＊ 杨立春 (中国地质调查局水文方法研究所 河北·保定 071051) 提要 该文以山东博兴某工程为例,简介在地热勘查中,高分辨率地震勘探的激发方式,野外观测系统,数据采集、处理参数设置及资料分析解释等方面的方法技术,勘查结果表明,应用该技术进行地热资源勘查不仅可能而且效果良好。关键词 地震勘探 反射波 标准层 地热资源勘查 APPLICATION OF HIGH RESOLUTION SEISMIC EXPLORATION METHOD TO THE PR OSPECTING OF GEOTHERMAL R ESOURC ES Sun Dangshen Lei Wei et al (Institute of Hydrogeology and Engineering Geology ,CGS ) Abstract Taking the project in B oxin ,Shandong province as an example ,the method and technique of the excitation types ,field observation s ystem ,data acquisition ,the setting of processing parameters and data in -terpretation ,etc of high resolution seismic exploration in geothermal prospecting are briefly introduced .The result shows that not only to prospect the geothermal resources by high resolution seismic exploration is poss i -ble ,but als o the effectiveness is satisfactory . Keywords seismic exploration ;reflected wave ;standard layer ;geothermal resource prospecting 第一作者简介:孙党生,男,38岁,高级工程师,从事工程物探研究与开发工作。＊现在职攻读中国地质大学(武汉)地质工程专业硕士学位。 1 前言 地震方法是目前用于水文、工程、环境、地质调查的主要物探方法,它通过研究人工激发的地震波的运动学和动力学特征来 解决地质问题。工作时采用人工爆破产生地震波,震波入射到地下弹性介质中遇到地层的界面时,便产生波的反射和折射返回到地面,被不同位置的检波器所接收,通过仪器将地震波记录存储,经室内资料处理来完成勘探地下目标地质体的任务。 过去十年中,高分辨率地震勘探已逐渐成为地质勘探的重要工具,在探测第四系厚 度和基岩起伏、含水层和古河道,断层、裂隙带等地下构造,滑坡及落水洞,以及地表沉降等方面已经取得了丰富的经验。由于地 热资源一般蕴藏在地下数千米,以往常规浅层地震勘探很难达到这一深度,而利用传统的石油地震勘探不仅设备庞大,而且工作周期长,人力、物力和财力都耗费巨大,使地热勘探成为一种高投入、高成本、高风险的活动,投资者往往望而却步。近年来我们应用高分辨率地震勘探技术进行了深层地热资源勘查的尝试,先后在山东的德州、博兴、庆云、平阴、武城、茌平及云南宣威、广东南海等地开展了该项工作,取得了良好的效果。本文结合作者在山东博兴某工程的实例说明应用浅层地震进行地热资源勘查的实际效果。
陆上高分辨率多分量地面地震勘探的潜力和策略
陆上高分辨率多分量地面地震勘探的潜力和策略 张山 江苏南京卫岗２1号，21001４ 摘要本文从理论分析、物理模型试验、VSP记录和地面地震记录四个方面分析了陆上高分辨率多波多分量地震勘探的潜力;分析了现行生产中影响多波多分量地震勘探分辨率的几个关键因素;提出了提高陆上多波多分量地震勘探分辨率的基本策略。认为通过努力可以把陆上多波多分量地震勘探的分辨率提高到现有纵波高分辨率地震勘探的水平。 一、引言 相对于常规的纵波勘探而言，多分量地震勘探增加了有关横波的独特信息,这些信息的增加意味着岩性/油气预测和储层描述的可靠性和精度将成倍增加;同时对某些P波不能很好成像的特殊层位也可能得到较好的成像。概括起来，多分量地震勘探可以解决或有潜力解决以下几个方面的问题: （1)综合利用多分量地震资料提供的纵波速度Vp、横波速度Vs以及由此导出的泊松比、速度比、速度积等，可直接预测岩性和油气,估算砂泥比、孔隙率、地层压力等参数，评估流体性质; （2）改进盐岩、玄武岩下成像,改进气藏及弱P波波阻抗差界面成像; （3)提高储层描述和横向预测的可靠性； (4）研究地层的横向各向异性，描述裂隙性储层的发育特征。 近年来，随着海底接收技术的发展,海上4Ｃ地震勘探技术取得了长足的进展,对上述问题大都取得了令人满意的结果。但作为多分量地震勘探起始点的陆上多分量地震勘探，虽经多年努力，在解决上述问题上却没能取得多少令人满意的结果。究其原因就是因为分辨率太低,所得结果对岩性/油气预测或储层描述意义不大。在现实生产中需要采用多分量信息的地区都是非构造控制油气的隐蔽型圈闭,解决这些地区的油气/岩性预测或储层描述问题，必须采用高分辨率的资料才能得出有意义的结果。因此，提高多分量地震资料的分辨率，尤其是横波分量的分辨率，是多分量地震勘探能否在陆上非构造控制油气区推广应用的前提,也是在这类地区能否可靠预测油气、精确描述储层的重要方面。陆上多分量地面地震勘探的出路在高分辨率。 目前，我国绝大部分构造控制油气区都已得到了较充分的勘探开发，油气勘探开发的重点正在转向非构造控制油气区。因此，开展陆上高分辨率多分量地震勘探具有非常现实的意义，也具有相当的紧迫感。 我们知道,地震系统的分辨率主要取决于地震子波的有效频带宽度;在现实
地震勘察处理与解释
地震勘探资料处理 （习题） 1．地震资料处理中所谓的“三高”处理是指什么？ 2．为什么要进行真振幅恢复？ 3．预处理包括哪些内容？ 4．吉普斯现象产生原因是什么？如何克服？ 5．伪门现象产生原因是什么？如何克服？？ 6．为什么低通滤波、带通滤波器都要求相位谱为零？ 7．简述最小平方反滤波的实现步骤。 8．简述频率域滤波的实现步骤。 9．已知有效波的频带为20~40Hz，干扰波的频率范围为0~18 Hz、45~125Hz，请问，为消除干扰波，应采用什么滤波器？并写出滤波器的数学表达式。 10．请说明b(n)={6,-7,2}是什么相位性质的子波？ 11．如图所示：O点激发（O*为爆炸点），S i接收。 h s ①地形线；②基准面；③基岩界面；④反射界面；O—炮点；S i—接收点试计算该道的野外静校正量 12．已知地震记录中存在声波、面波、折射波和高频干扰及静校正量。问用下列流程能否得到较好的水平叠加剖面？请写出你改造后的处理流程。 预处理→野外校正→剩余校正→水平叠加→动校正→速度谱→一维滤波→二维 滤波→道间均衡→道内动均衡→显示。 13．动静校正在实现上有什么相同和不同？ 14．在时间剖面上怎样判断动校正过量或不足，这种现象是由什么原因引起的？
15．计算短波长剩余静教正量的基本假设和基本思想是什么？ 16．动校正后，深、浅层的拉伸情况是否相同，为什么？ 17．有限差分法偏移、频率波数域波动方程偏移、克希霍夫积分偏移三种方法各自的优缺点是什么？ 18．为什么向下延拓能达到偏移归位的目的？。 19．下图是某自激自收剖面，试绘出它对应的地质空间。 20．波动方程偏移成像原理有哪些？各自的使用范围如何？ 21．近年来地震资料数字处理有哪些新进展？ 22．由二维波动方程出发，试推导频率波数域波动方程偏移的数学模型。 23．克希霍夫积分偏移与绕射扫描叠加有何区别？ 24．在地震勘探中，提高地震记录的纵向分辨率和横向分辨率应分别采用怎样的处理？ 25．简述预测反滤波的原理。 26．在什么条件下才可以用 来代替 计算最佳反滤波因子？请写出的证明过程。 27．为什么要对地震记录作道内平衡和道间均衡处理处理？ 28．简述地层反滤波的步骤。 012222222=??-??+??t u V z u x u (0),()(0)(0)()(0)()()xx xx zx xx xx zx r r m a r r m r a m r m ????????????=?????????????????? (0),()(0)1()(0)()0bb bb bb bb r r m a r m r a m ????????????=?????????????????? ()a t ()()xx bb r r ττ=x d 0 x t V=常数
地震分辨率
地震分辨率 1分辨率的定义 分辨能力是指区分两个靠近物体的能力。度量分辨能力的强弱通常有两种方式：一是距离表示，分辨的垂向距离或横向范围越小，则分辨力越强；二是时间表示，在地震时间剖面上，相邻地层时间间隔Δt 越小，则分辨能力越强。为了利于理解，采用时间间隔Δt 的倒数为分辨率（resolution ），采用相对值表示。 地震勘探的分辨率，要使两个地震波完全分开，必须两个子波脉冲的包络完全分开，如果两个子波的包络连在一起，必然互相干涉，两个波的振幅、频率必然含糊不清。 2地震分辨率的分类 地震分辨率包括垂直分辨率、水平分辨率和广义空间分辨率。 2.1垂直分辨率 垂直分辨率是指地震记录或地震剖面上能分辨的最小地层厚度。 2.1.1波形分辨率 Knapp 认为，相邻两个子波波形或波形包络在时间域可以完全区分，称为波形分辨率（厚层分辨率）。 分辨率与层厚度、频率的关系： 子波延续时间：t nT n V λ?== 顶底反射波时差：2h V τ?=? 上式n 为子波延续时间的周期数，λ为子波波长，V 为子波在地层中的速度，h ?为层厚度。 （1） 若t τ??，则可分辨。 欲分辨该地层，则需t τ?>?，即2h V n V λ?>，则：2h n λ?>。 可以看出垂向分辨率主要取决于子波的波长（频率）和延续时间的周期数。 子波分类： （1） 分类（能量特征、Z 变换多项式的根） 最小相位子波：能量集中前部、根位于单位圆外 混合相位子波：能量集中中部、根位于单位圆内与圆外 最大相位子波：能量集中尾部、根位于单位圆内
（2） 零相位子波 （a ） 相位等于零的子波 （b ） 关于t=0时刻对称的，物理不可实现的 （c ） 典型的零相位子波：雷克子波（Ricker wavelet ） 时间域：()()()2 2 12 t f m w t m t f e ππ- ??=-??? ? 频率域：( )2 2 f w f f m m f e f - ?? ?= ??? ???? 相位：()0f ?= 2.1.2时间分辨率 利用复合反射波的振幅和波形变化特征指出，两个子波的波形可以部分重叠。 （1）Rayleigh （瑞雷）准则：两个子波的旅行时差大于或等于子波的半个视周期，则这两个子波是可分辨的，否则是不可分辨的。 )22T V τλ?== 244h V V T τλ?=?== 通常认为，垂直分辨率的极限是4λ。 图2. 1 时间差达到Rayleigh 极限 （2）Ricker （雷克）准则：两个子波的旅行时差大于或等于子波主极值两侧的最大陡度点的间距时，这两个子波是可分辨的，否则是不可分辨的。 子波一阶导数两个异号极值点的间距，约为 2.3T 。 2.3 4.6 4.6h V V T τλ?=?= =
地震勘探技术的发展与应用
地球探测与信息技术 读书报告 课题名称：地震勘探的发展与应用 班级：064091 姓名：吴浩 学号：20091004040 指导老师：胡祥云
地震勘探的发展与应用 吴浩 （地球物理与空间信息学院，地球科学与技术专业） 摘要地震勘探是地球物理勘探中发展最快的一项技术，近年来，高分辨率地震勘探仪器装备、处理软件升级换代速度明显加快，地震资料采集、处理与解释出现了一体化的趋势。从常规的地震勘探发展到二维地震、三维地震、高精度地震勘探等先进技术，应用于石油、煤炭、采空区调查、地热普查等重要领域，由陆地不断向海洋发展。本文着重针对地震勘探过程和技术的发展几个重要阶段及应用进行展开。 关键字地震勘探三维地震石油勘探煤矿发展与应用 1 引言 地震勘探是利用岩石的弹性性质研究地下矿床和解决工程地质，环境地质问题的一种地球物理方法。地震勘探应用领域广泛，与其他物探方法相比，具有精度高、分层详细和探测深度大等优点，近年来，随着电子技术、计算机技术的高速发展，地震勘探的仪器装备、处理软件升级换代的速度明显加快，地震资料采集、处理与解释的一体化趋势得到加强。从常规的地震勘探发展到二维地震、三维地震、高精度地震勘探等先进技术，通常用人工激发地震波，地震波通过不同路径传播后，被布置在井中或地面的地震检波器及专门仪器记录下来，这些地震拨携带有所经过地层的丰富地质信息，计算机对这些地震记录进行处理分析，并用计算机进行解释，便可知道地下不同地层的空间分布，构造形态，岩性特征，直至地层中是否有石油、天然气、煤等，并可解决大坝基础，港口，路，桥的地基，地下潜在的危险区等工程地质问题，以及环境保护，考古等问题。 2 地震勘探过程及发展 地震勘探过程由地震数据采集、数据处理和地震资料解释3个阶段组成。 1．地震数据采集 在野外观测作业中，一般是沿地震测线等间距布置多个检波器来接收地震波信号。常规的观测是沿直线测线进行，所得数据反映测线下方二维平面内的地震信息。一般地讲，地震野外数据采集成本占勘探成本的80%左右，因此世界各国为了降低勘探成本、提高勘探效果，
深海地震探测技术
浅析海洋深部高分辨率地震勘探技术 摘要：从国内外海洋油气资源的勘探开发来看，海洋深部地震勘探技术是海洋探测和油气勘探的一种支柱技术 ,也是获取海洋环境、资源、能源、权益信息的重要技术手段。文中阐述了海上深部高分辨率地震勘探数据采集和处理方面的若干关键技术。文中列举的若干重点技术 ,特别是在采集处理方面的相关问题也是国际上研究的重点和难点。发展海上中深部地震勘探技术，可以提高我国海上油气资源勘探和地质调查的整体水平 ,增加国际上的竞争实力。 关键词：海洋深部；油气资源；地震勘探；数据采集；数据处理 引言：我国有近 300万 km2的管辖海域，50年来，特别是一期海洋 863 计划实施以来,我国海洋地质调查和资源勘探水平有了长足进步，取得了许多有意义的成果。 基于海洋能源、环境、国家权益，本文结合国内外有关文献资料，围绕海洋区域构造与物质环境、基础地质调查，特别是我国海洋油气资源勘探现状及发展趋势 ,提出了发展我国海洋深部地震勘探技术的认识和观点。发展这一技术，会使我国海洋地震探测和资源勘探技术整体性、系统性臻于完善,有力促进我国海洋探测和资源勘探整体技术水平的提高。海洋深部地震勘探技术同常规海洋地震勘探技术是有区别的 ,有其自身的特殊性。文中提出了海洋深部地震勘探的主要技术要求 ,叙述了主要研究内容和关键问题。 1 海洋深部高分辨率地震勘探技术研究意义 深部地震勘探中的“深部”定位是一个“相对的动态”概念。我国海上主要沉积盆地厚度一般为4000～6000 m ,盆地沉积基底最厚可达8000～12000 m 。鉴于上述情况及阶段性的发展需要,目前海洋深部地震勘探技术现状是穿透能力一般为4000～6000 m(大约3.5s)的海上地震资料采集、处理、解释技术。实现勘探盆地目标是区域沉积底界面反射同相轴在时空位置正确前提下能够辨认, 较为清楚或清楚。 发展海洋深部地震勘探技术主要有两个目的:(1)带动并促进我国海洋基础地质调查与研究事业的发展。这里包含海洋区域地质构造与物质环境、生态环境、周边海域海洋岩石圈、上地幔等地质问题的调查和研究。(2)完善我国海洋油气
高分辨率单道地震调查数据采集技术方法
高分辨率单道地震调查数据采集技术方法 摘要：通过对单道地震采集技术方法的研究和分析，并结合海上试验和应用效果，从环境背景、震源选择等方面对单道地震采集系统的方法进行改进和创新。 通过研究原理和试验,总结出一套可行性较强的单道地震调查施工技术方法，提高单道地震剖面分辨率,获取更高精准度及信噪比资料。 关键词：高分辨率；单道地震；调查数据采集技术 高分辨率单道地震调查数据采集技术作为揭示海底表面以下浅层地质结构、潜在地质灾 害以及活动断裂带特征的重要手段，对海洋地质调查发挥着重要的作用。海上操作过程中会 受到各项主客观因素的干扰，获取的资料信噪比也较低，影响后处理及解释工作。目前对于 海上单道地震资料处理技术的研究越来越多，例如波浪静矫正、气泡效益、次波压制等。文 章通过对高分辨率单道地震调查数据采集技术方法的研究，提高单道地震剖面分辨率，以便 获得较高信噪比的资料。 一、单道地震调查数据采集技术方法 单道地震采集主要依托于单道地震采集系统实现，采集系统由采集主机、接收电缆、震 源和导航定位系统组成。震源主要有气枪和电火花两种形式。其中气枪震源由空压机、枪控 单元、气枪等组成，电火花震源由电火花震源箱体、电火花释放单元组成；接收电缆主要是 由单道48元（或24元、8元）的水听器组成的。通常情况下，采集系统应用的是一发一收 模式，即1个激发震源配备1个接收水听器[1]。当探测地层较深时，激发间隔和记录量程一 般是在1s以上，这就导致对地层的探测分辨率过低，地层水平分辨率一般处于5至6米。一发双收模式是指1个激发震源配备2组接收水听器，这样可以同时获取2道数字地震记录， 实现提高地层浅层部分高分辨率和地层深层部分探测深度大的效果。双道接收单道地震布置 图的具体布置如图1所示。除以上两种，还有双发三收的模式，即利用三组不同响应频率的 电缆，分别接收两个激发震源的反射信号。利用高频电缆接收电火花震源的信号，利用低频 电缆和中频电缆与GI震源构成一发双收的采集模式，这样能够缩小采集间隔，更好记录海底表层的高频反射信号，实现清晰反映地震剖面深层结构和构造形态的目的。通过分析可以看 出双发三收模式也意在将低频电缆或中频电缆与震源形成一发双收模式，进而进行数据采集，从作业的操作适用性来说，还是一发双收的模式更适合单道地震调查数据的采集。 图1 双道接收单道地震布置图 二、单道地震数据采集控制过程分析 在进行野外地震采集过程中，涉及到的环节因素较多，包括震源、采集参数、电缆长度 等多项选择内容。其次工区环境背景的影响也较大，在采集作业过程中，记录剖面应以穿透 目的层、具有高分辨率为原则。 .在噪声干扰控制方面 单道地震调查不利影响主要是噪声过大，噪声影响分为有源噪声影响和环境噪声影响， 有源噪声影响指在震源或次生震源形成时以发生的噪声作背景，包括多次波、气泡效应、直 达波、绕射波等产生的噪声；环境噪声影响是指由于海洋内洋流涌浪、船动力噪音干扰、机 械振动、随机噪声等引发的噪声[2]。在通常情况下，干扰噪声最小的位置在位于船尾左右舷 的外侧，并要避开船尾处涡流区域；有双机动力的船避开动力一侧，与勘测的震源保持一定 的距离。在勘探线路时匀速直线拖曳，减少电缆摆动、起伏造成的噪声影响。 .航速与分辨率之间的关系 在相同的触发间隔下，船速越快，炮距离间距越大，水平分辨率越低（如表1所示）。 较快的船速会增加电缆拖曳时产生的噪声，船速为5.5Kn时产生的噪声要比船速为4Kn时产 生的噪声大1γPa。4kn速度下，如使用的是气枪震源，空压机供足够压强的气大约需要5s， 在控制废炮率的前提下，那么水平分辨率将会达到10m左右。
海洋技术▏浅表层天然气水合物高分辨率地震勘探方法与应用
海洋技术▏浅表层天然气水合物高分辨率地震勘探方法与应用 随着天然气水合物勘探开发的逐渐深入，浅表层天然气水合物的资源潜力日益引起国内外的关注，尤其是日本海东部浅表层天然气水合物调查获得了突破性进展。浅表层天然气水合物赋存于近海底沉积物中，埋深一般小于海底以下60m，具有厚度大、纯度高等特点。浅表层天然气水合物资源勘探对天然气水合物资源勘探、深水地质灾害预测和评价、气候变化等科学问题具有重要的指导意义。浅表层天然气水合物与海底冷泉系统密切相关，冷泉系统为甲烷流体运移至水合物稳定带提供了有利通道，同时浅表层天然气水合物的分解也是冷泉系统甲烷的重要来源。 地震勘探是目前天然气水合物勘探的重要手段，但由于浅表层天然气水合物赋存位置较浅，对地震浅层分辨率具有较高的要求。 常规地震勘探方法拖缆间隔大、排列长，气枪震源能量大、频率低、激发间隔大，对于海底以下千米级深度的目的层具有较好的探测效果，但无法满足以高频信号为主的海底浅表层天然气水合物勘探的需要。对于常规天然气水合物而言，似海底反射（BSR）是最重要的识别标志，而浅表层渗漏型天然气水合物位于近海底的沉积物中，在常规的地震数据中没有明显的振幅异常，因此，仅仅依靠BSR难以在多道地震资料中准确的识别浅表层天然气水合物。海底
气体渗漏相关的地貌特征、气体运移通道、速度异常和振幅异常等特征是浅表层泥火山型天然气水合物该重要识别标志。 自2011年以来，青岛海洋地质研究所针对海域浅表层天然气 水合物的特点，逐步形成了一套浅表层天然气水合物高精度地震勘探技术体系，利用海洋小道距高分辨率二维、三维多道地震，结合参量阵高频浅地层剖面，提高了浅部地层的分辨率，为浅表层天然气水合物资源勘查提供了高品质的数据基础。 一、海洋小道距高分辨率地震勘探方法 ⒈海洋小道距高分辨率二维多道地震 勘探技术 震源是提高地震资料探测精度最重要的因素之一。海底以下50～1000m深度地层是海域地震勘探一个非常重要的范围，天然气水合物的勘查、海底滑坡等地质灾害的调查与预防、浅部断层的类型及活动性等都与该深度地层有着紧密的联系。传统气枪震源具有能量大、频率低、激发间隔大等特点，而浅层主要以高频信号为主，因此使用气枪震源的常规地震勘探方法不能适应海底浅层高精度地震勘探的要求。 为了克服常规地震勘探方法浅层分辨率低的问题，本文采用了一种海洋小道距高分辨率二维多道地震探测技术，该技术接收道数少（一般24～48道）、道间距小（3.125～6.25m），工作段缆长一般
浅层地震探测技术应用中的分辨率问题
浅层地震探测技术应用中的分辨率问题 来源：矿产与地质谢忠球时间：2005-11-1 摘要浅层地震探测技术中影响分辨率的因素,除与反射波主频和频带宽度有关外,还主要受信噪比、子波形态、采样率、岩性界面反射系数的影响。浅层地震探测中,通过高分辨率数据处理,能有效地提高资料的信噪比和分辨率。 关键词浅层地震勘探,分辨率,高分辨率处理 RESOLUTION PROBLEMS ABOUT THE APPLICATION OF SHALLOW SEISMIC PROSPECTING TECHNIQUE Xie Zhongqiu (I nstitute of K arst G eology,C AGS,G uilin 541004) Abstract The factors which influence the resolution of shallow seismic prospecting are affected mainly by SNR (signal-to-noise ratio),Wavelet shape,sampling rate and reflection coefficient of lithological interface in addition to main frequency and frequency band-width of reflecting wave.The SNR and resolution of seismic data can be effectively improved through high resolution processing of seismic data in shallow seismic prospecting. Key words Shallow seismic prospecting,Resolution,High resolution processing 目前浅层工程物探技术,在解决各种灾害地质、环境地质问题,例如矿井突水、塌陷、滑坡等的预测、治理中的作用,已经逐渐为人们所认识。本文系统、全面地从分辨率的影响因素、高分辨率采集和处理技术等几个方面,探讨了浅层地震勘探中分辨率问题。 1 分辨率及其影响因素 相对于煤田、石油地震勘探，水文、工程、环境等地质问题涉及的对象具有浅而小的特点，浅层地震勘探对分辨率有更高的要求。分辨率通常包括两个方面［1］,一是垂向分辨率,二是水平分辨率。本文着重讨论前者,对后者仅作一般性讨论。 定义垂向分辨率一般采用两种方法,一种是采用薄层顶底反射波的时差来定义分辨率,有人称之为严格的分辨率定义。另外一种是用零相位子波来讨论垂向分辨率。它包括Rayleigh准则、Widess准则、Ricker准则等。根据Rayleigh光学分辨率准则可知,在视觉上能够分辨出薄层上下界面反射波的最小层厚是λb/4,λb为主波长。 一般地,反射波测量可以观测到的反射波最小宽度是用菲涅耳带的大小来决定的。菲涅耳带的半径与界面埋深H界面以上地层速度V及地震子波波长λ有关。菲涅耳带半径R f的近似 值:R f=HV/2f,式中f为子波主频。通常以菲涅耳带的直径(2R f)作为水平分辨率。 从上述讨论中,可以看出分辨率与频率的关系,提高反射波主频可以提高分辨率。事实上,要提高地震记录的分辨率,除了提高反射波主频外,必须提高频带宽度,而地震记录的信噪比、子波形态、采样率、岩性界面反射系数等因素的影响也是不可忽视的。
海洋单道地震勘探技术应用浅析
海洋单道地震勘探技术应用浅析 摘要】本文具体介绍了单道地震勘探技术工作原 理、方法和主要优点，并探讨了其在油气井场地质灾害调查、海洋区域地质调查和天然气水合物调查中的应用，希望通过本文分析不断加深我们对单道地震勘探技术的了解和认识，在实践中更好的掌握和应用。 关键词】单道地震；勘探技术；应用 随着我国深海战略的实施和推进，海洋地质调查范围不 断扩大，对各种地质勘探技术要求也越来越高。海洋单道地震勘探技术具有操作便捷、配置灵活、运行稳定、工作效率高的特点，在井场调查、地质灾害调查、区域地质调查、天然气水合物资源勘查等不同领域得到了广泛普及和应用，为获取海洋地质数据和开展海洋工程建设作出了突出贡献，是 种十分重要的地质勘探技术。 1单道地震勘探技术介绍 1.1工作原理和系统组成众所周知，海洋底部具有复杂介质环 境，声波在其中传 播会遇到不同的反射强度，单道地震勘探技术就是利用不同介质具有不同信号发射波的特点来获取海底地质数据。一般来说，单道地震勘探系统主要由三部分组成，即震源系统、
接收系统和数据采集系统组成。以气枪震源为例，典型的工作系统组成如图1 所示。 1.2工作方法采集数据质量直接取决于单道地震作业参数的选 择。在 使用单道地震勘探技术之前，一般会进行作业参数校正和检测，以保证作业参数选择具有较高精度和信度。单道地震勘探技术主要有以下几种作业参数： 1）震源的选择。在采用单道地震勘探技术之前，首 选要确定采用何种震源系统，这要根据勘探要求和环境分析来确定。目前，比较常用的单道地震震源系统主要有以下几种：电火花震源、气枪震源以及Boomer 震源等。在勘探浅水区域地质时，主要采用Boomer 震源；在水深不超过0.5km 的海域环境，主要采用中小能量电火花震源；深海地质勘探主要选择气枪震源和大容量电火花震源。 2）震源激发间距。一般来说，震源激发间隔参数主 要有两种方式，即等时间激发和等距离激发。如果采用等时激发模式，为避免发生漏炮的情况，震源激发间隔时长要符合公式（1）： T > 2 X (T 1 +T 2 ) (1) 在上式（1 ）中：T 是激发间隔时长，T1 是单程水深时间，T2 是海底地层勘探深度。 如果采用等距离激发模式，在计算震源激发间隔距离
涌浪校正在舟山海域高分辨率单道地震探测中的应用
- 29 - 第3期 2018年6月No.3 June，2018 海上高分辨率地震具有较好的地表一致性，但是经常受到风浪和涌浪的影响。在采集设备没有涌浪补偿时，涌浪造成了海底同相轴高频的抖动。抖动的同相轴具体表现为某一道相比相邻道具有固定的时移量（见图1）。涌浪校正的目的就是消除非地质因素造成的同相轴高频抖动。 图1 涌浪造成的同相轴高频抖动 国内已有的关于涌浪校正的方法有模型道互相关技术，该技术方法在海底地形变化比较缓慢时，能有效地消除涌浪对同相轴的影响，但随着海底地形变化剧烈程度的增加，涌浪校正的效果递减，会出现海底同相轴的错断和虚假构造，达不到令人满意的处理效果。本研究介绍的是另一种涌浪校正的方法。 1 涌浪校正的基本原理和过程1.1 海底反射界面的拾取 在计算涌浪校正量时，首先要确定海底的反射界面。相比于计算量较大的互相关算法，特征振幅值拾取法确定海底的界面计算量较小，由于高分辨率地震的纵向分辨率较高，海底界面相比海水具有较明显的特征振幅值，使此法具有较高的准确度。实现过程为观察海底界面的大概振幅值，在时间剖面上确定一个初始的时间线，并确定一个略小于海底振幅的特征值，由该时间向下逐一检查采样点值，当采样点值大于特征振幅值时认为遇到了海底。 使用该方法在某剖面数据中拾取的海底界面曲线局部如图2所示。 图2 拾取的局部海底界面 得到海底界面以后将曲线覆盖在海底面以上，如图3所示，观察到界面与海底界面的吻合程度较好，可见较好地拾取了海底的反射界面。 图3 拾取的海底与剖面海底吻合图 需要注意的是，在水体中可能少量存在振幅值较强的噪点，导致拾取的海底界面曲线有跳点，在拾取之后要检查曲线，手动删除跳点（利用两侧的值进行差值）。1.2 对海底界面曲线进行滑动平均 滑动平均能有效地消除海底曲线高频的抖动，使海底的变化变得平滑，同时造成的误差在可接受范围内。所以滑动平均能满足涌浪校正的要求。滑动平均的公式如下： 121i N i j j i N t t N +=?=+∑t i （j ）为第i （j ）道的海底位置；2N +1为滑动时窗的长度。 滑动平均的时窗长度要根据涌浪的波长选取，一般选取一个波长作为滑动平均时窗长度。在地形起伏很小时，可以选择相对波长偏大的时窗，得到的层位更加平滑；地形变化 作者简介：王圣民（1990— ），男，汉族，山东淄博人，助理工程师，本科；研究方向：地震勘探。 王圣民，库汉鹏，胡凯翔 （浙江省水文地质工程地质大队，浙江 宁波 315000） 摘 要：随着舟山近岸工程项目的增多，海上高分辨率单道地震探测技术因其使用相对简单、分辨率较高的特点在各种项目 中的使用越来越广泛。但是因为海浪的影响，同相轴出现了高频的上下随机抖动，降低了探测剖面的分辨率，增加了数据解译的困难。本文总结了高分辨率单道地震中压制涌浪干扰的有效方法。关键词：高分辨率单道地震；涌浪校正；舟山海域涌浪校正在舟山海域高分辨率 单道地震探测中的应用 现代盐化工 Modern Salt and Chemical Industry
2010-深水浅地层高分辨率多道地震探测系统研究-《海洋科学进展》
第28卷第2期2010年4月 海洋科学进展 ADVANCES IN MARIN E SCIENCE Vol.28 No.2 April,2010 深水浅地层高分辨率多道地震探测系统研究3裴彦良1,2,王揆洋1,2,闫克平3,连艳红4,贾永刚5,胡永明6 (1.国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;2.海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,山东青岛266061; 3.浙江大学环境与资源学院,浙江杭州310028;4.中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司西安物探装备分公司, 陕西西安710061;5.中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛266100; 6.国防科技大学光电科学与工程学院,湖南长沙410073) 摘 要:目前我国深海地震勘探主要使用气枪震源激发和单道地震拖缆接收,浅部地层分辨率较低,且无法进行速度分析、覆盖叠加等精细处理。为了解决此问题,提出了深水浅地层高分辨率多道地震探测技术,研究适用于深水的大能量等离子体震源和96道光纤水听器地震拖缆等设备。系统部分联调和测试表明,该技术所研发系统设备地层分辨率可达1.2m,且具有应用水深范围广、使用方便等特点,可以满足大洋矿产资源调查、远海海洋环境调查的需求。 关键词:多道;深水;高分辨率;地震勘探;浅地层探测 中图分类号:P631.4 文献标识码:A 文章编号:167126647(2010)022******* 目前国内外尚无专用的深水浅地层高分辨率多道地震探测设备,已有的深水地震勘探设备可分为2大类,即海面拖曳型和深拖型。海面拖曳型地震探测使用气枪或枪阵震源,单道或多道接收拖缆。气枪震源发射能量大,声波穿透深度深,但由于其子波宽度大,地层分辨率低,无法为深水海上工程的施工作业提供高分辨率的地层信息[1,2]。深拖型地震探测使用水下拖曳装置,由于深水高压环境,不得不采用单点发射和单点接收的工作方式,作业船速降至极低,直接影响工作效率[3]。 目前深水地震勘探主要使用海面拖曳型设备。为了解决现有设备地层分辨率低的问题,近年来国外在海上地震震源系统和海上地震接收系统方面做出了一些改进。震源方面,荷兰Geo2Resources公司研制了1000～16000J的多电极等离子体震源,根据其网站提供的剖面,该震源可以用于深海浅地层研究,其分辨率达到了2m左右。在接收技术方面,国内外生产的高分辨率接收电缆仍使用压电水听器,基于压电水听器的数字式多道接收电缆系统已经研制成功,例如美国Geomet rics公司生产的GEO EEL数字式多道水听器电缆。 在国家“十五”计划期间,我国研制了一套适用于浅水的高分辨率多道浅地层探测系统,可工作于5～70m 水深的近海,探测深度在120m以上,经过处理后的浅地层剖面的实际分辨率可达到0.3m。这套高分辨率多道浅地层探测系统虽然仅适用于近海,但其研究经验为深水浅地层高分辨率多道地震探测系统的研究提供了良好的技术基础。 为了将高分辨率浅地层地震探测拓展到深海,在震源技术方面本文研究了高频10000J大能量等离子体震源;地震接收和记录技术方面则不再基于压电水听器,而讨论基于光纤水听器的96道光纤地震拖缆及其数据记录系统。最后结合深水浅地层地震勘探后处理软件的研发,形成一套完整的深水浅地层高分辨率多道地震探测系统,既适合深水工作环境又要有较高的地层分辨率,满足我国深海海洋环境调查及资源勘查的实际需求。 3收稿日期:2008212208 资助项目:国家高技术研究发展计划项目———深水高分辨率浅地层探测技术(2006AA09A108);国家海洋局第一海洋研究所基本科研业务费专项资金项目———1969年渤海地震震中区浅部活动构造研究(2008G12) 作者简介:裴彦良(19772),男,河北廊坊人,助理研究员,硕士,主要从事海洋地球物理方面研究.E2mail:peiyanliang@https://www.360docs.net/doc/2413428757.html, (段 焱 编辑)
海洋高分辨率反射地震的震源技术技术分析
海洋工程的高分辨反射地震勘探的震源技术特征+ 万*、吴衡、王劲松、温明明 芃 （广州海洋地质调查局，广州，510760） 摘要： 文中首先简要的回顾了海洋高分辨地震勘探反射技术的基础理论，介绍了海洋工程勘探中主要使用的四大类高分辨地震震源—受控波束类震源（声纳）、加速水团技术类震源、挤压震源、爆炸式震源，并对各类震源技术的技术特点进行了对比分析，指出了这些技术发展方向、使用范围和应用前景。 关键词：高分辨地震震源；受控波束类震源；加速水团技术；挤压震源；爆炸式震源Abstract：The paper briefly reviewed the elementary theory of seismic reflection, introduced four basic categories of marine seismic sources for high resolution exploration: controlled waveform (sonar, e.g., 3.5 kHz sounder, parasound, chirp), accelerating water mass (e.g., boomer, airgun), explosive (e.g., sparker), and implosive (e.g., watergun),and carried on contrast analysis to each kind of technique characteristics , pointed out the development of these technologies, the use of the scope and application prospects. Key words: High resolution marine seismic sources controlled waveform ;accelerating water mass ;explosive; implosive 海洋反射地震勘探始于20世纪30年代末期。当时，除设备部件的防水、水密措施外，在仪器和方法上大都沿袭陆地人工地震测量技术：以炸药做震源，用密封的检波器接收，将地震波记录到感光纸上再进行解释。调查主要集中在濒临陆岸的浅水区。50年代，海洋地震勘探仍旧使用炸药震源，接收装置采用晶体(酒石酸钾钠)检波器，用光点式地震仪在观测船行进中采集数据。50年代末期，由于多次覆盖技术的出现和数据的重复处理，导致了震源、接收和记录装置的更新，非炸药震源（压缩空气枪、电火花震源等）得到广泛的使用，用漂浮组合电缆在水下接收。装备的改善提高了勘探的速度和效果。60年代中期，由于电子计算机和计算技术的发展，促使70年代初数字地震仪逐步代替模拟磁带地震仪，又由于采用多次覆盖技术和覆盖次数的增加，使水下接收装置由24道发展到96道，从而也相应要求提高震源的能量与效率。80年代以来，海洋反射地震勘探技术向着高分辨率、高的接收道数和震源的大容量发展。 近二三十年中，高分辨海洋反射地震勘探技术在第四系分层、底质调查、工程应用和砂矿等沉积结构以及物源分析研究等领域得到了广泛的应用。与油气勘探中的常规地震勘 ―――――――――――――――――――― + 国家“863”项目海洋技术领域大容量电火花震源的技术研究课题（2006AA09Z347）。 * 万芃（1983－），男，2004年毕业于哈尔滨工程大学电子信息工程（水声）学院，广州海洋地质调查局高新技术研究室助理工程师，从事海洋地质勘查技术方法研究。Email：wanpeng9999@https://www.360docs.net/doc/2413428757.html,