地震勘探三维高密度数据采集方法和相关的技术
三维地震勘探技术及其工程应用
三维地震勘探技术及其工程应用摘要随着工程勘探要求的提高，如要查明地层结构的细微变化及地质构造等，采取常规二维地震勘探，在观测手段、信息、数据处理分析技术等方面受到制约。
而高分辨率的三维地震勘探是在一定的面积上，以面的方式采集地下地震波信息。
经数据处理后形成三维数据体( 三维立体空间) 进行多角度、多方位分析和解释并可以多角度、多方位切片方式显示目的层，使成果分析和解释更加充分、详实。
针对工程地球物理勘探的特点，介绍了三维地震勘探的相关技术，并通过某调水工程防渗线路探测的成功案例，证明该技术方法可在水利水电工程地质勘察中推广应用。
关键字：三维地震勘探；工程应用三维地震勘探技术兴起于 20 世纪 70 年代末，与二维地震勘探相比其优点突出，主要表现在: ①在原理上更接近于工程实际; ②具有面积勘探、高密度采集、信息量丰富，大大提高了分辨率; ③野外施工有较大的灵活性，能适应许多复杂的地表条件;④三维图像显示灵活多样。
因此，三维地震勘探在石油、天然气、煤炭等地下天然矿产资源勘探中得到了广泛的应用，而在工程地球物理勘探领域的应用才刚刚起步，目前还没有可借鉴的技术和经验。
本文针对工程地球物理勘探的特点，简要介绍三维地震勘探的相关技术及在水利工程中的应用。
1 工程三维地震勘探技术[1]三维地震勘探主要由野外地震数据采集、室内资料处理、地质解释 3 个环节组成，三者之间既相互独立，又相互影响。
因此，只有精心设计、严谨施工、合理解释才能获得满意的地质效果。
1.1资料收集野外工作实施前应充分收集测区的地形、地质、地球物理参数等，如地层、构造、最大勘探深度、地层倾角、地层岩体波速以及反射波的动力学特征等，并应明确下列基本问题。
①勘探深度。
②要求分辨的最小地层厚度( 垂直分辨率) ，它决定了地震数据中所应保留的最高频率成份 fsmax 或最短信号波长λsmin。
③水平分辨率( 菲涅尔带半径 L) ，它与地震波到达反射界面平均速度、垂直双程旅行时间、反射波主频有关; 高频成分菲涅尔带小、分辨率高，低频成分菲涅尔带大、分辨率低。
三维地震勘探方法原理与进展
三维地震勘探方法原理与进展1.震源激发：使用震源激发地震波。
常见的震源有人工震源（如重锤、炸药等）和自然地震。
2.地震波传播：地震波在地下沿不同路径传播，并与地下介质发生相互作用。
地震波的传播路径和传播速度取决于地下介质的物理特性，如弹性模量、密度等。
3.接收地震记录：在地震波传播的路径中，设置一系列地震接收器（通常是地震检波器或地震传感器），接收并记录地震波的到达时间、振幅等信息。
4.数据处理与分析：通过对接收到的地震记录进行数据处理和分析，可以得到地震波的传播速度、衰减特性等信息，并进一步推断地下介质的性质。
5.三维地震成像：将地震记录中的信息转化为地下模型，并进行三维地震成像。
常用的地震成像方法包括反演、偏移等。
1.高密度三维数据采集：随着数据采集技术的进步，三维地震勘探可以获得更高密度、更广范围的数据。
这使得勘探人员能够更准确地了解地下构造，并更好地定位资源。
2.多尺度体积建模：三维地震勘探方法逐渐从局部尺度向大范围尺度延伸。
除了对沉积盆地等大尺度地质问题的研究外，也在微观尺度上得到广泛应用，如岩石孔隙结构的研究。
3.三维地震反演技术：传统的地震成像方法主要基于地震波的走时信息，对地下结构的分辨率有限。
而三维地震反演技术可以利用地震波的振幅信息来改善地下结构的分辨率，进一步提高地震勘探的精度。
4.三维地震模拟方法：随着计算机技术的发展，三维地震模拟方法得到了广泛应用。
通过数值模拟地震波在地下的传播过程，可以更好地理解地震波和地下介质的相互作用，为地震勘探提供更准确的解释。
总之，三维地震勘探方法通过收集、处理和分析地震波传播信息来推断地下构造，并取得了显著的进展。
随着技术的进一步改进和计算机技术的不断发展，三维地震勘探将在未来的勘探开发中发挥更重要的作用，为石油、天然气等资源的开发提供更准确和可靠的地质信息。
MC地区高精度三维地震勘探技术研究
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ＭＣ地 区具有 东濮 凹陷典 型 的复 杂断 块群 构 造 组 合 特征 ， 块 数 目多 、 块 面 积 小 ， 断 断 单块 储 量 规 模
少， 但整 个断 块群 储量 背景 大 。 由于ＭＣ地 区极 复 杂 的构造 特点 ， 开发 井 网难 以完善 ， 部分 探 明储 量 难 一 以动用 。因此 ， ＭＣ地 区为切入 点 ， 过 高精 度三 以 通 维 地震 勘 探技 术 的 深 入研 究 ， 高 地 震资 料 品质 和 提
收稿 日期 ：０ ９ ２ ４ ２ ０ 一ｌ 一ｌ 作者 简介 ： 凌彩香 （９ ６ ， １６ 一） 工程师 ，９ ７年毕业于物探 学校 地震资料解释专业 ， １８ 长期从 事地球物 理勘 探方 法研 究和应
的 实际应 用 ， 见到 了 良好 的 效果 。
关 键词 ： 密度 三 维地 震 ； 测 系统 ； 高 观 可变 面元 ； 点速 度分 析 ； 逐 叠前 时 间偏 移 中图分 类号 ： ３． 文 献 标识码 ： 文 章编 号 ：０６ ７８ （Ｏ Ｏ０ 一Ｏ ６一 Ｏ Ｐ６１ ４ Ａ １０－ ９ １２ １ ）８ １３ ２ 东濮 凹 陷是一 个经 过 了 ３ ０多 年勘 探 开 发 的老 油区， 目前 主要 含油 气 区块 已进入 高成 熟勘 探 阶段 。 复 杂 断块是 东濮 凹陷地 质结 构的 一个显 著 特征 。正 是 由于这 种 复 杂性 ， 使其 在 勘 探程 度 虽 然很 高 的情 况下， 仍然具 有很 大 的勘 探潜力 。
．
的情 况下 ， 现井 下开关 的开 启和关 闭 。 实 ③该 技术 实现 了层 间找 水和 分层 测压 的双 重功 效， 极大 降低 了现 场施 工成 本 。 ［ 参考文 献 ］
三维地震勘探方法原理与进展
三维地震勘探方法原理与进展三维地震勘探是一种利用地震波对地下结构进行成像的方法，它通过记录地震波在地下传播过程中的反射、折射和透射等现象，从而获取地下结构的信息。
与传统的二维地震勘探方法相比，三维地震勘探能够更全面、准确地描述地下构造，并且能够提供更高分辨率的成像结果。
三维地震勘探的原理是利用地震波在地下介质中的传播特性来推断地下结构。
地震波是由地震源产生的一种机械波，它可以在地下介质中传播，并且会遇到不同介质边界的反射、折射和透射等现象。
通过记录地震波的传播时间、振幅和频率等信息，可以建立地震波在地下介质中的传播模型，并通过反演等数学手段将地下结构成像。
1.设计地震勘探方案：根据勘探目标和地质条件，确定地震源和测量装置的部署方式。
常用的地震源包括重锤、震源车和炸药等，测量装置包括地震检波器。
2.采集地震数据：利用地震源激发地震波，在地下布置检波器，并记录地震波在地下传播的过程。
通常采集多个不同位置和方向的地震数据，以获取更完整、准确的地下信息。
3.数据处理：利用信号处理、地震波理论和数学模型等方法对采集到的地震数据进行处理。
这包括地震分析、波场模拟和成像等步骤，通过反演等数学手段将地震数据转化为地下结构信息。
4.地震成像：将处理后的地震数据进行可视化，生成三维地震成像结果。
地震成像方法包括卷积成像、叠前深度偏移和正演模拟等，这些方法可以提供高分辨率的地下结构图像。
1.采集技术的提升：随着测量设备和地震源的不断发展和更新，三维地震勘探的采集效率和数据质量得到了改善。
如引入宽频带地震源、多分量地震数据采集和大角度成像等技术，提高了地震数据的频率响应和波动物性分辨能力。
2.数值模拟方法的发展：为了改善地震数据的处理效果，科学家们对波场模拟方法进行了深入研究。
开发了高效且精确的波动方程求解方法，如有限差分法、有限元法和高阶边界条件法等，这些方法可以更准确地模拟地震波在地下的传播过程。
3.成像技术的提高：为了提高地震勘探的分辨率和准确度，研究人员发展了一系列的地震成像方法。
高精度三维地震资料采集技术-以官渡地区山地地震勘探为例.
高精度三维地震资料采集技术-以官渡地区山地地震勘探为例2010-10-02川东南官渡地区地表地质条件复杂,悬崖峭壁林立,沟壑纵横,为典型的山地地形.野外地震资料采集难,如激发接收条件横向变化大,静校正问题突出,干扰严重等.为此,开展了高精度三维地震资料采集技术研究.首先进行了面向地质目标的精细设计,包括对采集参数的综合分析和论证、观测系统设计等,确定了适合该区高精度勘探的采集参数,所采用的宽方位斜交观测系统使反射面元和方位角分布更加均匀,因此可以消除由地面障碍物和地下阴影造成的影响,以及获取地下裂缝信息;通过高密度表层结构调查,以及对多种信息的综合分析,建立了合理的表层结构模型,提供了精确的静校正数据;对于接收点和激发点的`布设,采用了大比例尺地形图和高精度卫星图片结合的方法,对于不能布设炮点的地区则采用变观的方法解决丢炮问题.在官渡地区,应用高精度三维地震资料采集技术获得了信噪比高、高频成分和层间信息丰富、构造形态清晰的高精度三维地震剖面.作者：谭胜章杜惠平宋国良吴建红 Tan Shengzhang Du Huiping Song Guoliang Wu Jianhong 作者单位：谭胜章,杜惠平,Tan Shengzhang,Du Huiping(中国石油化工股份有限公司华东分公司第六物探大队,江苏南京,210009)宋国良,Song Guoliang(中国石油化工股份有限公司华东分公司第六物探大队,江苏南京,210009;西北大学地质学系,陕西西安,710069)吴建红,Wu Jianhong(中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司勘探开发研究院,湖北潜江,433100)刊名：石油物探 ISTIC PKU英文刊名：GEOPHYSICAL PROSPECTING FOR PETROLEUM 年，卷(期)：2007 46(1) 分类号：P631.4 关键词：官渡地区山地地震勘探采集技术斜交观测系统采集参数分析。
钱营孜煤矿高密度三维地震勘探资料处理关键技术与实际效果
钱营孜煤矿高密度三维地震勘探资料处理关键技术与实际效果摘要：地震资料处理是地震勘探的关键，是检验数据采集质量好坏的试金环节，也是地震资料解释的技术基础。
本次高密度三维地震勘探采用多域联合去噪、静校正、振幅补偿、反褶积、速度分析和叠前时间偏移等技术，呈现了高品质的三维地震数据体。
数据体成像效果好、断点清晰，在此基础上能够对采区的构造进行了精确识别，对异常体进行合理解释，为煤矿安全开采提供了技术保障。
关键词：高密度；三维地震；资料处理；多次叠加；时间偏移引言地震勘探是一个系统工程，包含数据采集、资料处理和成果解释三个环节。
其中，数据处理是地震勘探的中间环节，起着桥梁和纽带的作用。
处理资料的品质高低取决于前期第一手野外原始资料采集的完整性、规律性和高性噪比等。
此外，处理成果的优劣是后期成果解释的基石，包括能否正确、全面的反映地层信息、构造状况等[1-2]。
1资料处理关键技术1.1 叠前去噪提高信噪比是地震数据处理中最主要的环节之一，要获得优质的地震剖面，必须对各种干扰波进行有效压制，增强有效信号的能量，区内主要干扰波是野值和低频面波。
针对叠前噪音的特点，用三维中值滤波消除线性干扰，使用自适应面波衰减消除面波。
经过噪声处理后，面波、声波、多次波、折射波以及随机噪声等干扰波可以被减轻或者去除，有效波得以最大程度的体现。
1.2 静校正静校正的目的是消除低降速带厚度、速度、地形变化引起的波场畸变。
为常规处理的叠加成像效果和叠前时间偏移做好数据准备，静校正问题和静校正技术的应用都是成败的关键，因此静校正工作至关重要。
静校正方法主要的静校正方法包括野外一次静校正、折射波静校正和层析静校正。
（1）野外一次静校正：首先野外进行专门的观测，如小折射、微测井、地形测量等，获得近地表模型中控制点数据，并把数据外推或内插到各个点上；第二步是确定一个基准面或者是一个参考面，再根据地形线高程数据，计算出每一炮点和检波点的校正量。
大型村镇下三维地震勘探野外数据采集方法
Ｋｅ ｙｗｏｒ ｄｓ： ｅｓ ｉ ｏ ｐ ｃｉ ｇ； ｔｃｏ ｓ； ｔｒａ ｃ ｕｉｉｉｎ；ｉｌ ｃ ｕｉｉｉｎ；ｏ ｓ ｉｍ ｃ ｐｒｓ ｅ ｔｎ ｄｅｅ ｔｒ ｍａｅ ｉｌａ ｑ ｓｔｏ ｆｅ ｄ ａ ｑ ｓｔｏ ｔ ｗｎ
煤矿三维地震勘探数据的采集技术
（ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ ｏ ｆ Ｃｏ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ￣ Ｏｆ ｆ ｉ ｃ ｅ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ ０ ３ ０ ０ ４ ５ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
２ 煤 田三 维 地 震 勘 探 技 术 的主 要 步骤
三 维 地震 勘 探 技 术 在 煤 田勘 测 中应 用 比较 广 泛 ， 但 是 由于煤 矿 开采 区域 的地 质结 构 往 往 比较 复 杂 ，对 于勘 探 技 术 的要 求 相 对要 高 ，难 度 也 比较 大 ，因 此 ， 在勘测过程 中，工作人员需要严格按照数据采集 ，数 据处 理 的步骤 进行 ，具 体 如下 。 ２ ． １ 野外 地震 数据 的勘 探采 集 煤 田勘 测 工作 ，大部 分 是 在野 外 进行 ，在 野外 进 行 工作 时 ，我 们 通 常是 利 用地 震勘 探 数 据采 集 器进 行 数 据采 集 ，采 集 的 目的层 为煤 层 附近 。煤 田勘探 过 程 中 的数据 一定 是 毫无 差 池 的 ，这样 才 能 够保 障 下一 步 工 作 的顺 利 进 行 ，这 对 于 安 全 生 产 及 经 济 收 益 的提 高 ，都具 有 巨大 的现实 意 义 。野 外勘 测 地震 数 据 采集 需要工作人员采集数据的同时 ，对于各个钻 孔位置 、 深度 及 炸药 量都 要 进行 周 密计 划 和 管理 。将炸 药 放 在 预先 计划 好 的位 置 上 ，同时对 各个 位 置 进行 记 录 ，在 炸药被引爆之后 ，会产生非常强大的地震波 ，我们就 是利用地震波的反射来获取地质结构资料的。
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报告提纲 1．什么是高密度地震采集？ 2．高密度采集的预期目标 3．高密度地震剖面与常规剖面的对比实例
高密度地震数据采集 ➢使用数字检波器 ➢提高空间采样率
高密度地震采集
自从20世纪70年代地震勘探实现数字化以来，地震 勘探仪器接收来自检波器的信号仍然和以前的光点 记录地震仪和模拟地震仪接收的信号一样都是模拟 信号。
地震波的保真概念在上世纪70年代已经提出.但是， 由于原始记录本身的不足、处理方法不当和理论上 的认知度以及客观上的实际因素等原因，保真问题 一直远未达到满意的程度.
Shot line
正交观测系统 “十”字交叉道集的抽取方法
炮模板
y (crossline) x (inline)
最大非纵距 接收线模板
中点覆盖模板 纵向最大偏移距
Cross-spread: W(t, X,ys,xr,Y)
陆地观测系统(左图)抽成十字交叉排列(右图)
高密度地震采集
观测系统设计的技术准则 (1) 加密空间采样，提高覆盖次数; (2) 有利于室内去噪（面波，散射，环境噪音等); (3) 保证无假频破坏有效信号；
信号在进入野外地震仪由前置放大器放大后经过模 数转换器进行数字化采样转化为24位的数字，并按 采样先后记录在数字磁带或磁盘上；
高密度地震采集
野外记录不是按道记录排序的，必须将它解编为按道 顺序的记录；
常规地震采集过程
高密度地震采集
由于检波器是模拟信号，检波器的输出对地面振动的 振幅谱和相位谱即原始记录是有选择的. 不同谐振频 率的检波器，用于不同的勘探目标.
高密度地震采集的预期目标
分辨这种横向变化的横向分辨率可称为分析统计性 的横向分辨率.高密度地震采集想提高的横向分辨率 就是指这种分辨率.它可以通过小波分析和地震波形 变化特征的统计和模式识别方法来达到提高横向分 辨率和辨认岩体细节的目的.
广义S变换识别河道
高密度采集预期目标之二提高地震反射波的保真度
同口道距5米
同口道距10 米
同口道距20 米
Fmax
最大频率Fmax必须能够使从最深的目的层返回地面记录接 收到而不出现假频干扰.
报告提纲 1．什么是高密度地震采集？ 2．高密度采集的预期目标 3．高密度地震剖面与常规剖面的对比实例
高密度地震采集预期目标
➢ 提高横向分辨率 ➢ 提高有效地震波的保真度
高密度地震采集
优点二 数字检波器有很高的动态范围
在A/D转换前最大的输入值为 0.2g(cm/s2)，名义 上动态范围可达到115dB，即相当于接近100万倍左右. 而模拟检波器的动态范围只有60dB左右，相当于几千 倍，相差甚大.
高密度地震采集
采用数字地震仪，在野外采集时只能进行单个接收点 的方式进行.因此要减小炮点和检波点的道距，炮点 距也相应减小.
数字检波器是建立在微电子机械系统（MEMS）上的， 其核心是MEMS传感器；传感器有两个组成部分：一个 是能够做加速度的微机械系统和一个能进行“力”回 馈的混合信号闭合回路的特殊积分电路（ASIC）芯片 组成.
Amplitude Response in dB
高密度地震采集
Comparision of Low Frequency Response of a Geophone and VectorSeis to Acceleration
不管谐振频率如何，其目的就是压制小于此频率的频 率，使大于此频率的信号平等通过.另一方面，非全 通的相位谱会衰减高频成份.
高密度地震采集
高密度地震采集使用的是数字检波器：数字检 波器由美国德州Input/Output公司推出的三分量的 Vector Seis.和垂直分量的Seismic Sensor；
高密度采集预期目标之一提高横向分辨率.
➢地震分辨率分单道分辨率和成像分辨率; ➢分辨率又分垂向和横向或任意方向的分辨率;
单道横向分辨率零炮检距为 r
z
2
➢非零炮检距的横向分辨率要比零炮检距的低;
二维的横向分辨率与炮检距的关系图
三维的横向分辨率与炮检距的关系图
高密度地震采集的预期目标
从公式或图来分析，横向分辨率与地震波主波长
5
0
-5
谐振频率
-10
Laser Vibrometer
-15
Geophone
VectorSeis
-20
-25
-30 1
10
100
Fห้องสมุดไป่ตู้equency (Hz)
两类检波器的振幅谱对比图
两类检波器的相位谱对比图
高密度地震采集
从上图可以看到数字地震数字检波器的优点
优点一 数字检波器无滤波效应
从对比图可以看出，数字检波器对信号（各种信号 和噪声）都不产生任何的畸变，同等地给予通过.而模 拟检波器对低频的振幅和高频的相位进行不同程度的 压制,同时也会破坏地震信号本身.
室内组合方式对比
No static,10 traces sum static,10 traces sum
Static+FK+10 tr sum Static+10 tr sum+FK Sta+FK+rNMO+10tr sum
no fk
三维噪音压制
shot fk
S & R fk
3D fk
（Karagul and Crawford, 2003 EAGE）
和地质体埋藏深度z有关，而与道距无关，只要道 距不大于最小横向分辨距离r即可.一般地，任何常 规地震实际道距都远小于最小横向分辨距离.
高密度地震采集的预期目标
理论计算的横向分辨率是以断块或岩体（砂体）中 断为依据，指的是地震同相轴的连续性中断，或者 说相位中断,这种分辨率称之为确定性的.但是由于 地质体（如薄层砂体或互层性体）在空间上的厚度 和互层性数目在不断变化,它不表现为中断,而表现 为波形变化，这种变在空间上为几十公分、几米至 十几米就会发生，远小于理论横向分辨率值.
野外观测系统的设计要根据地质需求和地区特点而定. 我国主要的地下地质构造复杂，真正的二维类型的地 质构造很少，因此，三维地震观测的面元网格应当接 近正方形，同时观测系统应当是宽方位分布的.
陆上观测形成十字排列
CMP surface coverage
Cross-spread gather
LMOS
Receiver line