多波多分量地震勘探
垦71地区多分量地震资料解释方法研究进展
２００７年４月 油气地球物理 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＧＥ０ＰＨＹＳＩＣＳ 第５卷第１期
垦７ １地区多分量地震资料解释方法研究进展
、 王秀玲季玉新
胜利油田分公司物探研究院
摘要：多分量地震资料解释主要包括纵波和转换横波资料的层位对比标定、纵波和横波地震属性参数计算、储层解
释及油气预测等。其中的多分量地震层位对比是岩性解释和油气预测的关键技术环节。根据垦７ｌ地区多分量地震
资料和纵横波测井资料，分析了转换波剖面的极性，研究了深度域法、剖面压缩法层位对比标定的方法步骤，并在此 ‘ 基础上进行了纵横波属性分析。实际资料的层位对比效果明显，属性分析取得初步成果。
关键词：多分量地震勘探；转换波；极性；标定；属性分析；油气预测
多波多分量地震技术能够获得比常规地震勘
探更加丰富的信息。综合利用纵波和转换波资料进 行对比解释，可以有效降低单独使用纵波资料造成
的多解性，提高储层横向预测的精度。 胜利垦７１地区于２００５年进行了三维三分量
地震采集。该区目的层（馆陶组和东营组）储层以 粗一细砂岩为主，层数多（６７个小层）而薄（一般
小于６ｍ）、岩性变化快。以往由于井间储层连通性
不落实，造成注采关系不对应，期望借助本次多波 资料描述储层的空间分布和物性变化，为该区进一
步开发提供依据。我们对三维转换波资料处理方法
进行了大量研究，优选了四参数处理方法。利用该 方法处理的转换波剖面与纵波剖面在波组特征、构
造形态等方面有较好的一致性Ｉ１１。
１多分量剖面极性分析
转换波剖面与纵波剖面的对比解释关键在于 标志层的对比和确定。两种资料的极性对于层位标
定有重要影响：如果转换波地震剖面的极性判断不 准，将导致纵横波地震剖面对比标定的错误，进一
步出现岩性解释错误。为此，我们利用全波测井资 料求取了转换波反射系数并进行了极性分析。
１．１转换波反射系数计算方法原理 在反射界面上下岩层的纵波或横波速度差异 不大的情况下，可以从Ｚｏｅｐｐｎｔｚ方程得到简化的转
深部开采中地球物理勘探技术应用状况及特点论文
浅谈深部开采中地球物理勘探技术的应用状况及特点
摘要：矿井深部延拓是解决我国东部煤田资源紧张的必然途径,
深部开采中地质构造、矿井水、煤层瓦斯和顶底板条件等是矿井生产的主要致灾地质因素。分析论述了当前煤田地球物理勘探主要技术方法的应用状况及特点, 指出多波多分量地震勘探、矿井高密度直流电法、矿井瞬变电磁法及地质雷达等新技术方法及其综合应用将在深部矿井致灾地质因素预测预报中发挥重要作用。
关键词：深部矿井 地球物理勘探
在影响矿井开采的诸多地质因素中, 构造因素是最主要的, 构造裂隙发育带往往是底板隔水层遭受破坏形成承压水导通突水的通道; 煤层中瓦斯的富集区往往也与构造作用有关, 其构造作用强烈区常形成发生瓦斯突出的危险带; 煤层顶底板完整性变差,
发生顶底板事故地段也常与构造作用有关。因此, 查明煤岩层中构造特别是大比例尺构造是高产高效现代化矿井建设的主要工作。煤田地质勘探工作主要策略是物探先行, 钻探与物探相结合, 对于煤田物探主要包括两大方面, 一是地面物探, 主要为三维地震勘探和电法勘探、钻孔测井; 另一方面是矿井物探, 主要有矿井地震勘探(包括瑞雷波与槽波勘探)、直流电法勘探、瞬变电磁法、无线电坑透等。
1.地面地震勘探
20世纪80年代末以来, 从我国煤田地质条件出发, 通过引进1000m 深钻和高分辨数字地震勘探技术, 使我国煤田勘探水平有
了很大提高, 之后, 物探工作者在三维三分量地震勘探技术、avo反演技术研究方面进行了大量探索,促使了三维地震勘探技术在全国煤田勘探中的推广应用,初步建立了中国煤矿采区高分辨率三维地震勘探为主的地质构造探测体系。但其成果主要集中在煤田浅部,
埋深仅100~ 600m, 一般不超过800m, 深部精细构造探测技术体系至今尚未建立, 主要是在提高深部地震数据分辨率和地震数据品质、深部高精度地震成像等方面的一些科学问题没有得到很好解决。
地震勘探常用术语及计算公式
欢迎共阅
地震勘探缩写术语
2-D Two Dimensional 二维。
3-C Three Component 三分量。
3C3D 三分量三维。
3-D Three Dimensional三维。
9-C Nine Component 九分量。3分量震源╳3分量检波器=九分量。
9C3D 九分量三维。
A/D Analog to Digital模数转换。
AGC Automatic Gain Control 自动增益控制。
AVA Amplitude Variation With Angle 振幅随采集平面的方位角的变化。
AVO Amplitude Variation With Offset 振幅随偏移距的变化。
AVOA 振幅随炮检距和方位角的变化。
CDP Common Depth Point 共深度点。
CDPS Common Depth Point Stack共深度点迭加。
CMP Common Mid Point 共反射面元。共中心点。
CPU Central Processing Unit 中央控制单元。
CRP Common Reflection Point 共反射点。
D/A Digital to Analog 数模转换。
d B/octa d B/octve 分贝/倍频程。
DMO Dip Moveout Processing 倾角时差校正。
G波 G-wave 一种长周期（40—300秒）的拉夫波。通常只限于海上传播。
H波 H-wave 水力波。
IFP Instantaneous Floating Point 仪器上的瞬时沸点放大器。
K波 K-wave 地核中传播的一种P波。
地震勘探技术新进展_杨勤勇
第25卷第1期2002年2月勘探地球物理进展ProgressinExplorationGeophysicsVol.25,No.1Feb.2002地震勘探技术新进展杨勤勇1 徐丽萍2(1.中国石化石油勘探开发研究院南京石油物探研究所,江苏南京210014;2.西北石油局规划设计研究院,乌鲁木齐830011)摘要:近几年来,地震勘探技术得到了很大的发展。超万道地震仪的投入使用,以及优化采集设计技术的发展,有效地提高了采集效率和资料质量;叠前深度偏移技术使复杂构造的成像更为清晰;3D可视化技术和虚拟现实技术大大提高了地震解释的能力、精度和速度;地震属性技术的发展把地震解释向定量化解释推进了一步;井中地震技术、多波多分量地震技术以及时延地震技术的发展,有力地增强了油气静态描述和动态监测的能力;复杂介质中地震波传播规律的研究向传统的层状介质理论发起了冲击。关键词:可视化;虚拟现实;地震属性;成像;井中地震;VSP;多分量;时延地震中图分类号:TE132.1+1文献标识码:A 地震勘探是利用地层岩石的弹性特性来研究地下地质结构,推断岩体物性,预测油气的一种勘查方法。几十年来,地震勘探以其高信噪比、高分辨率、高保真度、高精确度、高清晰度和高可信度等赢得了广大用户的信任,成为找油找气的关键技术。在油气勘探开发中,应用地震勘探已有效地解决了一系列复杂的地质问题,在各种复杂构造油气藏和隐蔽油气藏的勘查方面取得了重大成果,给油气公司带来了可观的经济效益。近几年来,以PC计算机群大规模投入使用,可视化、虚拟现实、网络技术飞速发展为标志,以高分辨率地震、3D地震为代表,以4D地震、井中地震、多波多分量地震为发展前沿的地震勘探技术正跃上新的台阶,高密度采集和3D空间成像归位技术以其精确、灵活显示等优点,在国内外已卓有成效地用于查明各种复杂构造油气藏和隐蔽油气藏。1 主要进展1.1 3D可视化技术[1~4]可视化技术是把描述物理现象的数据转化为图形、图像,并运用颜色、透视、动画和观察视点的实时改变等视觉表现形式,使人们能够观察到不可见的对象,洞察事物内部结构。方法包括以图形为基础(或称为面可视化)和以体素为基础(体可视化)的可视化。在以体素为基础的体可视化中,每一个数据采样点被转换成一个体素(一个3D象素的大小近似于面元间隔和采样间隔)。每一个体素有一个对应于源3D数据体的值,一个RGB(红色、绿色、蓝色)色彩值以及可被用来标定数据透明度的暗度变量。多年来,许多公司致力于地学可视化应用软件的开发,取得了可喜的成果。在3D图形工作站环境支持下,各种基于数据体操作、图素提取与曲面造型、体绘制技术的应用软件相继出现,它们基本上代表了当今综合解释工作站3D可视化软件功能的发展水平(见表1)。表1 有代表性的可视化解释处理软件公 司软 件 Landmark3DVI(3D体积解释)Voxcube(3D立体动画)GeoquestGeoViz(交互3D解释)ParadigmVoxelGeo(真3D地震解释系统)DGIEarthVision(基于3D空间地质建模)Photo3DViz(3D体可视化)体可视化允许解释人员直接进行地层解释,识别地震相,改进油藏特征描述。它通过数据的3D立体显示,使解释人员能够作构造、断层、地层沉积、岩性、储集参数和油气等的交互解释。解释结果在三度空间内立体显示,可以激发资料处理解释人员的科学灵感,赋予他们无限的想像空间与创造力,极大地提高了工作效率和工作质量。1.2 虚拟现实技术虚拟现实(VirtualReality,简写为VR)是一种收稿日期:2001-12-31作者简介:杨勤勇(1964-),高级工程师,1985年毕业于中国地质大学物探系,现从事情报研究。新型的3D解释环境,是一种能响应用户指令、实时3D绘图并营造一种让用户有沉浸感的显示环境。系统一般要求首先输入有关的石油数据,其中包括3D地震数据、解释后的层位和断层、地质模型、钻井轨迹、测井曲线、油藏网格化数据等。然后进行预处理,将原始数据格式转化为适宜实时绘制的形式,同时转换到公共坐标系上。预处理包括空间细分、简化和合成,建立多种分辨率的几何模型,建立适合快速绘制的图形基本单元,图像处理和体数据压缩,可视化参数(颜色、透明度等)编辑等。通过预处理后的数据称为VR数据,这种数据能够得到快速的响应。针对这种VR数据,利用VR工具、显示技术和人机接口技术等,就可以在虚拟现实环境中作各种分析和决策。从近二年SEG演示报告现场和各方面的报导来看,国外有许多石油公司和研究机构都在开发和建立用于油气勘探和开发的虚拟现实系统。例如,ARCO公司和NorskHydro公司开发建立了沉浸式虚拟现实系统,Texaco公司开发建立了虚拟现实可视厅,AlternateRealities股份有限公司开发建立了可视穹(VisionDome),美国SGI公司建立了一个专门的演示厅,IBM公司开发建立了可以用来再现4D地震油藏模拟现实的虚拟现实系统,斯仑贝谢的GeoQuest公司等目前也在开发虚拟现实系统等。目前的虚拟现实技术主要是针对油藏模拟、钻井轨迹设计以及地震解释而开发的,也就是说主要应用于钻井轨迹设计以及油藏模拟等方面。1.3 地震属性技术[1~4]地震解释人员的主要目标就是从地震数据中提取越来越多的信息,然后利用这些信息解释地下构造、地层和岩性特征,最终定义精确的油藏模型,用于钻井决策、估计地质储量和可采储量。由于生成地震属性是获取所需信息的一条重要捷径,因此,长期以来地震属性技术一直是地震特殊处理和解释的主要研究内容。从60年代的直接烃类检测、亮点,到70年代的瞬时属性或复数道分析,80年代的多属性分析,直至90年代的多维属性(如倾角、方位和相干等)分析,地震属性的发展经历了几起几落,目前已逐渐走向成熟。通过近几年的发展,地震属性技术已经成为油藏地球物理的核心部分,在勘探地震与开发地震之间起到了桥梁作用,成为解释的重头戏。从地震数据中提取的地震属性越来越丰富,有关时间、振幅、频率、吸收衰减等方面的地震属性已多达60多种,包括了运动学和动力学属性,几何属性以及物理属性等。新的属性还在不断涌现。人们除了仍按传统方法从频谱、自相关函数、复数道分析以及通过线性预测等方法中提取属性外,近年来还采用分形、小波变换等方法从数据时窗中提取属性。大量新属性的出现,引起了多属性联合分析(用聚类、神经网络或协方差等方法)的流行,而地震属性的分类学又使这项技术上了一个新的台阶。3D地震已经使地震数据量增加了几个量级。当代强大的运算能力、交互工作站以及先进的可视化解释技术,为人们提取和分析3D地震属性并进行储层表征提供了条件,将3D地震解释向定量化方向推进了一步。1.4 深度域成像技术[5,6]近几年地震深度域成像技术在国内外得到了迅猛发展。在方法理论研究方面,国外以美国斯坦福大学为代表的一批地球物理学家在Kirchhoff积分法、共方位角波动方程深度偏移成像及炮域的波动方程深度偏移成像方面取得了一批重要成果;国内以同济大学为首的一批地球物理学家系统地研究了Kirchhoff积分法、波动方程有限差分法及广义屏深度偏移成像方法,其研究成果达到了国际先进水平;成都理工学院在与地震成像密切相关的静校正方面做了很多工作,取得了一批实用的研究成果。近几年,各大地球物理服务公司加紧实施地震深度成像成果的产品化。具有代表性的公司有美国加州大学吴如山教授领导的模拟和成像实验室,以色列的Paradigm公司,美国的ADS公司,美国的Landmark公司以及法国的CGG公司等。且地球物理服务公司正由销售地震成像软件向提供地震资料处理服务方向发展。随着地震勘探的不断深入和研究的构造日趋复杂,人们提出了许多改进后的成像方案。最初建议采用DMO加叠后偏移的方法解决速度依赖倾角的问题,但由于速度的求取与成像脱节,因此在剧烈横向速度变化的区域,如盐丘、逆掩断层带、古潜山等,该偏移方法往往造成成像位置不准确,甚至出现虚假构造。于是,人们纷纷把目光转向叠前深度偏移成像,特别是基于速度模型的叠前深度偏移成像。叠前深度偏移成像克服了水平叠加速度不准确引起的部分误差,使得地震成像精度大大提高,但由于叠前深度偏移过程中的数据及计算量巨大,受计算环境的限制,因此它是随着计算机技术的发展而发展起来的。叠前深度偏移成像的发展大致可分为三个阶段:第一个阶段是计算量相对较6勘探地球物理进展 第25卷 小,易于实现的Kirchhoff积分偏移成像。该方法的实现曾在地震勘探界掀起一股叠前深度偏移热,它极大地推动了叠前深度偏移的发展。但由于Kirchhoff积分法是对波动方程的一种高频近似,其缺陷是无法解决在对复杂模型的射线追踪过程中出现的多路径或者出现射线无法照射的盲区等问题。这时许多基于波动方程的叠前深度偏移方法应运而生。时间)空间域(或频率)空间域)的有限差分深度偏移成像方法,频率)波数域和频率)空间域的各种广义深度偏移成像方法的出现,标志叠前深度偏移已发展到第二阶段。理论和实践都已证明,在复杂构造地区基于波动方程的叠前深度偏移成像方法要比基于几何射线理论的Kirchhoff积分深度偏移成像方法成像效果好,但目前要解决的问题是如何减少波动方程深度偏移成像过程中的巨大计算量,提高计算效率。面炮技术在这方面作了一些探索。前面所述的深度偏移成像方法都是基于声波层状介质,是一种波动方程近似偏移成像方法。在第三阶段,深度偏移成像方法研究的将是全三维叠前弹性波波动方程深度偏移,实现真介质(离散介质)的深度偏移成像,地下构造的成像精度将会极大提高。随着深度偏移成像方法的发展,其速度模型建立和速度模型修改也得到了巨大的发展。从最初采用DIX公式将叠加速度转换为层速度,发展到采用相干反演以及层析成像等手段获得层速度,使建立的速度模型的精度和可信度大为提高。最科学的建立速度模型的方法是采用神经网络法等手段并在建立速度模型过程中充分利用其它地球物理信息及地质信息。1.5 井中地震技术[1~4]井中地震(BoreholeSeismology)技术目前没有严格的定义,国外通常把凡是使用检波器、震源和井的测量技术都归于此类。其中,VSP测量技术已商业化生产多年;井间地震技术在美国已进入商业化生产,其他国家仍在发展和向实用性转化的过程中;其他大部分技术仍处于研究阶段。将接收系统或激发系统置于井中,减少了地表浅层低速带对地震波高频信号衰减的影响。对于VSP测量,浅层影响一般是单程的,而井间地震测量通常不存在这种影响,因此接收的地震波信号比地面地震有更高的分辨率。此外,由于井中接收点(或激发点)可以精确深度定位,接收(或激发)装置更接近于目的层,使得在地震波速度分析、深度偏移成像甚至是地震属性分析等方面具有自身的特色,能在其探测范围内弥补地面地震成果的不足,并能校正和丰富地面地震成果。井中地震应用最多的是VSP测量,零井源距测量应用最广,但应用领域非常窄。非零井源距测量也得到一定的应用,但效果不突出。井间地震测量在油田开发领域面临的最大问题是效益问题。油藏工程师认可井间地震技术的成果并用于解决一定的开发问题,但不能容忍其测量占用生产井的时间太长。究其原因,可归结为该项技术在采集、处理和解释三个方面的工作和研究仍不完善。可以认为,主要影响其发展的技术瓶颈是其中的采集技术,而采集技术的发展则受到了井下仪器设备的制约。因此,近几年井下地震信号接收系统的研究一直伴随和影响着VSP和井间地震等测量技术的发展。国外不少地震仪器生产厂家(OYOGeoSpace、CGGSercel、I/O-P/GSI和OYOJapan等)和国内的西安石油仪器总厂在井下接收系统的研制方面取得重大进展,其中已有数家推出商业化的井下多级多分量接收系统。井下多级多分量接收系统的研制成功,大大提高了井中地震技术的采集效率,降低了生产成本,快速地推动了该行业的发展。特别是VSP测量技术,采集出现了前所未有的方法更新,推动了处理和解释的研究步伐,提高了技术的应用范围和效果,带来了更广阔的市场。目前在VSP测量的生产应用中,使用最多的井下多级接收系统为法国CGG生产的SST-500,该系统由12级四分量接收(共48道)组成。1.5.1 VSP技术常规的VSP测量包括零井源距和非零井源距两种。零井源距的测量结果主要用于地震剖面的层位标定和速度分析;非零井源距的测量结果多数是通过VSP)CDP转换对井附近区域成像,用于地面地震资料的辅助解释。在采集技术方面,主要是在非零井源距测量的基础上采用沿2D测线放炮测量的变井源距(Walk-away和Walkabove等)观测方式、沿井口周围一定偏移距放炮测量的Walkaroud环形观测方式、以及按地面3D地震放炮测量的3D观测方式。这些观测方式无需投入很大成本,却能采集更多的数据,较大程度地改善VSP的成像范围和效果,解决更为复杂的地质问题。1.5.2 井间地震技术关于井间地震技术是否值得发展的争论似乎逐渐明朗,因为井间地震有着许多优势,诸如分辨7 第1期 杨勤勇.地震勘探技术新进展
小构造超前探测技术在煤矿安全中的应用
科技论坛 ・７１・
小构造超前探测技术在煤矿安全中的应用
桑向阳
ｆ平煤股份地质测量处，河南平顶山４６７０００） 摘要：平煤股份十三矿地质条件复杂，小构造繁多，矿井巷道掘进过程中的断层、褶曲等不良地质体不仅影响施工效率，同时也关 系着矿井水、瓦斯等灾害的发生，极大地威胁着矿井的安全生产。钻探仅是“一孔之见”且成本高，影响施工效率，因此掘进过程中选择合
适的物探手段显得十分必要。小构造超前探测技术基于反射波地震勘探原理，利用负视速度同相轴来识别来自迎头前方界面的反射波， 基于叠前偏移方法进行反演，进而预报巷道前方异常构造。通过平煤股份十三矿超前探测预报案例有效证明了小构造超前探测技术可高
效、可靠地指导安全生产。
关键词：小构造探测技术；超前探测；波阻抗差异；反射波
１地质概况
平煤股份十三矿位于平顶山市东北１７ｋｍ的襄、郏两县交界处。复杂 的地质条件严重地影响或制约着采掘生产，小构造繁多，更易造成“误揭
煤”和底板突水事故，十三矿历史上曾因构造发生过两次煤与瓦斯突出事 故和多次底板突水事故，同时造成巨大的经济损失，严重影Ｉ１向煤矿的安全
生产。随着煤矿开采深度不断加大，地面勘探资料数量及质量严重不能满
足生产，地质条件复杂程度加 致矿井安全生产极其被动。由于以前物 探技术比较落后，矿井巷道掘进过程中对前方构造的控制主要通过钻探
方法探测，费时费力效率低，严重制约陕速掘进高产高效。故积极有效地 开展地质构造超前物探探测技术、提高探测精度显得十分紧迫和必要。 ２小 腱糖精皑觏岐术
小构造超前探澳０技术，基于反射波地震勘探原理，结合巷道全空间特
点，高倾角界面的波场动力学规律，数据采集于巷道多次覆盖观测系统， 综合运用波场分离、反射波提取、 —ｐ变换、叠前偏移成像等多种地震
口 探技术。 ２１原理 ／Ｊ均造超前探测技术是一种多波多分量联合全空间地震勘探技术。
在巷道迎头的有限空间内，布置激发点与接 ，通过孔中三分量检波器
多波联合的转换波折射静校正技术及应用
多波联合的转换波折射静校正技术及应用
佟恺林;李瑞;潘树林;吴波
【摘 要】转换波地震勘探是海上和陆上多波多分量地震勘探的主要工作方法.由于转换波具有传播速度低、吸收衰减大、能量相对较弱等特点,因此其地震资料静校正问题突出.常规转换波静校正方法在表层纵横波速度比不详、横波初至不易识别的情况下,效果都不太理想.针对转换波静校正难点,提出了多波联合的转换波折射静校正技术,该技术通过p-p-p折射波初至拾取技术和P-P-SV折射波共检波点初至叠加技术的联合,实现了P-P-SV折射波初至的成像及准确识别;以此为基础,再联合利用p-p-p折射波折射静校正技术和P-P-SV折射波延迟时差提取技术,求取P-P-SV折射波检波点延迟时间.最后,根据P-P-SV折射波检波点延迟时间,求解出P-SV波检波点基准面静校正量.实际数据测试结果表明,多波联合的转换波折射静校正技术提高了转换波检波点静校正量计算精度,能够明显提高转换波资料成像质量.
【期刊名称】《石油物探》
【年(卷),期】2016(055)005
【总页数】8页(P674-681)
【关键词】转换波;折射;静校正;延迟时间;初至叠加
【作 者】佟恺林;李瑞;潘树林;吴波
【作者单位】“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川成都610059;“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川成都610059;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500;中国石油化工股份有限公司西南油气分公司,四川成都610041;中国石油化工股份有限公司多波地震技术重点实验室,四川成都610041
【正文语种】中 文
【中图分类】P631
地震波在传播过程中,转换波(P-SV)相对纵波(P-P)具有传播速度低、吸收衰减大、能量相对较弱、低速带厚度不一致、传播路径不相同等特点,转换波的表层静校正量更大,变化更加复杂,导致P-SV波静校正量通常是相同位置P-P波静校正量的数倍,P-SV波静校正量难以准确估计;转换波记录信噪比通常较低,初至附近P-P波折射、P-SV波折射等信息混杂在一起,使得P-SV波初至不易分辨,难以拾取,这些难点造成了转换波静校正处理问题突出。
高阶高密度三维多波多分量弹性波波场分离正演数值模拟
第３卷第２期 油气藏评价与开发 ＲＥＳＥＲＶＯＩＲ ＥＶＡＬＵＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ２０１３年４月
高阶高密度三维多波多分量弹性波波场分离正演数值模拟
陈可洋 ，吴清岭 ，范兴才 ，陈树民 ，李来林 ，王建民 ，关昕。，刘振宽
（１．中国石油大庆油田勘探开发研究院，黑龙江大庆１６３７１２；２．中国石油大庆油田勘探分公司，黑龙江大庆１６３４５３）
摘要：针对二维全波场弹性波模拟无法准确表征真实的三维地球介质波场响应，为此首次开展了三维弹性波全波场波场分离
正演数值模拟研究，该方法是全面认识和研究地震波在三维地球介质中传播规律的重要手段。从三维一阶速度一应力弹性
波波动方程出发，采用高阶（１６阶）交错网格有限差分法和内外侧镶边法ＰＭＬ吸收边界条件，并结合了基于散度和旋度原理 的三维空间高阶波场分离算子。以三维地质模型为例，设计模拟了野外地表多分量地震资料的采集、零偏移距和非零偏移距
ＶＳＰ记录的采集，开展了三维弹性波全波场高精度、高密度正演数值模拟，并对计算结果进行了三维立体显示。从理论分析 和数值试验均表明，文中方法的模拟结果中包括３个多分量混合波场、１个纯纵波波场和３个纯横波波场，在三维弹性波波场
快照和模拟记录中均可以容易识别和追踪出各个地层反射界面的反射波和转换波等复杂波场，且计算结果的精度较高，边界
吸收较好，采用的三维弹性波波场分离模拟方法还可为实际多波多分量地震资料波场分离方法的准确有效性和三维多波多
分量弹性波逆时偏移成像提供方法指导，该方法研究在多波多分量地震勘探中具有一定的推广价值。 关键词：三维弹性波；高阶交错网格有限差分法；ＰＭＬ吸收边界条件；波场分离；散度和旋度
中图分类号：ＴＥ １３２．１４ 文献标识码：Ａ
Ｈｉｇｈ－ｏｒｄｅｒ ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ ３Ｄ ｍｕｌｔｉ－ｗａｖｅ ｍｕｌｔｉ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｅｌａｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｆｉｅｌｄ ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ
我国物探技术的进步及展望_熊翥
本文于2004年1月28日收到。・综述・我国物探技术的进步及展望熊 翥(《石油地球物理勘探》编辑部)摘 要熊翥.我国物探技术的进步及展望.石油地球物理勘探,2004,39(5):618～623,627主题词 地震勘探 数据采集 数据处理 数据解释 提高分辨率 深层勘探 油藏描述 各向异性(上接2004年第4期)储层横向预测和勘探阶段油藏描述 油藏描述题目很大,在不同的油气藏类型和不同的油气田勘探开发阶段,描述的内容和精度有很大的不同,因此对技术的需求也就不同。在这里我们仅限于勘探阶段,而且以地震技术为核心来开展一些讨论,其目的是开拓地震技术的应用领域,针对地震技术自身发展面临的问题,提高地震技术在油气勘探中的效益。油藏描述在很大范围内指的是储层描述,主要涉及两方面内容:一是几何形态和空间展布特征;二是内部结构特征。无论前者还是后者,均需通过一些参数(岩性参数、物性参数、含油气性参数等)的变化来进行具体描述。严格地说,这些参数只有通过打井才能直接测定,而无法直接由地震数据确定。但从井中所测到的各种参数只是一个点上的信息,即使井很多也只能是分布在一些离散的点上。要了解这些参数的空间分布规律,就必须依托于地震数据在空间上展开,这在技术上将面临两个问题:¹通过井旁地震道信息,建立井中所测各种参数与地震信息之间的关系(标定);º如何利用这种关系,通过具有空间分布特征的地震信息,估算出相应空间位置上的各种参数(横向预测)。上述两个问题的技术难度都很大。在我国,近几年通过无数地球物理工作者的努力,取得了较大的进展,与国外先进水平比较,差距不是很大。但由于我国大多数地区为陆相地层,油气藏十分复杂,技术上仍面临着不少难题,需要我们去深入研究,组织力量进行攻关。储层横向预测从井中获得储层的各种信息,只有依托地震信息才能求得空间展布特征。当储层结构十分复杂时,即使井的密度足够大,也难以了解井与井之间的储层变化情况。因此,地震储层横向预测工作是一项非常重要的工作。随着勘探程度的提高,储层预测工作必将成为例行勘探程序的一部分。前面提到,地震储层横向预测工作包括两方面的内容,但在具体实现时要遵循共同的思路:¹应用地质理论为指导;º在众多的方法中选择合适的方法;»进行多信息的综合分析。用于储层描述的参数可以是多类型的,以砂岩储层为例:岩性参数包括砂岩厚度、泥质含量、粒度中值和砂/泥比值等,其分布状况明显受沉积相带控制;物性参数主要指孔隙率和渗透率等,其变化规律主要受沉积和成岩相带控制,与构造和断层作用有关;含油性参数包括含油饱和度和有效厚度值等,也受沉积、成岩和构造因素控制。而沉积体系的发育及演化、构造运动的发育和演化控制着上述参数的变化。因此要从沉积微相、砂体几何形态及分布、成岩相带展布和构造特征来揭示储层参数空间分布规律。地震参数主要有速度、振幅、频率和相位,也只有在地质理论指导下才能建立起地震参数和上述参数之间的关系,并保证这种关系具有实际意义。用于地震储层横向预测的方法和数据很多,如:(1)层位识别、波组对比追踪,应用常规构造解2004年10月 石油地球物理勘探 第39卷 第5期释方法来确度储层顶、底界面形态;(2)常规叠后数据波阻抗反演流程和波阻抗数据体;(3)AVO分析及叠前数据AVO异常的圈定;(4)AVO分析所生成的各种属性数据体及其参数估算;(5)AVO属性与波阻抗的联合反演;(6)基于薄层厚度振幅调谐的谱分解技术;(7)谱分解技术与波阻抗反演的联合处理;(8)时频分析和常规三瞬处理技术;(9)神经网络和模式识别方法;(10)多种多样的地质统计和多参数分析判别方法等。在如此众多的方法中,除了第1种常规精细构造解释技术是必须完成的外,其他均为可选的方法。选用什么方法效果好,选用多少种方法会得到最好的效益,如果全选用,那么最后又怎样综合分析到一张图上,都是值得研究的课题。在进行这些工作时,也需要在地质理论的指导下,掌握每一种方法的原理及实现过程,结合分析数据的条件,科学地进行选择和组合,将地震参数空间展布特征转换为岩性参数、物性参数、含油性参数空间展布特征,实现储层横向预测。地震储层预测不是一项单一的技术,而是一个项目作业名称。具体实施时,是把许多数据处理与解释技术组合起来,通过估算各种参数,实现储层描述。不同的储层类型有不同的组合方式,而且与地区、作业时间及计算机软硬件有关,甚至还与储层的埋深有关。由此可见,地震储层横向预测技术的组合不可能有一个放之四海而皆准的统一模式,而是要视具体情况选择有针对性的技术组合。另外,分析数据是否满足技术应用和地质任务的要求,也是一个十分重要的问题。信噪比、分辨率、保真度是否达到技术应用的标准,是否满足地质任务要求,应在储层横向预测之前进行分析。当这些条件不满足时,应先努力去改善数据条件,并根据改善的程度,来确定工作流程和所能达到的任务指标。否则就有可能出现一些假象,产生误导。勘探阶段中的油藏描述一般地,在勘探阶段井很少,最多有1～2口油气藏发现井。在井资料很少的情况下,地震油藏描述方法就成为油藏描述的主要方法。油藏描述最重要的研究内容就是储层描述。而储集岩体成因及其分布规律研究是储层描述的基础,也是储层宏观非均质性和储层参数空间分布规律、初步建立储层地质概念模型和最终建立油藏地质模型并进行油藏综合评价的基础,是勘探阶段油藏描述的重要组成部分。当前地震储层描述主要指储层宏观非均质性和储层参数空间分布规律,前文对这些问题已有讨论。从另一角度讲,油藏描述有静态和动态描述之分,勘探阶段只能进行静态描述,主要包括构造描述、储层描述和油水分布及含油饱和度等信息。构造描述包括构造性质、几何形态、封堵性、构造演变及油气运移期间的生、储、盖配套等;储层描述主要指几何形态、空间展布、岩性、物理、含油性参数等。在构造描述和储层描述中,地震技术的作用十分重要。勘探阶段进行油藏描述的主要目的是实现储量计算。储量计算需要合理地选择计算单元和计算方法,但关键是通过油藏描述的方法与技术估算出可靠的储量计算参数。容积法是目前国内外使用最广泛的一种方法,该法涉及6个参数,其中有4个参数(油层有效厚度、含油面积、有效孔隙率、含油饱和度)都要应用地震技术直接或间接地确定。油藏描述的最终成果:一是建立油藏地质模型;二是油藏的综合评价。开发阶段是这样,勘探阶段也应是这样,它们之间的差别只是描述精细程度不同。但是描述目标所处的状态(静态和动态)不同必然导致描述方式(静态描述和动态描述)不同。在勘探阶段的油藏描述只是静态描述。以砂体油藏为例,油藏地质模型是对地层格架、构造特征、沉积体系及沉积相、砂体成因类型、砂体几何形态及其分布、成岩作用和孔隙结构、储层参数分布规律和储层非均质性、流体性质、油藏类型等内容的高度概括和集中展示,是油藏综合评价的基础。由于它反映了油藏形成条件、分布规律和控制因素等复杂的地质规律,因此它可作为油气勘探开发的指南,并对油气前景起到预测的作用。在建立油藏地质模型的过程中,地震技术的作用是不可低估的。上面所列的各个项目都需要通过地震数据解释来直接或间接确定。随着地震数据处理和解释技术的进步,在完成上述项目的描述时我们必须不断地应用新技术和采用新思路,保证地质模型与实际情况愈来愈接近。例如:¹应用层序地层619 第39卷 第5期 熊翥:我国物探技术的进步及展望学方式,从层系划分入手确定地层格架,进行构造解释;º在研究沉积体系、沉积相和微相时,如何应用好AVO分析技术和谱分解技术等。油藏综合评价是在油藏综合研究、油藏地质模型建立、完成储层计算的基础上进行的。其目的是对油藏的含油程度、分布状况、储层物性、产能大小及原油性质做出全面的综合评价,指出有利的含油区块和井区,从而指导油田的进一步勘探和开发。它既是油藏描述的最终成果,也是地震处理和解释人员必须完成好的一项工作。尽管其中有些数据从地震数据中找不到,但作为一个地震数据解释人员,只要能够与油田现场进行结合,收集有关信息并进行分析,完成这项工作仍然是可能的。储层预测和油藏描述是紧密相关的,因此在技术应用上也很难区别。从整体来看,储层预测和油藏描述技术正处于不断发展和完善阶段,它涉及的学科和领域很多,而且往往是应用这些学科和领域的最新成果。因此必须把握好技术发展趋势和方向,进一步提升储层预测和油藏描述的能力,为我国各油田的增储上产做出新的贡献。多波多分量地震勘探技术多波多分量的含义来自于分别用纵波和横波(偏振沿测线方向和垂直测线方向)震源激发,用三分量检波器接收,共得到9个分量的地震记录。9分量地震勘探又称全波地震勘探或矢量地震勘探。不同的组合方式,可以得到不同数量的分量记录。当前使用较多的是,纵波震源激发三分量检波器接收,垂直分量视为纵波;两个水平分量视为横波(即P-SV和P-SH波),也有转换波之称。多波多分量地震技术的发展主要基于以下几点:¹单分量纵波或横波反射法是建立在地下均匀各向同性半无限弹性空间理论基础之上的,实际上地下介质是不均匀的,也不是各向同性和完全弹性的,波场十分复杂,多波多分量可以减少地质解释的多解性;º多波多分量数据对于复杂构造、岩性识别、裂缝检测、以及流体显示均有着明显的效果,因此它不仅在油气勘探阶段有其特殊的作用,而且在油田开发阶段有着广泛的用途;»在各向异性介质中,只在某些特定的方向上才会产生单纯的纵波或横波,在一般方向上总是各种波同时存在或成对出现。固体材料具有弹性特性时,各向异性现象就会发生;地壳表层许多岩石,均表现有纵波、横波速度各向异性。本节在简单讨论多波多分量地震技术发展的基础上,重点介绍转换波勘探技术,并结合我国当前这项技术发展的现状和问题,展开粗略的讨论,其目的是希望引起关注,加速该技术的发展。多波多分量地震技术的发展在20世纪70年代前,人们企图利用横波速度低的特点,来获得比纵波相对高的分辨率,从而兴起了横波研究的热潮,但由于横波速度和频率都低,而未能取得预期的提高分辨率的效果;70年代后期至80年代中期,人们利用纵横波联合勘探提取岩性信息获得成功,再一次掀起了地球物理勘探工作者对多波勘探技术研究的高潮,一个最明显的标志是利用横波分裂研究介质的各向异性;到了80年代中后期,海上多分量采集设备的出现,掀起了第三次技术发展的高潮,至今方兴未艾。多波多分量技术已从研究转入生产实施,如纵波震源三分量检波器接收的纵横波(转换波)联合勘探技术,已发展成海上三维观测的主要技术,取得了明显的勘探效果。相比之下,我国在这方面也开展了一些研究,但成效不大。制约多波多分量技术发展的关键因素是横波震源。当前地震震源大致可归结为冲击(炸药爆炸、气枪、重锤等)和振动两类,无论哪一类要产生可靠的和可重复的横波,都是很困难的。即使能制造出横波震源,在陆上施工也十分困难,海上就无法激发横波。因此,纵波震源激发、三分量检波器接收是多波多分量技术发展的主要方向,对转换波的研究将逐渐取代对纯横波的研究,转换波处理解释方法的完善已成为当今十分迫切的任务。当前,海上三维三分量接收日益普及,这必将推进陆上三维三分量接收技术的发展。另外,地面多分量观测与井中VSP三分量观测的结合必将日益紧密,这无疑将大大提高地震技术探测隐蔽油气藏的能力。与当今常规地震技术相比,在陆上野外采集需要较大的投入,要购置三分量检波器,并保障埋置三分量检波器的精度,生产效率将受到影响;要增加一定量的辅助工作,例如为了做好静校正,有时需要增加横波小折射调查等。有人测算,其投入大约为当今常规技术投入的1.5倍左右。数据处理更加复杂,为当今常规数据处理工作量的3～5倍,一方面要完善620石油地球物理勘探2004年
浅海区多波地震勘探资料采集处理系统试验
第２ ４卷第２期
２ ０ ０ ２年６月 西安工程学院学报
Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩ’ＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖ０Ｉ ２４ＮＯ ２
ＪＩｌｒ１．２ ０ ０ ２
浅海区多波地震勘拣赍料采集处理系统ｉ式验
王玉贵，李庆春，朱光明
（长安大学应用地球物理研究所．陕西西安７１００５４
［摘要］介绍了在大港油田浅海区进行多渡地震勘探技术试验的情况 通过对试验结果的分析认为，
由我国自行研制开发的ＯＢＣ采集设备和ＯＢＣ资料处理系统（ＯＢＣＤＰＳ１．０）具备了在浅海区进行二维多
波多分量地震勘探的能力，经过转换渡的激发与接收、高精度静校正等针对性资料采集、处理方法研究，
这套系统也能在作为水陆过渡带的滩浅海地区的多波地震勘探中发挥作用。
［关键词］多波地震勘掠；海底电缆；多分量；资料处理系统；转换波
［中图分类号］Ｐ６３１ ４ ［文献标识码］Ａ ［文章犏号］１００７—９９５５（２００２）０２ ００５１—０４
［作者简介］ 王玉贵（１９６２一）．男，工程师，现从事物探资料处理方法和软件等方面的研究。
多波地震勘探的概念早已有之，由于采集设备
等因素的制约，研究靶区长期局限在陆上油气田。
随着ＯＢＣ采集系统的出现，该项技术在海上见到效
果，并在海上油气田勘探、开发中投入商业应用。有
关专家预言，下一个时代物探技术的发展将从三维
到四维、从单分量到四分量、从各向同性到各向异
性 适应这样的趋势，多波多分量地震勘探技术的发
展前景一片光明。我国在国家８６３计划推动下，研
制开发出了国产的ＯＢＣ采集设备和ＱＢＣ资料处理
系统（ＯＢＣＤＰＳ １ ０），２００１年８６３计划“海上多波地
震勘探技术”课题组会同大港油田物探公司，利用这
套技术在大谁油田浅海区进行了多波多分量地震勘
探技术试验。
多波地震勘探技术起步于陆地，而见效于海上，
究其原固，笔者认为这是采集设备、采集技术、成本、
靶区地震地质条件和环境等众多因素综合影响
矿井多波多分量地震超前探测原理与应用研究
２０１ １年８月 矿业安全与环保 第３８卷第４期
矿井多波多分量地震超前探测
原理与应用研究
李云波。 ，彭红玲
（１．中南大学信息与物理工程学院，湖南长沙４１００８３；２．中煤科工集团重庆研究院，重庆４０００３９）
摘要：针对煤矿井下超前探测不良地质体构造情况，介绍了ＤＴＣ一１５０防爆地质超前探测仪的多
波多分量地震勘探原理和井下数据采集方法，研究了不良地质体资料解释原则，使用该仪器对不同的矿
井进行超前预报探测应用研究。研究结果表明：该仪器能够较准确地预报掘进工作面前方１５０ ｍ内断
层、围岩裂隙、岩石破碎带以及富水情况。
关键词：矿井；多波多分量；超前探测；地震勘探 中图分类号：ＴＤ２６３；Ｐ６３１．４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８—４４９５（２０１１）０４—００３１—０３
煤矿中存在很多深度大、地质条件复杂的工作
面，导致各种矿井灾害时有发生，极大地影响了煤矿
安全生产。我国煤矿物探领域主要的超前探测方法
有：矿井地质雷达探测技术、电法超前探测技术、地
震波超前探测技术等。其中地震波超前探测是根据
断层、陷落柱等地质异常构造与周围的接触边界密
度及速度存在明显的差异，结合岩石的弹性和地震
波场理论，使其具有预测预报距离大、探测效果好的
特点，其研究热点集中在：受限空间波的全空间传播
理论、探测仪器及方法、解释软件等领域。中煤科工
集团重庆研究院于２００７年研制出ＤＴＣ一１５０防爆地
质超前探测仪，成功解决了矿井长距离超前预测预
报问题。笔者利用ＤＴＣ一１５０防爆地质超前探测仪 对不同矿区进行应用研究，以期为煤矿井下长距离
超前探测研究提供参考依据。
１ 矿井多波多分量地震勘探超前探测原理
地震波勘探是通过采集纵波和横波的数据来计
算煤岩的力学参数，从而定位出不良地质体的位置。
ＤＴＣ一１５０防爆超前探测仪的工作原理是采用三分
量反射地震方法，３个分量采集地震波。与其他反
射地震方法一样，采用回声测量原理。地震波在指