石油地震勘探资料采集

曲则全，枉则直。枯藤老树昏鸦，小桥流水人家，古道西风瘦马。夕阳西下，断肠人在天涯。相见时难别亦难，东风无力百花残。朱门酒肉臭，路有冻死骨。本文由360惜度贡献
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石油地震勘探资料采集
1.什么是地震勘探的资料采集？
现在我们已经知道了返回地面的地震波携带着很多与地层性质有关的信息，利用这些信息就可以知道地下地层的高低起伏情况，它们是硬地层还是软地层，其厚度如何，孔隙中所含的是石油、是天然气或是水，等等。那么怎样才能得到这些信息呢？很明显，要得到这些陆续从地下返回的地震波并将其展示出来绝非易事，这首先需要到野外将这些信息采集回来，也就是野外地震资料采集。
地震勘探资料采集地震资料采集包括测量→钻浅井孔埋炸药（在使用炸药震源时）→埋检波器→布置电缆线至仪器车几个工序。测量的任务是定好测线及爆炸点和接收点的位置。钻井的任务是准备好可下入炸药的浅井，埋炸药就是向井中放入炸药，以在爆炸后产生出地震波。地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并传到仪器车，仪器车将检波器传来的信号记录下来，这就获得了用以研究地下油气埋藏情况的地震记录。
地震勘探野外资料采集主要讲的是怎样产生和怎样接收地震波并将其展示出来。首先，让我们看一看采集地震波的主要设备及方法是怎样发展过来的。世界上一切事物都会经历由发生、发展到完善的过程。地震资料采集技术也不例外，它的发展主要体现在采集设备的进步上。因为在设备发展过程中，也贯穿着新技术、新方法的不断涌现，只有设备发展了，才能使各种先进方法得以实现。早期的地震仪器采用电子管元件，体积大且笨重，用照相的方法将地震波在地下的传播过程用多条线记录在相纸上，这些线时而杂乱无章，时而又呈一条条一起向上跳（称波峰）和一起向下跌（称波谷）的曲线，这些线组成了光点地震记录。在记录上，人们只能惟一地利用地震信号的反射时间，由手工画图以推断地下简单的构造形态。运用这种方法，我国曾发现了克拉玛依油田和大庆油田。从 20 世纪 60 年代开始，中国地震采集设备引入了电子计算机，当时制造的模拟磁带地震接收仪虽然应用时间不长，但它的可重复性观测为多次覆盖技术的发展创造了条件。多次覆盖就是对地下同一地段由只进行一次观测的单次观测技术变为进行多次重复性观测的多次观测技术。这项技术革命

大大提高了地震资料
质量及解决地质问题的能力。在这个时期发现了华北的任丘油田和渤海湾等油田。中国从 20 世纪 70 年代开始使用数字记录接收仪，采集方法上除继续延用多次覆盖技术外还开发了提高勘探准确性的三维地震勘探技术。在此期间，除扩大了渤海湾油田的储量外，还发现了新疆塔里木的大气田。现在，采集设备开始采用遥控、遥测、多道（现已发展到千道以上）地震仪。采集方法除采用三维地震及更高覆盖次数观测的方法外还开发了能更好地解决复杂构造等地质问题的高分辨率和横波地震勘探技术。目前，海洋地震发展也很快，已全部采用非炸药震源进行工作，勘探精度也随着卫星导航系统及一系列新技术的应用而大为提高。今后，随着高新技术的应用会进一步为地震勘探的发展创造条件，如四维地震勘探技术和开发地震的应用将进一步扩大地震勘探的服务领域，能将以往由于技术所限而遗漏的剩余油气资源开采出来。中国地震勘探工作虽然比发达国家开始的晚，但经过近 20 年的不懈努力，地震采集的绝大多数装备不仅能自己制造以满足国内地震勘探的需要，而且还打
入了国际市场，中国的地震采集技术水平已跻身国际先进行列。
地震仪的结构是什么样的
地震勘探通过放炮产生地震波，再通过埋在地表下的检波器将由地下地层反射回来的信号接收下来再输送到地震仪器中。地震仪的作用是对信号进行记录、加工、处理，以便展示给我们看。那么，地震仪主要由哪几部分组成呢？
在日常生活中大家都听过收音机，收音机是将空中微弱的电磁波信号（电压）通过电压放大、再通过电流放大以推动喇叭工作，使我们听到声音；另一方面，通过选台我们就能听到不同频率的电台播出的节目。地震仪的结构与其相似，不过要比它复杂得多，主要有以下几部分。第一部分为滤波器。滤波器的作用与收音机选台的作用有些相似，只不过它是滤掉干扰波信号，保留有效信号。地震仪中有多个滤波器，设计滤波器的线路不同，对信号所起的作用也不相同。在数字地震仪中还要设计去假频（去掉假的频率）滤波器。第二部分是放大器。放大器必须能放大不同频率、不同振幅的信号。要做到在接收到最大信号的同时也能接收到最小信号。放大器采用多级放大以达到稳定放大并有很高放大倍数的目的。与收音机放大的原理相似，地震仪首先用前置放大器将由检波器输入的、微弱的电压信号放大，后续放大器的作用是将电流放大，以便带动光点偏转而照相或推动

磁头运动而将信号记录到磁带上。第三部分是显示
系统。放大后的信号必须以能见到的形式展示在人们面前。以前将信号照在相纸上，在使用模拟和数字地震仪后，在将数据记录到磁带上的同时还可以得到一份模拟监视记录，供人们检查采集质量或做初步解释用。
3．怎样用人工方法产生地震波
在地震勘探中，怎样用人工方法产生地震波呢？过去很长一段时间内，陆上通常采用炸药爆炸的方法来产生地震波（甚至现在还在沿用）。那是因为它简单、易行。在日常生活中，大家可能都看过用炸药开山的情景：炸药引爆后会放出气体和高热，形成高压气团而急剧膨胀，形成冲击波并在很短的时间作用在周围的物体上。在爆炸中心，山上的岩石被炸得粉碎，形成破坏带；在离爆炸中心较远的地方，即破坏带以外，岩石因受轻微影响只振动而不破碎也不变形，称为振动带。这种冲击波就变成地震勘探所需要的地震波。在地震勘探工作中，一般将炸药下放到 8～10 米的浅井中，雷管引爆后产生的地震波向四周传播，然后由地面上的检波器接收地下反射回来的地震波。随着勘探规模的不断扩大和技术的发展，人们逐渐发现用炸药作震源存在许多缺点。例如，钻炮眼和使用炸药费用较高；在工业区、人口稠密区和海上渔业区使用炸药爆炸很不安全而且对环境造成很大污染；在地下条件复杂的情况下，更无法控制产生出的弹性波频率；炸药和雷管的保管和使用都存在一定危险性等。为克服这些不利因素，人们研究出一种能控制能量和频率的非炸药震源，专业上称为可控震源。
震源车
可控震源为什么能产生地震波又怎样进行工作呢？可控震源是利用先进的液压系统控制的机械装置，它控制重物连续地夯砸，并在地面上形成向下发射的地震波。它有两个特点，一是振动时间可长可短（一般从几秒到数十秒之间），而不像炸药爆炸那样只产生瞬时的一个脉冲波；另一个最大的特点是它在工作时其频率范围和振动的延续时间及方式都可事先制定并实时改变，使我们由定性控制能量变为定量控制。由于这种装置体积大，重量重，无法在海上使用。那么，在海上进行地震勘探时怎样产生地震波呢？由海上特殊条件所决定，地震勘探全
部采用非炸药震源，主要有空气枪震源。它是通过一定装置使空气储集在一个高压容器中，经加压到一定程度后，突然在水中释放，产生强大的冲击波向水下和海底以下的地层传播。此外，在海上还使用套筒爆炸器和蒸气枪震源等。
4．什么是地震检波器
现在

大家都知道了由地下深层反射回来的地震波的能量非常非常弱，我们
怎样接收和测量这种能量呢？接收微弱地震波的第一步是用灵敏度很高的地震检波器，它甚至能将其旁边一根小草的摆动所引起的振动记录下来。检波器怎样将这种微小的振动接收下来，并展示给我们看呢？还是让我们做个最简单的实验吧！首先拿一块马蹄形磁铁固定在桌面上，然后用一个接有电流计的线圈在磁铁中间来回移动。这时，我们会发现，随着线圈的移动，电流计指针也随之偏转摆动，说明电流计中有电流流过，线圈移动越快，指针摆动越大。指针摆动的大小代表了电流的强弱，也代表了线圈移动的快慢。这是因为线圈在磁场中运动时能在线圈两端产生电动势，从而有电流流动。人们就是利用这种方法使机械振动能量变地震勘探用的电磁型检波器正是利用这种原理制成容易测量并展示出来的电能。作出来的。应用这样的检波器比直接测量地面机械振动容易得多，也便于记录、放大和显示。在地面上，按一定间距埋置众多检波器，并用它来接收地震波，多重记录和处理可制作成地震剖面。在剖面上不仅能看出地层高低起伏不平，还能看到由于地壳运动形成的断层。所以地震检波器是一种将机械振动转换为电能的机电转换装置。由于各种检波器的设计不同，因而，灵敏度和频率特性也不同，所以，形成了不同的检波器型号。现在陆地用的几乎都是动圈式电磁型检波器，目前又开发了数字检波器，沼泽或海洋中使用的检波器都是压电式的，也有人将海洋地震勘探中使用的检波器称为水听器。
5．怎样看地震记录
在地震勘探现场我们经常看到工作人员拿着一张长长的记录纸看来看去他们在看什么？原来记录纸上有多条长长的、弯弯曲曲的黑线，这就是地震记录。单炮地震记录是野外地震数据采集后的主要成果。说来也怪，有时这些曲线杂乱无章，一点规律也没有，有时好像齐步走一样，同时往上跳，好像很陡峭的山峰（俗称波峰），有时又同时向下跳，好像山谷（称为波谷）；离开原点上下跳的幅度也不一样。这些忽而杂乱无章，忽而又规则跳动的现象是怎样形成的？代表什么意思？又有什么奥秘？在地震勘探生产中，我们把测线上每个测点的地震检波器与仪器上的一个放大器及一个记录系统所构成的信号传输回路路称为一个地震道。为提高效率和精度，在野外采集时，每放一炮同时有很多个按一定规则排列的地震道，它们可以接收从地下地层反射回来的地震波。同时，所有这些地震道统

称为一个接收排列。一个排列上从炮点到地震道之间的距离专业上叫做炮检距。一般一个排列少则有

几十个地震道，多者达数百道甚至上千道。显示时一般按一个排列显示在一张记录纸上。这就形成多条并排着的黑线。各个地震道同时跳起来的波峰和波谷称同相轴。这些地震记录能提供何种信息以至于使工作人员如此仔细地分析研究它呢？大家都知道，当地下岩层存在分界面时，返回地面的反射波就会引起地面振动，这时，一个排列上所有地震道也就都会跳动，因而会在地震记录上出现波峰、波谷构成的同相轴。因此，如果我们在地震记录上看到的是一些杂乱无章的现象，可以说，这一层段不存在明显的反射界面；如果看到有一层一层的同相轴，说明这个层段存在有多个反射界面，波峰、波谷跳得越高，说明分界面上下岩层的性质差别越大。一般地层含油气后其与上下岩层差别较大，这时在地震记录上会出现振幅比较强的同相轴。在地震记录上不仅能找到可能的含油气地层（当然还要参考其他信息），还能计算出含油气层的倾斜角度及埋藏深度。所以，要研究地下地层的变化，就要学会看地震记录，研究地震记录。
6．地震采集质量的监控——现场处理
质量检验是控制产品质量的必要手段，不同的产品，其检验工具和手段是不一样的。地震勘探是面对几千米深的地下，各个环节来不得半点马虎，尤其是野采集质量的好坏直接影响下一步的处理质量和最后的解释效果，外采集这道工序，因而，必须把好野外数据采集的质量关。
那么，影响野外采集质量的有哪些主要因素呢？简单地说，一是地形，二是地下，三是设备。地震勘探工区有平原、沙漠、山地、海洋；地下的地层有平的、大起大落的、支离破碎的；野外采集使用的设备有 20 种左右。所有这些都会影响野外数据采集质量。不过，地震采集工作有个很大的特点，不管问题出在哪里都会反映在地震记录上。所以，目前比较科学的，全世界通行的检查采集质量的办法是：应用易于搬动的由高性能小型计算机和配有专门检测软件组成的现场处理系统对采集工作各个环节实施监控。监控的办法是：首先监控各类仪器是否工作正常，方法是将每日、每月仪器的检查记录送到现场处理系统进行处理，根据输出的数据和图表，分析合格不合格，不合格的仪器不能施工，要重新调校。其次是监控试验资料，要把试验资料及时送到现场处理系统进行处理，对处理结果进行分析后确定野外采集方法和施工参数是否合适，能完

成地质任务时就可以按照试验阶段确定的方法和参数投入正式生产。最后，对正式生产资料进行监控，在正式生产期间，要随时将生
产记录送到现场处理系统进行初步处理，根据处理结果，分析能不能完成勘探任务，如果有问题，应停产检查纠正。中国于 20 世纪 70 年代末期自己研制的现场处理系统投产使用，不仅保证了野外采集质量一年好于一年，也为中国打入世界地震勘探市场创造了有利条件。
7．地震勘探为什么要做多次重复性观测—浅谈多次覆盖技术
地震勘探的目的就是要得出能清晰地反映地下界面形态的地震资料，当地面或地下条件复杂时，为得到满足地质任务要求的高质量的地震记录，人们研究出一种多次覆盖技术。那么，什么叫多次覆盖技术呢？如果对地下每个点只观测一次，则称为单次覆盖；若在不同接收点上，接收来自地下同一反射点上的反射波，即对地下界面上的每个点进行多次观测，便得到多张地震记录，将这些记录叠加在一起称为多次覆盖。在地震勘探技术发展的初期，每个反射点只观测一次，产生单次覆盖记录。磁带地震仪的问世为推广多次覆盖技术创造了条件，地震勘探工作有了质的飞跃。多次覆盖技术为什么能提高地震记录质量呢？当地下存在反射界面时，地震记录上就会出现我们需要的同相轴。这些同相轴有时会受到干扰波的影响发生畸
变甚至被破坏。为突出有效反射，必须将干扰波去掉。多次覆盖是将多张记录叠加在一起，其结果使反射波得到加强，干扰波被削弱甚至消除。所以应用多次覆盖技术就可以加强反映地下地层的有效反射。与单次覆盖相比，多次覆盖技术能明显提高地震资料质量，提高勘探效果。此法一经提出就成为全世界广为采用的工作方法，是地震勘探史上的一次重大突破。
现在，大多数地震记录的覆盖次数不小于 12 次（即对界面上每个反射点观测 12 次的结果相加），常用的为 24 次或 48 次，有的地区可超过 500 次，在实际工作中，可根据不同的地质情况采用合适的覆盖次数。
8．地震勘探为什么要用组合爆炸和组合检波
在地震勘探中，人工产生的地震波以球面形式向四周传播。那么，在接收点上，检波器都能接收到什么样的波呢？一种是向下传播的、遇地层分界面后反射回来的、反映地下地质情况的反射波（称有效波）；另外还有由震源产生的、沿地面水平方向传播的波（称面波）、爆炸声音产生的声波以及一些风吹草动引起的不规则的乱七八糟的干扰波等。除第一种是我们需要的有用波外，其他波均

属于干扰波应去掉。
怎样压制干扰波呢？多年来，地震勘探工作者主攻的课题之一就是压制干扰波，突出有效波。虽然多次覆盖技术在增强有效波、提
高资料质量及勘探效果方面有独到之处，然而，在多次覆盖技术出现之前，地震工作者一直使用组合检波和组合爆炸作为压制干扰的有效而又简单易行的手段，至今仍在沿用。什么叫组合呢？所谓组合指的是用多个检波器组成一个地震道输入到地震仪器中，或多个炮点同时放炮构成一个总的震源。前者称组合检波；后者称组合爆炸。那么，为什么要用组合技术呢？因为将它们合理地组合在一起可以达到增强反射能量、削弱干扰的目的。由于组合检波成本较低，一般情况下多使用它。但在复杂工区，组合检波和组合爆炸同时使用。人们不禁要问：多次覆盖技术能突出有效波、压制干扰、提高记录质量，组合的目的也是增强反射能量、削弱干扰，二者有何不同呢？组合检波的每一个地震道需要用很多检波器，这些检波器之间的连接方式和距离是根据这个地区干扰波的性质计算出来的。如果这个地区干扰严重或有好几种干扰波时，单一使用组合很难奏效，就应考虑同时使用多次覆盖技术，因为同时用两种方法压制干扰比仅用一种方法压制干扰效果好得多。经验证明，同时使用组合检波和组合爆炸可获得较好的地质效果。如果再加上多次覆盖就能获得很清晰的浅、中、深层反射地震记录。
9．怎样提高地震勘探精度
以往的地震勘探只能接收到中、低频成分的地震波。地震波频率低，分辨能力就低，所以地震资料只能分出厚度为几十米到上百米的大套地层。随着勘探程度的提高，要求地震工作者不仅能搞清大套地层，而且还要准确地划分出十几米甚至几米厚的薄层，这就需要研究地震勘探的分辨能力，即分辨率问题。什么叫地震勘探分辨率？地震勘探分辨率是指能够分辨两个十分靠近物体的能力，一般用距离表示。如果两个物体之间大于每个特定距离时可以辨认出是两个分离的物体，而小于这个距离是就不能分辨出是两个物体，这个距离就表示分辨率。一个典型的例子是视力表，受检人员的视力就是双眼的分辨率。显然分辨率与观测者距离被观测物体的距离有关。分辨率也是可以改进的。如果要提高分辨率，一种办法是缩小观测者与被观测物体的距离，当缩小距离仍不能观测到被测
物体时，就要借助一些仪器，如放大镜、望远镜等来分辨用裸眼不能分辨的物体，即提高了分辨率。为什么要提高地震勘探的分辨率呢？近

年来，虽然地震勘探技术已在油气勘探上发挥了不小的作用，但与研究油气储层的需要相比还有差距。目前，地震勘探在寻找油气层方面的分辨率还不是很高。当物体在地下的埋藏深
度为 3～5 千米时，大约能分出 10～15 米厚的地层。然而，油气往往储存在几米厚的地层或反复出现的薄互层中间，要想查清这类地层，目前地震勘探的工作方法是无能为力的，这就需要提高地震勘探的分辨率。那么怎样提高呢？在日常生活中大家都有这样的体会，女同志唱歌、说话时的声音又尖又细，说明她的声音频率比男同志高。虽然传播距离较近，但声音清晰可辨，即分辨率高。从中可知，要想提高地震勘探的分辨率，就要提高地震波中高频成分的清晰度，也就是要从地震采集、资料处理和资料解释三方面入手。虽然精心处理可以使分辨率提高很多，但巧妇难做无米之炊，只有在采集时将高频信号接收下来才能谈到高分辨率的处理和解释。那么，怎样才能将微弱的高频信号记录下来呢？总的要求是努力激发并接收高频成分的地震波。激发时，在保证能量足够强的前提下，尽量减少炸药量。在接收时，一方面要用适合接纳高频的检波器；为防止风吹雨打等不规则干扰的影响，最好把它们插在坑中用土盖上或将其放在浅井中；为提高接收到的总体能量并防止外来干扰，可将几个检波器组合在一起接收。另一方面还要增加地震仪器的接收道数并减小采样之间的间隔。只要做到上述几点，就能把微弱的高频信号接收下来。分辨率提高后，我们就能找到更小的地质体，因而，可从更薄的地层、更小的断层及砂体中找到油和气。

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士为知己者死，女为悦己者容。夕阳无限好，只是近黄昏。泪眼问花花不语，乱红飞过秋千去。晨兴理荒秽，带月荷锄归。