三维地震勘探施工设计技术

三维地震勘探施工设计技术 第 1 页 前 言 通过科学的三维勘探设计，可以优化野外采集参数，提出有针对性的质量控制措施，在采集质量、作业效率和成本之间作出合理选择。对野外作业有很好的指导作业。 设计前，应对工区进行详细的踏勘，并尽可能收集工区如下资料： •以往采集参数 •地震地质资料 •以往地震原始资料（单炮及剖面） •速度资料 (VSP 和 测井资料 ) •作业报告和踏勘报告 •地表情况及相关测量资料 •气象、交通等方面信息 一个合格的设计是建立在充分了解以往资料的基础上的，因此对以往资料的收集和消化相当重要。

有关静校正、现场处理、测量等技术将作专门讨论，在此不再介绍。 第 2 页

1勘探任务

1.1地质目标 首先要明确地震采集的地球物理目标和地质目标。 1.2 工区边界 设计前要知道工区边界及采集面积。

2、工区概况

2.1 地理概况 对工区地理位置、植被情况、交通情况、气候条件等应该有较详细的了解。 2.2 地质概况 简要描述工区的地质概况。 2.3 勘探概况 包括工区以往进行的地质调查、重磁电及地震等勘探工作；目前勘探开发情况。 2.4 地震地质条件 2.4.1 表层地震地质条件 主要描述工区近地表情况，低降速变化情况。

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2.4.2 深部地震地质条件 工区主要目的层地球物理及地质特征描述。

3 存在的主要技术问题及解决思路 3.1 以往的地震勘探方法及资料品质分析 单炮资料分析： 主要分析单炮能量，信噪比，干扰波特征，有效波特征等。 二维测线资料分析： 主要分析剖面信噪比，有效波频带宽度，处理流程及存在问题 以往采集参数分析： 对以往采集参数（包括激发、接收、观测系统等）进行详细分析。 典型测线试处理分析： 通过对典型测线进行试处理，进一步分析和验证存在问题，并为下步解决问题提供指导。 3.2 存在的主要技术问题 通过对以往资料的分析，总结存在的主要技术问题，特别是观测系统及激发、接收上存在的问题。 3.3 解决思路（技术措施） 针对存在的问题，提出解决问题的思路和方法（技术措施）。 第 4 页

4 野外采集方法论证 4.1 基础资料 4.1.1干扰波资料 了解工区内存在的随机干扰，规则干扰波（种类、视速度、视频

率、视波长），高频干扰等。 4.1.2 表层模型 建立工区近地表参数模型（近地表层速度、厚度、变化规律）。 4.1.3 地球物理参数模型 根据VSP资料，测井资料或地震剖面上速度谱资料及地质资料，建立工区地球物理模型。主要包括反射层如下参数： 双程旅行时，叠加速度，层速度（Vi）， 地层埋深，最大频率，地层倾角。

4.2采集方法论证 利用KLSEIS、绿山、OMIN等采集方法论证软件，通过综合论证分析，选择合理的野外采集参数。 4.2.1主要目的层的分辨率 垂向分辨率： 第 5 页

)4(maxintFVVr 横向分辨率：

maxintF

VHr

Fmax = 目的层有效波最高频率. Vint =目的层层速度 Vr =垂向分辨率 Hr =横向分辨率

4.2.2 激发因素论证 4.2.2.1炸药震源

井深: 考虑质量与成本成本关系； 考虑低降速带影响，最好潜水面下激发； 考虑干扰情况，使激发产生的干扰最弱； 选择好的激发岩性 填井增强激发能量 组合: 考虑震－检联合组合； 加强对侧面干扰的压制。 第 6 页

药量 提高信噪比 避免喷井

选择合适的爆速 4.2.2.2可控震源

影响信噪比因素 : 扫描长度 扫描次数 震动台次 震源出力 信噪比计算公式（dB ）： 20 log [震动台数*震源出力* (扫描长度*扫描次数/扫描带宽)1/2 ] 摘自Malcolm Lansley 信噪比与震动台数、震源出力（吨位大小）成正比，与扫描长度、扫描次数的平方根成正比，与扫描带宽的平方根成反比。 扫描方式： 线性扫描 非线性扫描 滑动扫描 第 7 页

驱动幅度 考虑畸变的影响 通常选择70%-90% 组合： 考虑震检联合组合； 方便野外作业。 4.2.2.3其它震源 Air guns and mud guns (used in transition zone surveys) Shotgun (Betsy) Mini-Sosie (thumper) Land air-gun Dinoseis Elastic Wave Generator —EWG (Bison) Mini-Vibes 上述震源可在因环保和其它不能利用炸药和重型可控震源激发时，作为替代

震源，特别是用来获得小炮检距（浅层）资料。

4.2.3 组合参数论证 组合基距越大，对噪音压制效果越好，但同时组合基距与组合响应的频率成反比，大组合基距对高频有效信号有一定压制，因此设计组合时既要考虑压制干扰，又要考虑保护有效信号的高频成分。

4.2.4 CDP面元边长计算 第 8 页

CDP面元边长是三维设计的关键参数，它的大小直接影响地震勘探的 分辨率及剖面信噪比程度，具体计算主要考虑以下几个方面： 4.2.4.1满足分辨最小目标地质体

面元边长b 即保证最小目标地质体至少被采样3次。 4.2.4.2考虑偏移前最高无混叠频率要求

CDP面元边长应满足：

sin2intmaxxDm

VF

maxintsin2FmVDx



Fmax = 需保护最高频率 Vint =目的层上伏地层层速度 M = 一个波长内的样点数 Dx =面元尺寸

 = 地层倾角

4.2.4.3满足横向分辩率要求

domxFVD4

int 第 9 页

Dx = 面元尺寸 Vint = 目的层上伏地层层速度 Fdom =有效波主频.

4.2.5 最大炮检距计算 最大炮检距是三维观测系统设计的另一重要参数，它依据主要目的层深度而定，要综合考虑满足反射系数稳定、避免动校拉伸畸变、避开初至波、折射波影响、满足速度分析精度需要及AVO处理分析等因素。

4.2.6 最小炮检距分析 最小炮检距的大小将决定实际接收线距和炮线距的大小以及变观的范围的选择，因而直接影响作业成本。最大的最小炮检距应足够小以确保浅层有足够的采样点，否则会影响资料解释质量。通常浅层有保证3－4次复盖。 4.2.7 85%原则 宽方位采集时，通常遵循85%原则。 Xr = 0.85 Xmax Xs = 0.85 Xr Xmax：主要目的层深度 Xr In-line 方向最小的最大炮检距

Xs cross-line方向最小的最大炮检距

4.3 覆盖次数分析 一般情况下，信噪比与覆盖次数成正比，覆盖次数的高低直接影响采集作业成本。 第 10 页

4.3.1三维覆盖次数确定 三维复盖次数与二维复盖次数关系如下（利用 Krey’s 公式 (1987)）:

VfLLMMcdpcdp401.022323

Mcdp3=等效二维资料品质的三维复盖次数 Mcdp2=二维复盖次数 L3=Inline and cross line 方向面元尺寸 L2=二维CMP大小 f=有效波主频 π= 3.1415926 v =目的层平均速度

经验公式：为得到与二维资料信噪比相当的三维资料，选择三维复盖次数＝1/2到2/3二维复盖次数。

4.3.2 信噪比分析存在随机噪音时: 信噪比=k*20log{能量*{[复盖次数*(2DCDP间距或3D面元大小)*单道检波器个数*偏移复盖次数]1/2} S/N=k*20log{power*{[fold*(2DCDP/3DBin size)*No. of phones*migration fold]1/2} 偏移复盖次数: 2D 选 1, 3D选2 即信噪比与激发能量成正比，与复盖次数、2DCDP间距和3D面元大小、单道检波器个数的平方根成反比。三维采集能更有效压制随机噪音。 存在相干噪音时: 信噪比=k*20log{能量* (2DCDP间距/3D面元大小)*单道检波器个数 } 第 11 页

S/N=k*20log{power* (2DCDP/3DBin size)*No. of phones } 4.3.3采集脚印 由于三维观测系统自身的原因造成记录的相邻面元振幅的变化，称为采集脚印。 采集脚印是由于相邻面元炮检距分布不均匀收起的。

每种三维观测系统都有采集脚印现象，但严重程度不同。高复盖次数的二维由于炮检距分布均匀，采集脚印现象很弱；窄方位三维观测系统采集脚印现象较弱，但横向静校正问题不能得到解决。

束状三维观测系统有较严重的采集脚印现象，因小炮检距和滚动时炮检距分布不均匀，但能较好解决横向静校正问题，同时方便变观及高效作业。

砖块状三维观测系统有着束状三维观测系统同样的优点，同时还能改善近炮检距分布，但受地形影响较严重。

非正交观测系统与束状和砖块状三维观测系统相似，能在不增加炮检点密度的同时改善炮检距分布。提倡推广使用。

横向每次滚动一条线能减弱采集脚印现象，但可能需要更多的采集设备。

4.3.4 复盖次数渐减带 任何工区都可分为三个区域：成像区域（偏后滿复盖），滿复盖区域，地面作业区域。

成像区域是地质解释所需区域；加上偏移孔径后就是滿复盖区域；为确保得到滿复盖区域，需向外延伸炮检点，炮检点分布区域称为地面作业区域。

滿复盖边界到一次复盖边界的距离称为复盖次数渐减带。

4.3.5 切除 由于动校拉伸畸变的影响，迭加时必须考虑进行切除，这样实际复盖次数会降低。计算复盖次数时必须考虑这一点。