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1、地震勘探方法探讨一、三维观测系统设计探讨 从事采集的朋友都知道，观测系统是决定采集效果的最重要的因素之一，为了取得好的采集效果，很多技术人员都在观测系统设计上大下功夫。但是由于采集成本、甲方固有思维的限制，技术上最好的观测系统不一定被采纳。在此，我想和大家一起探讨一些技术上的细节问题，它们是：1、观测系统设计原则及需要注意的问题；2、观测系统类型及其适用性；3、采集脚印的影响及消除问题；4、针对地质目标和地质任务的观测系统设计；5、观测系统设计软件；6、新的观测系统设计理念（CRP、CFP等）；7、多波勘探观测系统设计；8、其他与观测系统设计有关的话题。二、砖墙式观测系统与线束观测系统区别砖墙
2、式观测系统要比线束观测系统设计的炮检距分布均匀一些。其实我认为，观测系统设计要与你的地质任务联系起来！采用什么样的观测系统，首要要有一个地质可行性可以完成地质任务；其二要经济可行性投资方准备投入的资金；其三是要施工的可行性根据工区特点设计观测系统，提高单炮和最终剖面的品质。通过高精度波动方程双程波照明、单程波照明、射线追踪地震波照明，以及波动方程和射线追踪地震波联合照明，研究不同模型不同目的层的地震波共CRP点“覆盖次数”和能量分布，定量分析不同位置、不同炮检距地震道信号对各目的层各CRP点成像的贡献，进而进行面向目的层的地震采集观测系统设计，并验证不同的处理方法在不同构造模式下的处理效果，确
3、定不同构造模式下合适的成像方法和处理流程。确定不同山前带地质模型的观测系统设计原则，研究高陡构造山前带特殊观测系统的设计方法，保证对高陡构造反射信息的有效接收，确保成像效果。地震波照明分析是进行面向地质目标的野外观测系统设计的最直观、最彻底的方法。判断一个好的面向目标的采集系统的标准是：震源激发的地震波，经过上覆地层后，垂直照明在目标反射面上，而且具有较大且均匀的照明强度，目标体的反射波经过上覆地层后，主要能量能够被检波器接收到。对于基本地质结构已经清楚的地区，为了获得地下目标区域的更加详细的构造信息，需要进行面向目标的采集系统设计、评估和优化工作，从而进行面向目标的地震数据采集和成像。通过对
4、QQ地区aA线建立模型，当炮点位于构造南翼时，南翼深部各主要反射界面照明分布比较均匀，有效照明强度比较高，这时可以适当加大下倾排列长度，如目的层为TP2l时，下倾排列可加长至9.6km。但这时对构造北翼个反射界面的照明不利，对深部各界面的有效照明强度比较低，实际采集时可适当减小该方向的排列长度。西南石油学院陈平院长和郭昭雪老师一起完成的井深轨道三维观测系统相当强悍，值得搞物探的技术人员参考一下。三、广角地震在解决模糊成像区成像方面主要有三种作法：一是利用折射波，以取得高速屏蔽层顶面和基底的构造形态及基底的速度；二是利用广角反射波，以避开近偏移距上的各种难以避免的干扰波，提高成像质量，使得常规方
5、法成像模糊区变得更清晰；三是利用高速层中的转换波，以对高速屏蔽层之下的低速储层成像；或是综合上述中的二者或三者，充分利用各种数据，以提高成像质量。开展广角地震研究必须与模型建立紧密结合起来，这一方面可以检验理论的正确与否，同时也为我们继续深入地进行理论研究指明方向。因此地质模型建立是研究广角地震的基础。地震正演模拟分为地震物理模拟与数学模拟两种。它们各有特色和局限性，前者可以模拟更接近实际地下复杂介质的情况，但改变参数困难，有时受模拟材料的限制，无法模拟一些想要模拟的情况；后者可以随意改变模拟介质的参数，但对十分复杂的非弹性介质由于方程的复杂性导致计算量过于庞大而无法实现。因此把二者结合起来，
6、充分利用各自的优势，相互补充，相互验证，不断修改，实现更接近真实介质的地震模拟研究。物理模型建立依据，基于前期地震资料的解释结果，选择一个比较有代表性地质结构建立地质模型。在该地质模型的基础上完成靶区物理模型制作、数据采集和处理，并与数字模拟结果进行对比。包括典型地质条件下广角波场分析，相应的物理模型材料的选取和模型制作方法与工艺，物理模型的采集与观测方式研究。利用物理模似波场，分析波的运动学及动力学特征。在广角采集方式下，可以用正演模拟手段来论证广角反射波与常规方式采集的反射波在振幅、频率、相位和信噪比等方面的不同。现有研究表明，采用基于正演模拟分析，合理布置和优化广角采集观测系统优化采集设
7、计是平衡采集成本和地震数据精度两者矛盾关系的有效途径。将观测方式，照射效果以及经济费用统一考虑，以达到同步改善模型精度和成本效率的目的。要认真分析哪些物探方法适用于特定的地质体？何种观测方式能获得最佳的观测效果？而所有这些又必需要在固定的预算内完成，充分汲取以往实验的经验，了解现有装备条件能力。一个成功的设计系统则要求在最小成本和最好效果之间确定最佳的平衡点。一个良好的观测系统需结合靶区地震地质特点通盘考虑。通过选择震源/检波器以及激发接收方式使采集获得最大的效率。在复杂地质条件下，地震勘探的最终效果，即对地下地质情况的真切把握，很大程度上取决于野外地震数据的采集。因为，如果目的层根本没有被地
8、震波照明，接收不到来自目的层的反射，后续的地震数据处理及成像技术再好，也没有办法得到该目的层的图像。另一个问题是照明是否最佳，主要体现在照明是否均匀。在变速介质情况下，地震波对地下反射界面的照明状况对地震波成像结果有较为严重的影响。产生的主要结果为：1、成像噪音增大；2、振幅关系畸变；3、速度分析困难，精度降低。四、山前带地震勘探技术山前带勘探地区，至今还没有根本性的突破，原因可以归结为三个方面：一是这些地区地表和地下结构非常复杂，地震数据信噪比非常低；二是对地震波在这些复杂山地地区的传播规律的认识还不够，直接影响到地震数据的采集、处理等地震勘探的各个环节；三是还缺少针对性的山前带地震数据处理
9、方法和技术，包括有针对性的地震观测系统设计技术、去噪技术、精确的近地表速度模型建立技术、符合地震波传播规律的速度分析和成像技术。目前的处理还是利用基于水平层状介质模式下的水平叠加+叠后偏移的处理流程；即使采用叠前偏移，但速度模型还是利用基于水平层状介质模式的速度分析来解决，这在处理的开始阶段是需要的，但毕竟不适应山地高差变化剧烈以及横向变化大的复杂地表及大倾角地层勘探的实际。其直接后果就是，在山地这样的复杂地表、复杂地下构造地区，速度模型建立不准，成像效果不理想，尤其是对速度模型要求较高的叠前深度偏移的效果往往比时间偏移效果还差。“针对目标基于模型的分段、分线、分区设计”是复杂山地山前带地震采
10、集方法设计的正确路线 （1） “面向目标基于地表与地下特征”的“分段、分线、分区设计” 是优化观测系统设计与实施的准则（2） “分区、分段设计激发方式与激发参数” 是做好激发工作提高原始资料品质的基础（3） “多信息分区建模、统一建库”，采用“中间参考面”计算静校正量的方法是提高山地山前带静校正精度的关键分块方法在处理复杂问题上有很大的优势，对于地震勘探来讲，排列长度、道数、道距等参数都有一定的限制，如勘探的最深目的层对最大偏移距的要求等等，所以我有些困惑，能否就一个具体例子探讨一下这些思路怎样应用与实际中？利用大偏移距地震数据分析地震波场特征。某古生界地震波场特别复杂，在排列长度不大时很难对
11、复杂的地震波场进行研究。当偏移距增大后既可以对一些干扰波如：绕射波，折射波，多次波，次生干扰等地震波进行分析，也可以更好地分析反射地震波的波场特征。在分析的基础上可以更有效地确定采集和处理方案。利用大偏移距地震数据完成对多次波的压制；利用大偏移距地震数据完成折射波成像；利用大偏移距的地震数据进行广角地震分析。在早期的广角地震处理中，人们主要发现在某些地质条件下广角地震反射的振幅特别强，信噪比较高，因此可以用于地震成像。但在当时的条件下，广角地震技术不可能获得很好地发展。首先是先天不足，广角地震方法对地震数据采集技术提出了很高的要求，在当时的技术条件下很难开展长排列，超多道的野外观测技术。因此，
12、很难得到高质量的第一手广角地震数据。其次，当时人们对各向异性特性认识不够，还没有形成一套层状介质的广角地震技术思路,因此对于广角地震信息的利用还存在一定的局限性。此外，广角地震资料的处理对计算机硬件和地震处理软件技术都有很高的要求，这在当时条件下是很难达到的。最近几年广角地震技术发展较快。国外的广角地震技术主要应用于海洋油气勘探。国内主要从事理论分析，而实际工作开展较少。随着采集设备和处理手段的更新，利用广角地震技术研究高速层下的储层特性已成为可能。当然，随着偏移距的增大地下各种因素，尤其是各向异性因素影响明显增大。因此，在对广角地震数据作处理时必须要充分地考虑地下地质体的复杂因素，包括运动学
13、特征和动力学特征的影响。高速层屏蔽现象是影响油气勘探的一个重要因素，从近几年国内外研究的情况看，它们主要发生在海洋深水区、逆掩断层下、火成岩覆盖区、碳酸盐岩盐覆盖区、裂缝带，盐床或盐舌，永冻区等，由于波的散射、波型转换等造成透过能量弱、短周期鸣震、各种多次波、对高频信号的吸收等造成油气储层难以成像。利用常规的纵波勘探方法难以准确描述储层特征。我国南方和西部的碳酸盐岩地区同样遇到了火成岩和碳酸盐岩覆盖的储层成像问题，例如下扬子印支面下古生代内幕的成像，由于上覆火成岩和/或碳酸盐岩的屏蔽至今难以突破。显然，广角地震是我国碳酸盐岩地区揭开古生代内幕的一种有效手段。五、大排列相位校正技术；采用大排列方
14、式的观测系统采集数据存在着相位差，在进行数据处理时，应该进行相位校正，才能得到连续可以追踪的反射同相轴。地震相位的变化和地震波入射角及岩性都密切相关。对地震相位校正的前期工作，主要是基于模型的地震分析技术。在此基础上开展方法技术研究，完成相位校正。观测系统设计时，大排列有一定的优势，但要辨证的看这个问题。最大炮检距的选择应重点考虑以下因素：（1）主要目的层的深度；（2）动校拉伸率不宜超过12.5%；（3）速度分析的精度误差不宜高于3%；（4）保证反射系数稳定；（5）不被直达波和折射波所干涉；要兼顾到目的层的埋深对最大炮检距的要求。即：XmaxH深；Xmax2H浅目的层。动校拉伸对最大炮检距的要
15、求由于每个CMP点的迭加都是由不同炮检距组成的共中心点道集的迭加，动校拉伸造成反射波的频率畸变，严重时影响迭加效果。为了克服这种不利的影响，对最大炮检距提出了较为严格的要求，引起的频率变化可由下式求出：F=F（1-x2/2t2v2）F、F动校前、后反射波频率v均方根速度x炮检距设计时应考虑这种不利影响，使动校正拉伸对信号频率影响较小，把动校正拉伸率控制在12.5范围内，即A=12.5。速度分析精度对最大炮检距的要求资料处理时所需的均方根速度和迭加速度均属于正常时差速度，是根据正常时差求取的。而正常时差是随炮检距的增大而增大的，即保证有足够大的最大炮检距才能保证求取高精度的速度资料。设计时应使最
16、大炮检距满足速度分析精度要求。Xmax2t0t/1/( Vn-V)2-1/ Vn21/2V待测速度增量，取V/V=4%，Xmax炮检距t速度分析中可以检测出的最小正常时差值Vn均方根速度根据公式计算对浅主要目的层和较深目的层，要满足速度分析精度小于3时所需最大炮检距Xmax。反射系数稳定对最大炮检距的要求由于地层的吸收衰减作用，地震波的反射振幅随着炮检距的增大而减小。当入射角接近或等于临界角时，会出现极不稳定的异常极值，即反射系数不稳定，其变化情况比较复杂。为了保证反射系数稳定，要求入射角小于临界角，从而对最大炮检距提出了要求。当反射界面较浅时，直达波、初至折射波与反射同向轴相交，从而产生初至
17、波干扰，在地震数字处理时，为了保证叠加剖面有足够的信噪比，必须切除直达波、初至折射波等干扰波，从而限制了最大炮检距。六、分割它、简化它、模拟它。对极为复杂的对象进行条块分割（学科、专业、类型、）；研究因果关系或某些规律时，简化前提条件，使复杂多变的条件“理想化”，对简化的模型进行正演模拟（模式化研究阶段，发展演化模拟研究阶段）；描述复杂除分割、简化外，还应该量化，例如：地形变化在一个排列范围内描述、还是在一条测线、一个工区内描述.大排列复杂，小排列不复杂，针对不同复杂类型，结合地质任务要求，分析和把握住关键点，优选方法和技术，实现最大效率的组合。1、在充分调查、分析、归纳、总结已有的全部信息的
18、基础上，初步建立先验地质地球物理模型-先验模型；2、根据先验模型进行项目整体设计，包括勘探方法、工作量部署、数据采集、处理、解释方法与技术，质量监控和项目管理等，充分运用一体化的设计思路；地质、地震、非地震三结合，查清深层次的地质结构地质、地震、测井三结合，发展储层特性预测技术采集、处理、解释的三结合，深化圈闭的研究更重要的是做好叠前资料的处理，特别是偏移成像。这样就要求做好复杂情况下的速度分析，求取准确的复杂条件下的速度场。近地表模型建立是关键，综合地质露头、小折射法、微测井、MVSP等多种地质和物探资料，建立近地表初始速度模型，然后利用大炮初至信息通过高精度射线追踪方法，通过多尺度反演策略
19、，利用初至旅行时层析反演近地表速度结构。在近地表速度结构的基础上，进行有限差分波动方程基准面延拓地表校正。复杂地区勘探思路：在波动方程延拓方法技术研究过程中，应用计算效率更高、稳定性更好、抗假频能力更强的波场延拓算子担任波动方程基准面校正的任务以应付横向变速实际的需要。由于在频率空间域延拓则能够大大提高计算效率，可以尝试只选择有限的频带进行延拓计算。在基准面延拓方式上，将原来开发的向下延拓改进为向上延拓，原因有如下两点：一是向下延拓必然要有精确的近地表速度模型，这一点在现场有时很难做到，而向上延拓就可以充填一个比较接近地表速度的常速，这对于基准面校正的效果无疑是有利的；二是西部绝大部分探区的最终基准面定在地表之上，也就是说进行向上的基准面校正是需要的。