三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)方法探討

周士前 (中國(guó)石化地球物理勘探公司華東分公司 210009)

前言

隨著勘探開(kāi)發(fā)日益向精細(xì)化發(fā)展,油氣勘探合的重點(diǎn)已逐漸轉(zhuǎn)向小幅度構(gòu)造油氣藏、地層油氣藏和巖性油氣藏。窄方位角勘探面對(duì)這樣的勘探任務(wù)已經(jīng)有些力不從心,于是萬(wàn)道地震儀應(yīng)運(yùn)而生.。客觀需求、萬(wàn)道地震儀和數(shù)字檢波器的應(yīng)用以及小空間采集技術(shù)的出現(xiàn)，都為采用寬方位角觀測(cè)方式地震勘探創(chuàng)造了客觀條件。

1 寬方位角理論分析

1)寬方位角采集進(jìn)行全方位觀測(cè),可增加采集照明度,獲得較完整的地震波場(chǎng);

2)寬方位角采集可研究振幅隨炮檢距和方位角的變化、地層速度隨方位角的變化,增強(qiáng)了識(shí)別斷層、裂隙和地層巖性變化的能力;

3)炮檢對(duì)的三維疊前成像軌跡是橢球,寬方位角具有更高的陡傾角成像能力和較豐富的振幅成像信息;

4)寬方位角地震還有利于壓制近地表散射干擾,提高地震資料信噪比、分辨率和保真度。

寬方位采集畢竟成本較高,并不是每一個(gè)地方都適合,真正需要做寬方位角采集的是地質(zhì)前景看好、地層油氣裂縫比較發(fā)育或巖性變化比較大的地區(qū)。利用好寬方位角覆蓋對(duì)縱波地震數(shù)據(jù)檢測(cè)垂直的或高角度裂縫的空間定向具有優(yōu)越性，從而可提高資料解釋結(jié)果的精度。

三維寬方位角觀測(cè)系統(tǒng)定義為橫縱比大于0.5,橫縱比為最大非縱炮檢距與最大縱向炮檢距之比。當(dāng)橫縱比等于1時(shí)，在最大縱向炮檢距以內(nèi)的炮檢距方位角在0-360度均有分布；大于最大縱向炮檢距的炮檢距方位角隨炮檢距值增大而變窄。所以在寬方位三維設(shè)計(jì)時(shí)，最大縱向炮檢距要滿足主要目的層勘探的需要。

2 三維地震寬方位角觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)事例分析

（1）三種觀測(cè)系統(tǒng)方案對(duì)比分析

＞基本論證參數(shù)

＞方案一：觀測(cè)系統(tǒng)：24L9S216T正交中間激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)（圖1）

＞方案二：觀測(cè)系統(tǒng)：18L12S216T正交中間激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)（圖 2）

＞方案三：觀測(cè)系統(tǒng)：18L12S192T63o靜態(tài)斜交中間激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)（圖3）

對(duì)上述三種方案進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：方案一,方位角最寬、炮檢距分布最合理，覆蓋次數(shù)高達(dá)144次，縱橫向覆蓋次數(shù)均為12；方案二比方案三炮檢距分布合理些，較大炮檢距（5000m以上）要多些（見(jiàn)圖 4）。

以上三種觀測(cè)系統(tǒng)橫縱比等于1時(shí)，不大于最大縱向炮檢距的炮檢距方位角在各個(gè)方位均有分布。方位角間距大小（方位角密度），取決于空間采樣密度，即由道距、檢波線距、炮點(diǎn)距、炮線距。方案一接收線距小于其他兩種，其采樣密度較高，方位角分布最好，但經(jīng)濟(jì)成本很高

若把炮檢距當(dāng)矢量看，炮檢距值為其模，方位角為方向。以每種方案的觀測(cè)系統(tǒng)模版將分別產(chǎn)生不同的跑檢距矢量：方案一有216*24*9=46656個(gè)；方案二有216*18*12=46656個(gè)；方案三有192*18*12=41472個(gè)。束狀觀測(cè)系統(tǒng)由模板分沿縱向和橫向規(guī)則滾動(dòng)，使得這些炮檢距矢量在以炮線距和束線滾動(dòng)距為邊長(zhǎng)的矩形為周期規(guī)則分布。在矢量范圍一定的情況下，周期越小，單位面元矢量密度（等于覆蓋次數(shù)）越大，炮檢距及方位角變化間距越小，分布越均勻。方案一和方案二模板產(chǎn)生的矢量個(gè)數(shù)、矢量范圍相同，方案一的周期18*18=324（面元個(gè)數(shù)）小于方案二18*24=432，方案一要好于方案二。綜合比較方案二略好于方案三。

（2）同種觀測(cè)系統(tǒng)不同排列方式分析

方案一和方案二還可以有以下幾種形式，下面以方案二為例分析。

＞動(dòng)態(tài)斜交式

炮線與檢波線斜交，接收排列隨炮點(diǎn)移動(dòng)。對(duì)于每一炮，接收排列同正交觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)炮點(diǎn)相同。見(jiàn)圖5。

＞奇偶式

將原來(lái)一條炮線拆成兩條炮線，炮點(diǎn)距100m，炮線距是200m或250m，兩條炮線首炮點(diǎn)沿炮線錯(cuò)開(kāi)50 m，接收排列隨炮線移動(dòng)。見(jiàn)圖6

＞磚墻式

將每下一束線炮排沿檢波線移動(dòng)一個(gè)道距，排列片也對(duì)應(yīng)移動(dòng)。見(jiàn)圖7

斜交式炮線與檢波線夾角不限于45o；奇偶式也可以拆成更多炮線，當(dāng)線數(shù)達(dá)到一定值變成45o斜交式；磚強(qiáng)式相鄰束線炮排也可沿檢波線移動(dòng)幾道。這樣一來(lái)炮檢關(guān)系可以組成很多樣式。但無(wú)論是什么模板圖形，所產(chǎn)生的炮檢距矢量個(gè)數(shù)同于正交模板，總的方位角范圍、炮檢距范圍不變，只是方位角、炮檢距空間分布有所變化。

3 分析結(jié)論

通過(guò)上述分析，在同一觀測(cè)系統(tǒng)下，如果只是炮點(diǎn)沿縱向移動(dòng),炮檢距矢量橫向分量沒(méi)有變化,縱向分量移動(dòng),改變了炮檢距、方位角分布。奇偶式排列形式同一INLINE方向面元線對(duì)應(yīng)的相鄰炮點(diǎn)間距與正交式相同（450M）；斜交式和磚墻式排列形式同一面元線對(duì)應(yīng)的相鄰炮點(diǎn)間距分別是150M、50M；奇偶式INLINE方向面元線炮檢距縱向分量分布和正交式一樣；磚墻式分布最均勻，斜交次之。正交式沿CROSSLINE方向炮點(diǎn)沒(méi)有錯(cuò)開(kāi)，磚墻式相鄰束線錯(cuò)開(kāi)，奇偶式炮點(diǎn)奇偶錯(cuò)開(kāi)，斜交式相鄰炮點(diǎn)均錯(cuò)開(kāi)。

因此，從上述四種排列方式CROSSLINE方向面元線炮檢距分布來(lái)看，正交、磚墻、奇偶、斜交在寬方位角觀測(cè)系統(tǒng)下依此漸好。磚墻式和斜交式各有優(yōu)點(diǎn)。

綜合兩種排列方式可生成如下的排列組合方式，見(jiàn)圖8。