三维地震勘探及垂直地震剖面法(9学时).pdf

106 第五章三维地震勘探及垂直地震剖面法（9 学时）三维地震技术的兴起是在70 年代末，正值世界范围内出现石油供应紧张的尖锐矛盾时期，当时由于二维地震方法的局限性，即使仅复加密测浅、增加覆盖次数，也难于查明较复杂的油气田地地质问题因此，钻探成功率很低，或本人幅度上升在这种形势下，已经从试验阶段发展到理论与实践都较成熟的三维地震技术得到了迅速发展与此同时，适应于三维地震勘探的技术设备——多道数字仪和大型数字处理计算机的发展，也为三维地震技术的发展创造了必要条件从此以后，地震勘探技术进入了一个全新的水平由于三维地震具有高密度，三维空间成像归位以及多种灵活的显示方式寻优点因此，外已卓有成效地用于查明各种复杂地质结构和陷蔽油气芷地震勘探的目的是通过地震观测获取反映地下界面真实位置和地下岩性、物性等地质信息然而，二维地震观测只能获取反映（x,t）平面内的地质信息即使在实际生产中，二维观测有时也在地表按面积布置测线，但每一条测线都是按二维采集数据并按二维偏移处理由于二维偏移是沿着测线的视倾角方向进行的，偏移结果不完全，也不准确，尤其对于地下复杂的地质构造进行二维地震勘探二维归位处理就不能反映地下界面的真实产状。

三维地震采集的数据是一个三维数据体（x,yct,A ） ，三维偏移是□□进行的，各点都是按照它们真倾角方向偏移因此可以回到它们各自的□□位置上去三维偏移的结果与真深度是一致的在国外，自1974 年 W.S.FRENCH 用三维模型实验有为地证明了“只有□□”观点和方法研究地下三维问题，才能得出对于地质结构的全面正确认识，这一著名的模型试验结果引起了地震界同行们的广泛重视，从而开始三维地震技术的理论到实践的不断探索历程此后，美国地球物理服务公司（GSI） 、西方地球物理服务公司、西德普拉克拉塞兹其斯（Prakla-seismos）地球物理公司、普劳塞路（Proussag）石油天然气公司等为解决复杂地震地质条件下的构造问题，首先开展了三维地震工作，采用这种技术公司还有埃克森、阿莫科、壳牌、德士古和黑西哥国家石油公司等，经过近十年的努力，大量的实例证明，三维地震在解决复杂地质问题以及在油气回开发的作用，无一便外地都收到了二维地震无法比拟的地质效果和经济效益三维地震勘探与二维地震勘探相比有以下几方面的优越性1、 三维数据采集不存在二维数据采集时来自非射线平面内的侧面反射波2、 三维采集的数据按三维空间成象处理，可以真实地确定反射界面的空间位置。

3、 三维观测可以避开地形、地物的障碍，对地表条件适应性很强4、 三维观测可对□□有更大的保真度，相位数据更齐全，便于研究地层的岩性5、 三维地震勘探资料的完整统一性及显示技术的现代化，更便于人工联机解释例如：美国在墨西哥湾近海所作的28 个区块的三维地震工作，总投资1500 万美元，相当于钻研 3-5 口井的费用美国加利福尼亚州费布霍克气田、由于地面为果园，二维无法施工， 而三维对于复杂的地表条件，炮点和接收点线的布置有很大的灵活性，采用公路、大路、小路布置闭合圈观测，发现了 30.2km2储呈为 1 亿立方米的气田等等由于三维地震勘探效果显著，近八年国外三维地震技术的发展极为迅速，国内也取得了一步107 成功第一节三维地震勘探的基本原理当前三维地震勘探是用反射波法进行的二维反射波存在基本原理上有许多相似之处，二者所不同的是三维地震彩高密度的、各种形式的面积观测系统所以三维地地震又叫面积观测法，下面简单介绍面积观测系统的反射波时距图一、面积测量系统反射波时距图根据物理地震学的原理，地震波从泡点O 激发后，以球面波方式向下传播，碰到反射界面后，根据惠更斯原理可以把反射界面上每一个点看作是一个新震源。

再从新震源发出一系列小的球面波，向四面八方传播开来，对地面某个接收点来产，它所接收的反射波就是一系列来自反射界面的波的总和我们可以研究地下任意点P 所产生的波在地面上分布的情况设在地面M 上布置 n 条测线，用普通排列接收地一任意绕射源P 的反射设线路为nxy, 如果在 n 测线上的 Oi 点放炮， s 点接收，则来自 P 点绕射波时间t，是由 Oi 到 P 的路径 r1及 P 点到 S 点的路么径 r2所决定，若Oi 点和 S 点都在大地水准面上，即Z=0，H 为绕射点的深度由 Oi 到 P 点的路径 r1= 由 P 点到 S 点的路径 r1= P 点绕射波到达时间为：t= 为了书写方便，将Xi 写成 X 则 t= 由此可见，面积测量反射及时距图为极小点在P 的旋转双曲面二、折曲测线观测系统反射波时距图有的地区由于地表条件受限制，为了完成地震勘探任务，往往把测线布成折曲测线， 波状测线及环形测线这类测线的基础是弯曲测线，弯曲测线的时距方程为：t= v122)2(lH+22)1(vtol—炮检距若已知激发点Oi 及接收点 S 的平面坐标则l=22)()(isiyyxxst=222 2)()( vyyxxtisis oxi,yi ——激发点Oi 的纵、横坐标xs,ys——按收点S 的纵、横坐标由上式可见， 弯曲测线反射波时距曲 线是一条与激发和接收点的平面坐标有关的，复杂的空间曲线，不管曲线多么复杂，只要能用数学方式模拟，就可通过方程的方法把反射界面研究下来。

三、共反射面元√H2+（Xs-Xp）2+(n△y-yp)2√H2+（Xi-Xp）2+(n△y-yp)2r1+r2 V1 V+=H2+(Xs-Xp)2+( n△y-yn)2√√H2+（X s-Xp）2+(n△y-yp)2 +√to2( )2+Xi2 (n△y)2V2Oi(xi, nΔ y,O) Oi(xi, nΔ y,O) O 测线n测线nΔy yp xpM r1r2108 面积测量和折曲测线观测系统的三维多次覆盖技术不能严格遵守共反射点叠加的定义，必须给予新的含义， 实际的共反射点道集随着测线的改变或测线弯曲会有一定的离散，围绕着理论共反射点位置的这些实际的地下共反射点道集，称为“共反射面元” “共反射面”叠加，是指“共反谢面无”道集内各反射点信号的叠加，叠加结果应该象来自同一反射点那样使信号得到加强共反射面元的大小可以限定，一般取小于接收点距之半为共反射面无的线性长度2xD共反射面元的密度其方向一般沿着构造走向故DxD凡满足两式的就可属于“共反射面元”道这些道的集合构成共反射面元道集另外，“共反射面元”道集内的各道还需要一个附加条件，即它们之间的最大时差tmax 不得超过1/4~1/6 周期，这样才能保证达到同相叠加即：)sin(sin)sin(sin12222 maxyxyyxxDPvt6141maxt周期。

DX，Dy——共反射面元的边长Φx, Φy——反射界面沿x,y 轴方向的倾角，凡满足时间与空间条件的地震道无疑可以叠加 在一起，使反射波加强第二节三维地震野外数据采集三维地震野外数据采集是一种面积接收技术其观测系统的设计及参数的选择都要考虑三维特性因此，三维数据采集比二维复杂，质量要求也高，需要进行理论模型试验，并结合野外试验选择合适的参数和方法一、三维地震工区的确定主要是根据地下地震、地质条件和地面地形地貌条件，并以前者为主，工区的观测面积要根据构造的大小，目的层的深度和倾角走向来决定决定工区观测范围时还要考虑需要满足，覆盖的次数的地下范围和偏移前后数据上有空间的不同1、地下满足覆盖面积的确定 地下满覆盖面积（即地下勘探面积）可预先根据有利地区的范围，在以往的二维构造图上粗略确定， 然后考虑降低勘探成本，工作规化整齐等因素，最后确定地下满覆盖面积2、偏移范围的确定 地下满覆盖面积初步确定后，应考虑各目的层由于向工区外倾斜的倾角引起地面接收范围的扩大这个扩大的范围→偏移范围（即四周镶边的宽度） ，偏移范围也可以理解为倾斜地层（反射同相轴）左偏移处理中使其恢复到正确的地下位置所应移动的水平距离。

对于一个倾斜反射同相轴进行偏移时的最大不平距离M si n2tovMΦ——最深目的层的最大倾角 根据此公式计算出探区四周应偏移的范围3、地面施工范围的确定地下勘探面积和偏移范围确定后，地面施工范围S 由下式计算：S=[Lx+Mx+L1x+L2x][Ly+My+L1y+L2y] ффM v 2 toMy2My1Mx2Mx1I 区四周镶边宽度109 式中 Lx,,Ly ——地下勘探面积的长和宽Mx—x 方向两个界最深目的的层的偏移距离（镶边宽度）之和Mx=Mx1+Mx2 My—y 方向两个界最深目的的层的偏移距离（镶边宽度）之和My=My1+My2 L1x,L2x—沿 x 方向两端时附加段长度L1y,L2y—沿 x 方向两端时附加段长度式中)4()2()2()2()3(2)1() 1(2) 1(min 2min 2min 1min 1sysxsyysxxyyyLxxxLyynLxxnLnx—沿 x 方向（纵向）叠加次数xs→炮点距x—最大泡检距xmin—最小炮检距（偏移距）ny—沿 y 方向（横向）叠加次数ys—横向排列线站Y—横向最大炮检距（最大外纵距）ymin—横向最小炮检距（最小非纵距）] 炮点在接收浅范围以外的三维观测系统采用（3）式计算附加段长度炮点在接收浅范围以内的三维观测系统采用（4）式计算附加段长度二、三维地震观测系统三维数据采集中观测系统的类型和参数设计非常重要，它关系到整个数据采集的质量。

因此在设计时，应根据地质任务要求，综合考虑地形、地物、交通条件以及装备等各种因素，选择最优化参数来合理设计观测系统一） 观测系统的设计原则1、 在一个共炮点道集式一个共cop 道集内地震道应均匀分布即，炮点距、道间距一般均匀分布，布保证同时勘探浅、中、深各目的层即能取得各反射层的有用反射波信息，又能用来进行速度分析2、 在一 cop 道集内各炮检距连线的方位方向应当尽可能比较均匀地分布在中心点的360°的方位上如果纪念品某一方向特别密集，三维的优点不能发挥3、 地下各点的覆盖参数应尽可能相同，保证叠加参数相同 均匀的覆盖参数是保证反射记录振幅均匀，频率均匀的前提， 从而保证地震记录特征稳定，便于岩性、岩相研究二） 观测系统的类型与选择规则型：地面施工条件好，无施工障碍的地区不规则型：地面施工条件不好，有施工障碍的山区、水泡等规则型观测系统：泡点和检波点按一定的规律有规则的分布，我们介绍几种基本的和△△△△△△△△33 33 3333Cop 点图 5.2.3 ×××110 常用的1）十字型观测系统由此衍生成L 型、T 型这类观测系统可将地下网格面积分布在需要勘探的地区，哪湖泊、村镇等在进行小面积三维观测时，用多道仪器，多个炮点即可完成野外采集。

施工时，接收点排列不动，炮点沿炮线逐点激发缺点是：单次覆盖地下覆盖面积yxRsyxRs)1)(1( 41)1(21)1(21（2）组合型观测系统从炮点和接收点分布关系上，可基本分为垂直型、平行型和斜交型三类1）垂直型观测系统 该系统一般由十字型观测系统组合或衍生而来，主要有直式栅状系统和地震浅速观测系统可作为小面积三维观测网，将下网格面积颁在需要勘探的地区地震浅束观测系统是目前三维地震大面积施工中最常用的类型，该系统是由多条平等的接收排列和垂直的炮点排列组成其基本的形式如下：野外观测时， 一排炮点逐点激发后，炮点 排列和接收排列同时沿前进方向滚动，再进行下一排炮点的激发， 直到完成整条线束面积，然后垂直于原滚动方向整个移动炮点排列及接收排列， 重复以上步骤进行第二束线、第三束线 ,, 的施工直至完成整个探区，面积的观测四线六炮中点放炮，地震浅束观测系统××× ××× × ×o o o o o o o o o o o L 型○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○××× ××× × ×宽十字型×××××3× × × × ×○○○○○○○○T 。