高分辨率地震勘探采集技术

在“九五”期间 ,胜利油田开展了高分辨率地震采集技术方法研究 ,取得了较好的研究成果。通过采用地质雷达、双井微测井等新方法 ,形成了一套表层结构调查方法 ;通过研制系列高分辨率激发震源 ,拓宽了地震子波的频带宽度 ,增加了有效波的高频成分 ;通过选择合适的激发参数来抑制虚反射 ,提高了震源能量转换效率 ;通过研究不同检波器类型、检波器埋置方式对地震采集信号的影响 ,采用抗干扰高灵敏度加速度检波器和选择合适的接收因素 ,能够接收宽频带的地震信号 ;通过对干扰波的能量分析 ,认为激发后产生的各种噪声是影响地震记录信噪比的主要原因 ,并提出了在地震波的激发和接收过程中减少噪声和压制干扰波的有效方法 ;通过对地震波基础理论以及地震数据采集技术的研究 ,总结出一套适合于胜利油田探区特点的高分辨率地震勘探野外采集技术方法。应用实例表明 ,在高信噪比的基础上最大限度地拓宽地震采集信号的有效频带 ,使野外采集的地震资料在 2 0 0 0 ms处的反射波主频达到 10 0 Hz以上 ,取得了较好的效果。     

客户定制反射子波的可控震源地震勘探方法

可控震源作为一种对环境友好、使用高效、方便控制的地震波激励源近70年来在油气地震勘探中得到了广泛应用。绿色油气勘探理念、"两宽一高"地震数据采集技术和FWI地震波反演成像技术为可控震源地震勘探带来了新的机遇和新的问题。高密度地震勘探的真正内涵是炮点和炮线密度的提高,若干可控震源同时激发引出的高效采集技术可以对冲巨量炮点激发带来的采集效率降低和成本上升。陆上宽带地震勘探的核心是震源激发且检波器接收到宽带的反射子波,理论上可控震源能提供客户定制的宽带反射子波。实践表明可控震源能够提供低至2～3Hz的地震数据,这为FWI技术的成功应用奠定了数据基础。陆上高精度地震勘探中可控震源技术起到了关键作用。为此,重点讨论与分析了当前可控震源地震勘探面临的问题,包括高效地震数据采集方案、可控震源激发的噪声波场、混叠数据的解混叠、压缩感知理论下的高效采集等问题,并提出了相应的对策。重点阐述了客户定制反射子波的地震勘探理念,提出可控震源地震勘探技术未来发展应注重:①建立可控震源子波设计中扫描信号的单频时长与单频能量之间的关系;②实际地震数据采集过程中应通过自适应地下介质变化反过来优化扫描信号;③采集中尽量使用一组不同的震源组合进行编码扫描;④应在最优化理论控制下,以预定的宽带反射子波作为目标,用接收到的地震反射子波与预定的宽带反射子波之间的差异作为反馈量,修正扫描信号。据此开发出一套高效采集软件控制系统进行最佳高效采集,能够促进可控震源地震勘探技术在石油工业及相关领域的广泛应用。     

常规检波器低频数据的评价与恢复及其在地震成像中的应用

地震波低频成分有助于提高地震反演与成像的分辨率及保真度。因地震震源与检波器响应的频宽限制及噪声影响,常规检波器记录中的低频成分难以被充分利用。通过地震数据低频评价、厘定有效频段,进而补偿并充分利用低频成分,可实现频带拓宽。基于地震记录的信噪比和检波器自然频率,本文将常规地震记录频谱划分为常规段、低频可恢复段和低频不可恢复段三个频率区间,并将低频可恢复频段的下限定义为最低有效频率;根据不同地震仪记录有效低频成分能力的差异,提出了常规检波器低频有效性的功率谱密度比方法;利用有效低频初步评价成果,设计了野外联合采集试验和地震数据低频恢复流程。实际资料试验结果表明：对超低频的远震面波信号,4.5Hz检波器数据拓展至0.04Hz仍具有较高的信噪比;对地震勘探中的井炮地震波信号,常规10Hz检波器数据的有效频带可拓展至2Hz。针对恢复低频后的地震记录进行地震成像和速度建模,得到的叠加剖面与波形反演速度剖面的精度和分辨率都有显著提高。     

五号桩地区滩浅海高精度三维地震采集技术

五号桩地区是胜利油田滩浅海油气勘探的重点老区,增储上产的潜力巨大,但以往地震资料中深层能量弱,信噪比较低,无法满足进一步精细构造解释和油藏描述要求。针对该区复杂的地表和地下特点及难点,基于复杂构造模型正演和叠前成像效果分析,设计论证了适合于该区滩浅海高精度地震采集的观测系统形式,确保了全区陆-滩-海资料的无缝连接采集;通过研究高效激发震源和采用以近地表岩性分层及建模为基础的激发技术,来提高滩涂区域的地震激发效果;通过研究与试验气枪阵列组合参数,优选激发子波特征好、能量强的最佳气枪组合方式和沉枪深度;采用板式长尾锥检波器耦合器,提高滩涂的地震波接收效果;在海上采用高精度检波器二次定位技术和措施,提高水中检波器的定位精度。通过联合应用以上技术方法,在五号桩地区获得了高品质的地震资料,对该资料进行了处理和解释,取得了明显的地质效果。     

单点数字检波器室内组合技术在川西的应用

野外地震资料采集中,检波器的各种组合通常作为压制规则干扰、突出有效信号的重要手段,但野外检波器组合在压制干扰波的同时也压制了有效信号。采用数字单点检波器很容易在室内实现接收道组合,且效果优于野外组合。在理论分析的基础上,针对川西高密度试验线,利用单点多分量数字检波器、5m道距5m线距接收的地震资料z分量进行了室内不同方式的组合试验。研究表明,采用合适的组合方式,在基本不影响资料分辨率的同时,可有效提高数字检波器接收信噪比,达到甚至超过常规模拟检波器接收效果。     

海上地震数据中侧面干扰波的特征与压制方法

在海上地震勘探中,震源激发的地震波遇到起伏不平的海底或海底障碍物会产生侧面干扰波。这种干扰波能量强,分布广,严重影响地震数据的质量,使叠前地表一致性振幅处理、统计子波反褶积、速度分析的精度降低。根据对侧面干扰波特征的分析结果,采用分时分频噪声检测与压制方法和局域FK滤波方法压制此类干扰波;在压制噪声的同时,通过精细分析和迭代选择参数,较好地保持了地震信号的相对振幅关系,取得了预期的效果。     

延迟震源技术在三维高分辨率地震勘探中的应用

探讨了延迟爆炸震源技术,设计了延迟震源柱的制作方法,进行了野外点试验和束线试验,对比分析了延迟炸药震源和普通炸药震源所获得的地震资料在频率和能量方面的特征。延迟炸药震源具有丰富的高频成分,其地震波具有较强的下传能力,能提高中深层反射波能量。除垂直向下方向和其附近方向以外的其它方向特别是向上方向和水平方向,由于每个小炸药包爆炸所产生的地震波相位等不一致,所产生的面波等干扰波能量均相互削弱。延迟炸药震源地震剖面各目的层反射波稳定且连续性好．反射特征清楚。断点清晰,说明了延迟炸药震源是一种较好的地震激发震源。在官1井区三维高分辨率地震勘探中采用了这一新技术,获得了好的高分辨率地震资料。     

地震资料采集中的最大干扰距离计算

在2个或2个以上的地震队同时在一个地区进行野外地震资料采集的情况下，一个地震队所激发的地震波往往会干扰另一个地震队所接收的地震信息。这就引出一个最大干扰距离的概念，即一个地震队激发的地震波能量不被另一个地震队所接收的最短距离。很明显，最大干扰距离与震源类型和激发条件有关。讨论了最大干扰距离计算的方法原理，即利用实际地震资料，计算炮记录各道的均方根振幅，利用幂函数拟合得到振幅随炮检距变化的衰减曲线，结合背景噪声记录的均方根振幅，求出最大干扰距离，在伊朗AMK工区的三维地震勘探中。中国和伊朗的2个地震队同时在这一区域进行地震资料采集工作，为了避免出现相互干扰的情况，利用上述方法分别计算了炸药震源和可控震源的最大干扰距离，并进行了采集试验。结果表明，当2个队施工的距离大于最大干扰距离时，同时进行资料采集不会产生相互干扰，由此说明以上方法是合理可行的。     

基于检波器三维矢量组合的抽油机噪声压制方法研究

抽油机噪声是老油区二次地震资料采集中遇到的主要干扰之一,其对地震资料的信噪比有较大的影响。目前在野外采集过程中通过检波器组合压制抽油机噪声是最好的解决方法。通过方形阵列记录抽油机噪声,并分析抽油机噪声的波场特征,认为抽油机噪声主要沿地面传播,随传播距离的增大而快速衰减,频率成分也较单一。基于抽油机噪声的特点,在已知检波器二维线性组合频率方向特性的基础上,研究了检波器三维矢量组合的频率方向特性。以方形阵列采集的数据为基础,对比了不同三维矢量组合方式压制抽油机噪声的效果。优选出了合适的检波器组合方式并应用于胜利油田CH地区实际地震资料采集,采集的资料信噪比有明显提高。     

地震检波器抗干扰性能研究

提高地震采集数据的高分辨率，得到延迟度尽量小的子波，并将地震波中有效信号从其它干扰信号中分离出来是地震勘探要解决的基本问题。文章从接收地震信号的检波器出发，来提高检波器的灵敏度及抗干扰能力，以此来提高地震资料分辨率。     

可控震源高分辨率地震勘探采集技术——以莫桑比克2005年项目为例

 本文以2005年莫桑比克可控震源高分辨率地震采集项目为例，介绍了可控震源高分辨率勘探的施工方法及质量保证措施。施工方法包括环境噪声测试、基本参数的确定、震源参数的确定几个环节，震源参数的确定是其中的关键环节。文中针对工区西部、北部、东部表层地质条件的差异，进行了详细的点、段试验，确定了扫描频率、扫描长度、扫描次数、驱动幅度、扫描信号斜坡以及仪器前放增益等震源参数。质量保证措施包括野外和室内两个环节，野外环节是其中的重要环节，包括检波点和炮点点点实测、保证检波器的接收质量、降低震源相关干扰、加强仪器现场质量监控几个方面。文中方法对国内可控震源高分辨率勘探有一定的借鉴意义。     

单道接收地震资料的室内组合方法

为了压制规则干扰,突出有效信号,野外地震资料采集通常使用各种类型的检波器组合模式。但由于地震仪带道能力增强,排列长度加长,使地震有效波视速度在远道减小,并受到不同程度的检波器组合压制,尤其是对高频有效信号的压制更为严重。由于数字检波器采取单道接收,因此易于在室内实现接收道组合。与野外检波器组合相比,室内组合具有其独特的优势。文中根据野外检波器组合的特点,对同口工区数字检波器单道(5m道距)接收、室内组合的资料分析后认为:①不同干扰波在时间域及频率域有着不同的分布特征,小道距有利于干扰波的分离和压制,大道距使信、噪分离困难。②接收道组合必须满足最大空间采样条件,并考虑有效波道间时差的影响,在保证记录到的有效波品质不降低的情况下最大程度地压制干扰波;单纯靠检波器组合压制面波是不完善的,要综合考虑各种因素。③在进行接收道组合时,对资料要进行严格的去相干噪声处理、道间振幅和相位的差异调整以及道间时差的校正等。     

碳酸盐岩表层结构对地震波能量的影响

为研究在层状结构表层激发时地震波能量及频率的变化规律,进行了激发物理模拟试验,认为：当岩石表层结构存在薄互层时,将对某些频率成分产生调谐放大作用,如果适合爆破地震勘探的频率成分在这些放大的频率范围内,则该表层结构的地震地质条件较好,可得到能量较强的地震信号。为了研究灰岩裸露区复杂的地表接收条件对地震波能量的影响,进行了灰岩表层结构接收试验,认为：①爆炸应力波的主要能量集中在几千至上万赫兹频率范围内,应力波的高频部分迅速衰减,而占其中份额很少的低频信号被接收;②地表地层在炸药爆炸的激励作用下产生相应的低频振幅响应,它和应力波混合在一起,成为地震激发的地震子波,灰岩地层由于岩层厚度和岩石密度大,导致地震子波能量弱,因此在碳酸盐岩中采集到的地震波能量较弱;③在灰岩裸露地区,岩石表层条件一致性很差,导致爆炸反射波的振幅、频率和相位产生很大差异,增加了在碳酸盐岩地区爆炸地震勘探采集技术的复杂性。研究成果对碳酸盐岩介质中油气资源勘探、开发的震源设计具有借鉴意义。     

接收宽频地震信号的涡流检波器的选用方法

无论高分辨率地震勘探,还是高精度、高密度地震勘探,都要求野外资料采集环节接收到宽频带的地震信号.在资料采集过程中,检波器类型和信号传输方式对地震资料的品质影响很大,它直接关系到地震勘探的成效.本文从高精度地震勘探的需求出发,通过地震信号的特征和传输方式、数字检波器的性能、地震仪器记录特点及野外试验资料的综合分析,阐述了检波器与地震仪器记录方式之间的匹配关系,给出了涡流数字检波器对中高频弱小地震信号的良好记录效果,指出了在高密度地震勘探中,采用涡流数字检波器接收宽频地震信号是一个较好的选择.     

震源延迟叠加技术及应用效果

延迟叠加爆炸是针对高分辨率和深层地震勘探而提出来的一种激发方式。这种激发方式能在保证地震分辨率的前提下有效提高地震波能量 ,在地震波的入射角范围内 ,有效克服非球形炸药激发引起的地震波传播的方向性。应用弹性波动力学对多级延迟爆炸进行理论研究 ,结合实际试验资料 ,研究了延迟爆炸情况下激发参数对地震波能量、主频、频宽等的影响。从几何地震学出发 ,分析了不同时间激发的地震波在地下空间中的干涉情况 ,对其能量传播的方向性进行了研究。理论分析和试验效果表明 ,延迟叠加震源与相同药量的普通震源相比 ,激发地震波的主频高 ,频带宽 ,增强了下传能量 ,降低了次生干扰 ,在高分辨率和深层地震勘探中具有明显的优势。     

基于相控理论的炮点组合设计技术

在复杂地表区地震勘探中,广泛应用炮点组合激发消除干扰,提高单炮记录的品质。二维相控震源的排列长度和三维相控震源的组合面积决定了定向地震波束的宽度,即地震波能量的定向聚焦状态。本文借用军工领域的相控理论,通过组合激发的时间或深度控制实现相位组合控制,设计合理的组合激发模式,将发散传播的地震波集中于某个方向,即激发定向地震波束,使观测系统接收的反射信号增强,所采集资料的信噪比提高,从而有效地改善了地震勘探效果。     

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垂直地震剖面法(简称VSP)是一种积分式地震测井方法。该方法在井下使用一个有推靠装置的三分量检波器,记录地面震源激发的地震波。这是一种在实际介质内部研究地震波场和波传播过程的有效方法。目前VSP已成为地震勘探中提高精度和分辨力的重要手段之一。根据上级按“七·五”科技攻关项目下达我处“VSP地质应用研究”的任务,我处于1986年组建了VSP课题组,1987年3月组成了VSP野外数据采集队,并开始了试验、研究工作。通过3年的工作,采集     

高精度地震勘探采集技术探讨

针对目前高精度地震勘探采集中存在的问题，本文重点从激发、接收、噪声和覆盖次数等方面进行了分析探讨，提出了一些新的认识和建议：①激发耦合问题不要过分强调炸药爆速，要分析围岩介质的特性；②激发井深要从定性的确定方法提高到定量的方法上来；③慎用自然频率较高的检波器，它不仅从根本上丢失了低频段的地震信号，同时对高频信号没有任何改善，反而较大程度地改造了地震信号；④检波器置于井中接收的做法使接收环境和波场变得复杂，最好还是将检波器近地表埋实即可；⑤检波器集中组装、单点接收的做法降低了耦合谐振频率．失去了一次压噪机会，既不利于提高分辨率，又不利于提高信噪比；⑥小面积组合可以有针对性地压制高频段噪声，拓宽优势频带；⑦覆盖次数的选择既要考虑信噪比又要考虑分辨率，同时还要考虑经济效益，在三者之间求平衡。     

焉耆盆地宝北地区高分辨率地震采集技术

通过焉耆盆地宝北地区高分辨率地震采集试验和科学论证，总结出一套适合该地区的地震勘探采集方法：①采用双井微测井技术查明虚反射界面，进而确定合适的激发井深；②采用小基线距、小组内距接收和适当小药量激发可有效地提高地震资料的分辨率；③采用自然频率相对较高和高灵敏度加速度检波器；④适当深埋检波器(埋深50～60cm)，改善排列噪声环境，尽量减少与地表有关的噪声；⑤正确选择观测系统和仪器因素。采用上述采集方法，主要勘探目的层反射的视主频达到60～80Hz；与以往常规地震剖面相比，分辨率提高了2～3倍；断层、地层尖灭、不整合等地质现象更加清楚。     

海洋宽频带地震勘探技术新进展

海洋宽频带地震采集和处理技术在近年取得了长足进展。在激发和接收阶段,为了有效降低鬼波对地震波中低频和高频段有效波的影响,拓宽地震数据频带,人们开发出上下源或多层震源延迟激发技术和上下缆、变深度拖缆、双检电缆等采集技术,这些新技术的应用,提高了地震原始数据的分辨率和信噪比,为提高地震数据的成像与反演处理精度奠定了良好的基础。