全方位高密度单点接收地震采集技术

近年来,为满足小断距、低幅度构造和薄互储层勘探对地震成像精度及分辨率的要求,宽方位、高密度地震勘探采集技术得到持续的攻关。宽方位地震资料为不同角度的储层研究提供了可能,缩小面元尺寸、加密空间和时间域的数据采集密度,增加了目的层的有效覆盖次数,在提高资料信噪比的基础上提高地震资料的纵横向分辨率。在对信噪比、分辨率和空间采样等几个关键因素分析的基础上,论述了全方位高密度三维观测系统设计方法。对单点与组合检波器接收的优缺点、综合效果与效率进行了分析：长期以来,为抵抗噪音、提高地震能量和信噪比,地震采集接收技术研究侧重于组内距、组合基距、组合图形的比较。组合接收虽然提高了地震原始资料的信噪比,但造成的地震波失真也较大。而单点接收的地震波动态范围更大、频带范围更宽、地震分辨率也较高,适合高密度、小面元目标勘探的精细成像,并且可以通过高覆盖次数提高信噪比。大港油田于2014-2015年部署了针对致密储层的全方位、高密度单点接收采集试验,观测系统采用了10 m×10 m的面元、横纵比为1.0、炮道密度达到361万道,获得了高密度地震资料满覆盖面积56 km²。通过与常规三维地震资料的对比,展示了全方位高密度单点采集地震资料在薄互储层研究、致密储层各向异性分析等方面的潜力。     

三维观测系统参数的退化性处理试验

地震观测系统参数对资料处理的结果和解释精度有很大的影响,而往往由于客观条件的限制以及对地下地质特征认识的不足,有些采集参数不能满足资料处理和解释的要求。利用新疆准噶尔盆地的一块高分辨率三维地震资料,进行了面元、炮数和排列长度等采集参数“退化性”处理试验,探讨了由于这些参数的改变对最终叠加剖面产生的影响。通过对试验结果的分析发现：①面元大小的改变会造成覆盖次数降低,影响叠加剖面的信噪比和分辨率；②激发炮数的减少,会造成覆盖次数降低,影响叠加剖面的信噪比,同时由于炮检距的分布发生了变化,使浅层反射信息的接收受到了影响；③排列长度的改变使炮检距发生了变化,对地震反射的能量会造成一定影响,同时还会影响速度分析的精度。     

三维三分量地震勘探观测系统设计方法

在地震勘察中，观测系统设计至关重要，本文针对转换波传播的特点，介绍了转换波最小炮检距、最大 检距和道间距的确定方法，采用常规面元尺寸对转换波覆盖次数进行了计算、分析，结果表明常规纵波面元尺寸不适合转换波，转换波面元尺寸与速度比值有关，通过分析发现，转换波覆盖次数的均匀性还受到炮点与检波点相对位置关系的影响，炮点位于接收线束两端时的覆盖次数要比炮点位于接收线束中间的覆盖次数更为均匀，在观测系统设计过程中还要考虑方位角、炮检距等分布规律的影响。     

塔河油田高精度三维地震采集参数优化研究

塔河油田以奥陶系缝洞型储层为主,高精度三维地震勘探技术是提高该区小尺度缝洞体识别能力的重要手段。通过采集参数优化来降低高精度三维勘探成本,对于塔河油田勘探开发具有非常重要的意义。利用塔河油田现有高精度三维采集试验区采用可细分面元观测系统采集的资料,进行观测系统退化试验,按照相同面元尺寸不同覆盖次数、相同覆盖次数不同面元尺寸,将原始观测系统退化成若干子观测系统,分别抽取相应的资料进行叠加、叠后偏移和叠前偏移处理,从信噪比、分辨率、"串珠"反射数量与清晰度以及河道刻画等方面对不同子观测系统资料的处理结果进行评价。综合勘探成本与奥陶系缝洞型储层的预测识别能力之间的关系,提出了该区高精度三维地震勘探的关键采集参数建议,给出了应用该建议参数采集的相邻区块资料与试验区资料的效果对比。     

炮检距对地震分辨率影响的研究

在多次覆盖水平叠加处理中，因为不同炮检距道的垂向分辨率不同，使得动校拉伸后地震剖面的垂向分辨率降低。为此，分析了炮检距对地震垂向分辨率的影响，并从惠更斯原理出发，推导了炮检距与地震横向分辨率的关系式，讨论了炮检距对地震横向分辨率的影响。通过对实际地震资料的处理和分析，揭示了不同炮检距道的地震信息所存在的差异，解释了造成这种差异的原因，指出了在高分辨率地震采集设计时应考虑的问题，给出了消除炮检距对地震分辨率影响的方法。     

海上三维地震资料处理面元覆盖均化技术

问题的提出由于海上三维地震采集中的种种问题和特殊性,使得三维面元覆盖存在着不均匀性。所谓不均匀性就是各种炮检距道道数不等,有的炮检距道道数为零(也就是缺失了这些炮检距道)有的炮检距道道数为1或大于1。这种面元的不均匀性,特别是在缺失某些炮检距道的情况下,就会导致叠加剖面质量降低。为了提高海上三维地震资料处理质量,必须使三维面元覆盖尽可能均匀化。本文基于从附近面元借用所需炮检距道的思路出发,提出了海上三维面元覆盖均化的方法,并分析了面元覆盖均化处理的效果。     

三维观测系统与采集脚印

 产生采集脚印的因素分为非观测系统和观测系统两类。本文从炮检距分布和叠加组合响应分析入手，讨论了由观测系统因素形成采集脚印的机制及消除对策，并得出以下认识：①在相近的覆盖次数下，即使双奇偶观测系统相邻面元炮检距分布不均匀，其叠加组合响应效果还是明显优于常规观测系统。②随着面元尺寸的增加、面元内覆盖次数提高及采样间距减小，双奇偶观测系统时间切片上的采集脚印现象逐渐减弱。炮检距分布均匀的常规观测系统的叠加组合响应极差，噪声泄漏严重，致使以含有噪声干扰的实际二维CMP道集为输入数据的叠加响应时间切片上出现了严重的采集脚印。③在低覆盖次数观测时，在高信噪比地区由于随机干扰较弱，宜采用炮检距规则分布的观测系统（此时叠加组合响应曲线上极大值呈周期性分布，压制源致线性噪声的效果要优于压制随机噪声）；在低信噪比地区宜采用炮检距不规则分布的观测系统（此时叠加组合响应呈随机分布，且极大值较小，有利于压制源致线性噪声和随机噪声）。     

炮检距属性的非均匀性系数分析

三维地震观测系统中炮检距均匀分布一直是野外地震采集设计的目标,炮检距分布对速度分析和叠加成像精度都有很大影响。目前人们对三维地震观测系统属性进行定性分析和评价的主要手段是炮检距分布属性图。本文将炮检距分布与覆盖次数和最大炮检距联系起来,提出了定量化分析公式和非均匀性系数的新概念,用以描述每一个面元炮检距分布的均匀性状况。通过对四种不同类型束状观测系统和四种不同横纵比正交观测系统的炮检距非均匀性系数分析,定量地推断出炮检距相对最为均匀的观测系统,为地震勘探观测系统设计中炮检距均匀分布评价提供了新的方法和手段。     

碳酸盐岩溶洞发育区高精度地震勘探效果

 文重点研究了碳酸盐岩岩溶储层的地震波场特征。首先从靶区的地震地质条件出发，分析了前期地震采集所存在的问题，即采集面元大、信噪比低、地震资料品质不高。针对溶洞引起的绕射地震波运动学和动力学特征，分析了不同面元大小、不同接收点距溶洞绕射地震波场成像差异。提出了小道距、宽方位观测是研究溶洞储层的有效采集方法，叠前成像是研究溶洞储层的必要处理手段。     

准噶尔盆地沙窝地高精度三维地震采集参数设计与论证

高精度地震勘探对地震采集参数和观测系统的要求较高，通过地震勘探设计与评价技术（SED）可以给出适合研究区地震地质条件的采集参数，以提高野外采集资料的品质。给出了SED技术的基本原理。在准噶尔盆地沙窝地探区利用SED技术进行了高精度三维地震采集参数的设计和论证。首先建立地震地质模型，模拟野外单炮记录；然后对覆盖次数、纵／横向分辨率、面元大小、最大／最小偏移距、最大非纵距、记录长度及采样间隔等进行了设计与论证；最后结合仪器因素优选了8线14炮细分面元观测系统。对观测系统的属性分析表明，该观测系统在保持主测线方向覆盖优势的同时，实现了较宽方位角的激发和接收，这对压制侧面和散射干扰十分有利；均匀分布的近、中、远炮检距对速度分析十分有利；而合理的覆盖次数和相对较少的炮数，降低了勘探成本。     

层速度求取方法及速度谱横向密度对速度场精度的影响

用于常规地震数据成像的速度谱数据通常不能满足水平井的钻探需求。为此,借助前人的方法和经验,根据研究区的实际地震、地质情况,在保证参与速度建场数据精确且影响因素相同的前提下,应用不同密度(500m×500m,250m×250m,125m×125m)的速度谱数据进行空变速度建场,重点分析了层速度求取方法和速度谱横向密度对速度场精度的影响,为水平井的顺利入靶奠定了基础。通过对比、分析发现:1当速度谱数据不能控制速度的横向变化时,井间的深度预测结果会产生很大的不确定性,这与速度谱控制点的分布有关;2大间隔速度谱导致局部速度变化被忽略,随着速度谱的加密,速度在水平方向的细节特征更加突出、丰富,明显提升了横向控制能力,有利于提高井间速度场的精度;3通过后验井证明,应用模型迭代求取层速度建场的效果优于Dix公式,但相对于速度谱密度对速度场的影响而言,层速度转换方法的影响相对要小。     

最大炮检距对地震资料采集和成像效果的影响

在地震资料采集中,最大炮检距的选择是观测系统设计至关重要的一个参数,直接影响地震资料采集的成像效果和质量。在设计时,应基于地质模型进行射线追踪、模拟激发、频谱分析,主要考虑动校拉伸、速度分析的精度误差、干扰波切除、反射系数稳定、多次波的压制等因素。分析论证点处的最大炮检距对地震信号成像效果的影响,并结合地质任务要求,合理设计最大炮检距。     

面元大小对地震成像分辨率的影响分析

面元大小与地震成像分辨率的关系研究,是三维高分辨率资料采集中的一个重要课题。其中,减小面元不仅提高横向空间分辨率,还能提高纵向时间分辨率,是在课题研究和实际试验过程中产生的一个争论问题。本文结合东部地区的地质特点,设计了两个抽象化的地质模型,利用三维地震物理模拟技术,研究CMP面元大小对地震成像分辨率的影响,得出了一些有益的结论:对于平缓地层,面元大小不影响地震成像的纵向分辨率;对于倾斜地层,应做进一步的实验研究;减小面元可以有限地提高横向分辨率;在不同前提条件下,应优化选择不同大小的面元。     

CH盆地煤田高分辨率地震勘探

在煤田高分辨率地震勘探中,首要的问题是针对研究的对象设计合理的采集参数,在资料处理过程中要尽量保持已采集到的高频有效信息。在CH盆地的煤田地震勘探中,采样间隔选为1ms,最大炮检距为235m,道距为10m,接收频宽为16-250Hz。在资料处理中,针对不同的t₀时间,分别实施高通、带通和时变滤波;反褶积因子长为60、70个样,白噪因子为10～15%;注重精细速度分析、真振幅恢复和偏移技术的应用。利用瞬时信息、层速度、反射系数和亮点显示,能够近似地识别出煤层的空间位置。此外,利用高分辨率地震剖面还可识别出错动半个相位的断层,并清楚地显示地层不整合接触关系和古河道的形态。     

面元大小与纵向分辨率关系

分辨率是度量地震资料品质的一个重要技术指标。提高纵向分辨率已从传统的采集处理方法逐渐过渡到以较小的空间波场采样率为主导的采集处理方法。近年来,人们对于小面元采集技术可提高纵向分辨率有两种认识:其一是认为在三维地震勘探中用来表示最高混叠频率与面元大小的关系式,可以表示面元大小与纵向分辨率的关系;其二是认为偏移处理可提高纵向分辨率。为此笔者用实际资料和物理模型正演系统地分析了面元大小与纵向分辨率的关系,指出了小面元本身并没有提高纵向分辨率,而它提高纵向分辨率的实质是通过面元叠加提高高频端信噪比,进而提高纵向分辨率。     

宽方位角地震勘探技术评述

 本文通过文献调研，阐述了国内外宽方位角勘探的发展现状，明确了宽方位角的定义、并给出了部分应用实例。文中列举了宽方位采集中对覆盖次数、面元、最大炮检距、最小炮检距等采集参数的设计要求，并列出了国内外几种常用的宽方位角观测系统。在此基础上指出了宽方位角处理存在的主要问题，介绍了方位角旅行时间校正、视各向异性动校正、基尔霍夫求和法三维DMO、方位角速度谱分析等宽方位角处理方法，并给出了一个简单的处理流程。关于宽方位角采集资料的解释，文中建议用好相干、振幅、相位等常见地震属性外，应尝试使用复合地震属性。     

地震偏移成像广义空间分辨率的定量计算

地震分辨率是地震数据处理和偏移成像中的重要问题。从Ricker(1953)开始研究地震分辨率至今已50多年了,但大部分的研究集中在原始地震观测道的垂向分辨率上。近年来开始引进和讨论地震偏移成像空间分辨率的概念。Beylcin(1985)、Wu和Toksoz(1987)、Seggern(1994)、Vermmer(1998)、Chen和Schu-ster(1999)等人做过成像分辨率的研究,但都是定性的实验分析,研究了影响地震成像分辨率的若干因素。我和几位合作者(2002)提出了地震成像分辨率的定量计算公式。本文从理论上完善了地震成像分辨率的分析并进行了一些实验。影响地震成像空间分辨率有8项因素。在三维情况下它们为地震波的频率f、波的传播速度v、炮检距2h、炮检距中点M距坐标原点O的水平距离L、中点M与原点O连接线的方位角α、成像点深度z0、成像分辨率表现方向的水平方向角θ和其与正Z轴的夹角β。每个因素均有不同的作用,其中频率和速度可合并为波长λ。这些因素可分为3种类型:第一种是观测参数,如λ和h;第二种是成像孔径参数,如L和α;第三种为地质参数,如z0、β和θ。为了提高成像分辨率要考虑以下几个重要的成像空间分辨率性质:①成像分辨率随波长的减小而提高;②成像分辨率随成像点的深度增大而降低;③成像孔径内最大炮检距地震道的限定空间分辨力为λ/2;④最大分辨率的地面道位于(Lm,θm)点(Lm=z0tanβ,θm是给定的),为提高成像分辨率,孔径中点应在(Lm,θm),孔径大小由最远道的空间分辨力(λ/2)所限定。本文还讨论了叠前偏移和叠后偏移的空间分辨率。指出振幅保真地震偏移问题应当和高分辨率成像问题同时研究。     

基于面元炮检距均匀性相关系数的三维观测系统评价

面元炮检距分布的均匀性是三维观测系统的一个重要面元属性。本文用面元炮检距均匀性相关系数定量评价面元内的炮检距分布均匀程度,进而分析对造成观测系统采集脚印的影响。通过计算不同参数观测系统的面元炮检距均匀性相关系数,发现炮线距(纵向滚动距)、横向滚动距对采集脚印周期性影响较大,道间距、炮间距对其基本无影响。     

偏移速度分析的精度与观测系统的关系

偏移速度是决定叠前地震数据成像质量的最关键参数。叠前偏移速度分析的精度受地震数据的信噪比和分辨率、地震观测系统（主要是观测孔径）及成像方法的影响,很难进行定量的估计。针对此,在常速介质情况下建立了速度估计结果的相对误差与地震数据分辨率、观测孔径及地下反射界面倾角的关系式。利用该关系式,在进行观测系统设计时,可以根据目标反射层的速度估计精度设计观测系统的参数（主要是最大偏移距）。