三维地震观测系统设计现状及发展方向-管敏２.ppt

三维观测系统设计技术现状及发展方向的思考,采集事业部 管敏,2009年10月,一、三维观测系统设计的现状及新理念,二、物探公司三维采集技术发展的现状,三、山地三维采集技术发展的方向,前言,四、建议,汇报提纲,三维采集始于80年代晚期，90年代才得到广范应用，现在已经作为地震勘探的主要手段。,前 言,物探公司第一块三维地震勘探项目始于1987年川东卧龙河三维地震勘探，当时全国最大面积的三维。,三维勘探占勘探总资金工作量的比重逐年增加，三维勘探正成为解决复杂地质问题的主要手段。,近五年物探公司三维资金工作量所占百分比,前 言,由于地震勘探要解决的地质问题越来越复杂，业主方对勘探期望值越来越高，也推动了三维地震勘探技术的不断发展，但对于三维采集技术来说，它的发展主要依赖于采集装备、资料处理解释技术的发展。 三维观测系统的设计是三维采集技术设计中最基本和最主要的问题。,按装备来分类,井炮三维采集技术,可控震源三维采集技术,三维VSP采集技术,海上三维采集技术,按技术特点来分类,高密度三维,宽/窄方位三维,三维各种勘探技术种类繁多，但采集观测系统的设计却大同小异。,前 言,高分辨率三维,一、三维观测系统设计的现状及新理念,二、物探公司三维采集技术发展的现状,三、山地三维采集技术发展的方向,前言,四、建议,汇报提纲,正交,斜交,砖墙,一、三维观测系统设计现状及新理念,三维观测系统的设计经过多年的发展，经过实践的证明和设计理念的转变，目前陆上主要采用以下三种观测系统：正交直线型、斜交直线型、砖墙式直线型。,1、对称采样理论 a.炮点距与道间距相等 b.接收线距与炮线距相等 c.纵向炮检距与横向炮检距相等 d.检波点组合方式与激发点组合方式一致,2、空间波场连续理论 在共炮点道集、共检波点道集、CMP道集中看，连续性越好、观测系统越好。即在观测系统炮检点的空间分布应是连续的。,观测系统设计新理念,一、三维观测系统设计现状及新理念,由于设计理念的转变，三维观测系统设计也经历了重要的转变。 a:不等边面元的设计三维观测系统不再大规模采用。 原采用的20X40m的面元，25X50m的面元已不再采用。2000年盐井沟三维。 b:单线滚动的观测系统渐成为常态。,一、三维观测系统设计现状及新理念,多线滚动的观测系统,单线滚动的观测系统,c:宽方位三维成为主流的三维方案。 由于宽方位具有较好的对称性，成为三维观测系统设计的首选。 d:砖墙式观测系统渐不被接受。,斜交式三维观测系统： 每一炮在纵上向不处于排列片的正中位置，对称性上不如正交三维好。但斜交三维的“采集脚印”综合效果上要比正交的要好。,一、三维观测系统设计现状及新理念,正交,斜交,一、三维观测系统设计现状及新理念,128道16线8炮 面元：25X25m 接收线距：400m 炮线距：400m 覆盖次数：8X8,正交和斜交对比试验,采用相同的观测系统，只有观测系统的炮检线角度不同（90度和45度），各模拟放炮800炮，对比属性分布。,正交,斜交,一、三维观测系统设计现状及新理念,正交,斜交,一、三维观测系统设计现状及新理念,通过子区内炮检对分布图来看，正交三维观测系统的子区中心位置，小炮检距缺失区集中且明显，改为斜交后，有一定的改善。,正交和斜交对比试验,一、三维观测系统设计现状及新理念,正交和斜交对比试验,通过限炮检距（0500m）的覆盖次数图来看，正交三维观测系统的子区中心0次覆盖区为一个正方形，而斜交三维为两个长方形，0次覆盖区明显分散。,通过限炮检距（02000m）的覆盖次数图来看，正交三维观测系统的子区中心低覆盖区为一个正方形，而斜交三维低覆盖区明显分散。,一、三维观测系统设计现状及新理念,正交和斜交对比试验,一、三维观测系统设计现状及新理念,砖墙式三维观测系统： 因设计造成的“采集脚印”更小，但炮点在排列片内不对称，同时空间上波场也不连续。,一、三维观测系统设计现状及新理念,正交,斜交,砖墙,800ms,2000ms,不同十字子集的时间切片,引自夏建军,正交,一、三维观测系统设计现状及新理念,十字交叉排列去噪技术,正交式三维观测系统： 尽管因设计造成的“采集脚印”相对来说比其它的两种观测方式更明显，但由于对称性，空间波场连续性均较好，成为广泛采用的观测系统。,引自2009年物探公司处理解释交流会曹立斌多媒体,“斜交观测改进型”,一、三维观测系统设计现状及新理念,通过改进，斜交式和砖墙式三维观测系统在一些地区仍能取得较好的效果。,由原来的炮一个模型改进为每炮一个模版。,常规斜交三维观测系统,改进型斜交三维观测系统,是不是斜交式和砖墙式已不能再用？,一、三维观测系统设计现状及新理念,斜交改进型观测系统：实际上由多个单炮模版组合而成，每一炮都保证了炮点在纵向上处于排列片的正中位置上，具有良好的对称性。,“砖墙式观测改进型”,一、三维观测系统设计现状及新理念,常规斜砖墙式三维观测系统,常规斜砖墙式三维观测系统,由传统的砖墙式三维观测系统的模板进行组合，由“砖”变成“墙”，变成了一种新的观测方式奇偶式三维观测系统。,砖墙式 ,砖墙式 ,奇偶式,一、三维观测系统设计现状及新理念,通过采用奇偶式观测系统，可以实现面元细分处理，提高成像效果。2000年广西白色地区三维地震勘探”、“川西苏码头构造三维地震勘探”均采用奇偶式三维观测系统，取得了较好的效果。,2007年澳大利亚某区块采用奇偶式三维观测系统设计的三维方案。,一、三维观测系统设计现状及新理念,相邻主线 （12.5m）能量跳跃变化,引自李文杰,25米五分面元,正规5m点元,引自李文杰,一、三维观测系统设计现状及新理念,一、三维观测系统设计的现状及新理念,二、物探公司三维采集技术发展的现状,三、山地三维采集技术发展的方向,前言,四、建议,汇报提纲,二、物探公司三维采集技术发展的现状,从目前三维观测系统设计的新理念来看，今后三维观测系统的设计将向着宽方位、高密度的方向发展。,自2003和2004年以来，宽方位、高密度地震资料对墨西哥湾地区盐岩下地质构造成像，从而引起革命性的发现（储量增加50%），宽方位三维地震技术得到大量推广。,宽方位三维地震勘探技术,2000年在川中公山庙构造针对沙溪庙组河道砂体开展宽方位的三维地震，钻探获油气成功率由原来的不到60%上升到80%以上。近年来更是得到了广泛应用。物探公司宽方位三维地震勘探技术在国内处于先进水平。,山地宽方位三维地震勘探技术研究报告,二、物探公司三维采集技术发展的现状,宽方位三维的定义问题：,三维观测时一个排列片的横向距离与纵向距离比大于0.5时，一般就称为宽方位角三维勘探。,该定义对单条线滚动的三维观测系统适用，但对于多条线滚动的三维观测系统不适用，如右图。,最大纵距,最大非纵距,一般宽方位三维定义为：三维观测时一个排列版最大非纵距与最大纵距之比大于0.5时，一般就称为宽方位角三维勘探。,二、物探公司三维采集技术发展的现状,宽方位三维的定义问题：, 6000 generally not advisable（一般不采用） 6000 - 18 000 okay for simple structure plays with good S/N （构造简单、S/N高） 18 000 - 25 000 for stratigraphic and subtuning plays with good S/N （岩性及盐下构造勘探、具有较高S/N） 25 000 - 100 000 increasing as S/N deteriorates （S/N逐渐降低） 25 000 - 100 000 increasing as structural complexity increases （构造复杂区）,2004年：Norm Cooper，Mustagh Resources，Calgary，Alberta在THE LEADING EDGE OCTOBER 2004上发表论文考虑信号、噪音、叠前偏移时的陆上3D设计方法，文中提出道密度的计算公式，并给出具有不同地球物理特征的勘探目标应该采用的道密度。,二、物探公司三维采集技术发展的现状,高密度三维技术,目前国外分析采集参数时已不再把面元与覆盖次数孤立地看待，而是用数据采集密度来衡量，即用单位面积内的炮检对数来衡量,一个炮检对为一道,道密度越大,也有利于叠前偏移效果的提高。,道密度：,=覆盖次数/面元大小,二、物探公司三维采集技术发展的现状,高密度三维技术,二、物探公司三维采集技术发展的现状,1、物探公司三维采集经历的三个阶段： A、1999年以前。主要采用低道密度的三维观测系统。在资料非常好的区域。 B、19992004年。道密度在500010000之间。开始大规模进行三维采集，主要在地表条件相对较好的区域。 C、2005年以后。道密度达100000以上。主要解决复杂的地质问题、地表条件复杂的区域。,中国石油勘探与开发杂志中国石油地震高密度地震技术实践与未来刘振武,二、物探公司三维采集技术发展的现状,近年来，高密度技术发展迅速，有的道密度达到了100万以上，但由于道密度的增加，势必会增大勘探成本，所以国内高密度三维的发展多以试验为主。2006年物探公司广安3D3C三维试验道密度也达到了36万道/平方公里。物探公司在高密度三维采集技术上在国内仍较为先进。,二、物探公司三维采集技术发展的现状,、物探公司三维采集发展的主要变化： A：道密度越来越大。 道密度主要受覆盖次数和面元大小的影响，（覆盖次数越来越大，面元越来越小），主要受覆盖次数的影响。 B：接收道数越来越多。 主要由于目的层埋深的影响和勘探成本的影响。 山地勘探放炮的成本大于摆排列的成本，多用排列少放炮在一定程度上要节约成本。,检波点距：5m 检波线距：80m 炮点距：10m 炮线距：160m,检波点距：20m 检波线距：20m 炮点距：40m 炮线距：40m,在道密度一定的情况下，孰优孰劣？值得探讨！ 如何使面元和覆盖次数达到最佳匹配，需要深入思考！,具有小面元的优点 子区较大可能影响浅层成像,具有高覆盖的优点 子区较小利于浅层成像,二、物探公司三维采集技术发展的现状,二、物探公司三维采集技术发展的现状,128道16线8炮 面元：25X25m 接收线距：400m 炮线距：400m 覆盖次数：8X8,64道32线2炮 面元：50X50m 接收线距：200m 炮线距：200m 覆盖次数：16X16,小面元方案：,高覆盖方案：,两种方案道密度相同（102400道/平方公里），接收道数相同，工作量也相同（高覆盖方案成本要高），但效果相同？,一、三维观测系统设计的现状及新理念,二、物探公司三维采集技术发展的现状,三、山地三维采集技术发展的方向,前言,四、建议,汇报提纲,1、三维观测系统测试技术,方法1：束线法试验测试。采集一束（或几束）强化参数的试验线，试验各种参数，采集完后进行参数组合，最后测试出最后的观测系统。如：克深三维。 特点：最有效的三维测试方法，但成本高，周期长。 方法：模型法测试。建立三维地质模型，对需要进行测试的观测系统进行波动方程正演，模拟单炮资料，然后对单炮进行处理，测试出最终的观测系统。（美国GSS公司已实现，并在墨西哥湾得到了应用，目前国内无公开发表的相关测试资料） 特点：成本相对较低，效果也较好，但技术要求高，特别是三维快速建模技术和三维波动方程配套软件目前还是难题。,三、山地三维采集技术发展的方向,地表模型,近地表模型,地腹模型,三、山地三维采集技术发展的方向,综合模型,模拟单炮,处理解释,测试效果,测试效果,改进方案,否,是,最终方案,方法（攻关方向）：模板法试验测试。采集一个排列片强化参数的试验炮，采集完后进行参数组合，利用数据体测试最后的观测系统。 特点：成本小，时间周期短，测试的效果未知。,三、山地三维采集技术发展的方向,第一步：设计一个强化的观测系统，进行采集。,第二步、将强化的观测系统进行组合，设计成不同观测系统。,改变覆盖次数,改变面元大小,第三步：按不同观测系统进行处理，形成不同的数据体。,三、山地三维采集技术发展的方向,第四步：对不同观测系统的数年据体的切片进对比，得出最优的三维观测系统。,该方法的缺点：无论多强化的三维观测系统，毕竟观测系统组合个数有限，有一定的局限性。,2、满足叠前偏移三维变观设计技术,近年来，由于强调对称性和空间波场的连续性，改变观测系统势必造成空间上波场的不均匀和不连续，形成人为的采集脚印，变观已不被接受。但由于地下地质体和地表的差异，统一的施工参数已不能满足生产的需要，又需要对观测系统进行改变。,三、山地三维采集技术发展的方向,五百梯三维变观设计,目前红山嘴三维、壳牌长北反承包均采用变观设计