论油田地震勘探采集技术现状及发展方向

1、论油田地震勘探采集技术现状及发展方向论文摘要本文主要论述了采集技术的综合应用，即地震勘探开发技术，聚能弹系列震源，延 时震源的研制与应用能够满足高能、宽频的地震激发要求，平原复杂地表地震采集技术 包括：安全激发技术，观测系统设计，深层地震采集技术。并说明了勘探目标对地震采 集技术的需求包括：以往部分资料的不足，深层资料问题，环保震源的技术公关和配置。 简单阐述了地震采集技术的发展方向包括：针对复杂地质目标的采集、处理与解释一体 化设计，应用数字检波器，发展油藏综合地球物理技术等。文章通过论述上述内容并结合 实际，说明了油田地震勘探采集技术现状及发展方向。正文一、采集技术应用综述（一）地震勘探开

2、发技术震源是影响地震原始资料品质的主要因素之一，激发技术是野外采集重要的组成部 分。发展激发技术的目的是提高地震激发有效波能量的转换率，生产足够能量，获得宽 频的能量波。“九五”以来通过对炸药暴速，震源结构、爆炸方向等影响地震激发效果 因素的研究，尤其是对宽频带、高能量、强方向性、低干扰震源的研究，研制开发了进 20种系列震源，其中“震源导爆装置”等六项技术获国家实用新型专利。下面重点介绍 聚能弹和延时震源两大系列。1、聚能弹系列震源聚能弹系列震源应用了定向爆炸原理（图1），使地震波能量在震源附近具有向下 传播的特性，有效的减小了对地面建筑物的破坏，提高了建筑物的破坏，提高了建筑物 密集区的中

3、浅层的勘探质量。B91 ZY-90单聚能弹始构示庶图根据野外试验结果，采用最小均方差进行拟合得出PH。地区普通炸药源炸药量与地震波能量（振幅谱积分值）存在如下关系，即Q= 53649.1 i 严瞄式中Q地震波能量P 一炸药药量从图2曲线可以看出炸药激发产生的地震波的能量与药量P成正比，药量越大，地 震波能量越强，但二者之间呈非线性关系。当炸药量增大到某一定值时，弹性波能量将 随药量的增大而增加缓慢。此时，在加大药量来增大激发能量，会导致地震信号的主频 和频宽受到影响。应用延时震源可以较理想地解决这个问题。如图3所示，延时震源采取垂向分散间隔装药，从上至下逐级依次激发，各级传爆 速度与围岩的地震

4、波传播速度一致。由于各级药量不大，爆炸所产生的破裂带半径相对 较小，从而减小了破碎带的吸收作用；同时各级延时爆炸使垂向下的地震波前在震源下 发重叠，使各级震源子波同相叠加，提高了有效地震能量的转换率，实现增强有效弹性 波能量的目的。向上传播的地震波前由于非同相叠加，能量相对减弱。图4可见延时震 源单炮记录浅中深反射信号能量强。而面波能量明显减弱。另外，多级延时爆炸发不会 随着药量增大而使地震比主频和频宽迅速减小；在相同药量情况下，它可提高地震波主 频，拓宽地震波频带（图5）。是深层或复杂地表区地震采集，提高激发能量，减小地面 破坏的有效技术。在G1井区高精度三维地震施工中的应用，取得了很好的效

5、果。圈2 PH地区地.度波能置与激发炸药量的关系曲线图3 施时萍药鲤源 结构造煮讪.於固定增蠹图5 相I司茹快两种激发方式所羯记录的薛层加漕的比（二）平原复杂地表地震采集技术平原复杂地表主要是指由于地表环境及障碍物分布等影响，采用常规地震装备、技 术和方法无法实施或勘探效果和效率严重降低的地区。大致可以分为两种情况：1.城区、 村镇、厂矿等建筑密集区；2.河流、水库、湖泊、沼泽等水系覆盖区。随着工农业建设的高速发展，影响正常地震采集作业的复杂地表范围不断扩大。通 常，每个三维勘探区块中复杂地表面积占到整个施工区的30%70%左右，严重影响了 三维地震采集资料的质量。胜利油田复杂地表地震采集技术

6、的发展大致分为3个阶段：1. “八五”以前采取空 炮、空道方式避开复杂地表区施工，造成浅层反射资料缺失和深层反射资料信噪比低的 问题；2. “八五”“九五”期间，由于聚能弹震源的研制与应用，实现了复杂地表区无 空炮、无空道、浅目的层无缺失的“三无”施工。中浅层反射资料得到了保证，对复杂 地表区的勘探起到了很大的推动作用，但深层反射资料信噪比应然较底；3. “九五”末 以来，油田对复杂地表的勘探精度的要求越来越高，如何解决和减少复杂地表的影响成 为地震勘探中主要问题之一。其核心技术是安全激发和观测系统设计技术。1、安全激发技术针对复杂地表区如何安全有效的地震激发，先后在LY和DY地区开展了，“地

7、震激 发对地面建筑物的检测与评估”研究，初步建立一套在复杂地表区安全有效的方法和技 术。震源对建筑物造成损坏的关键因素主要有大地介质的水平位移速度、位移量、地表 岩性和汗水饱和度以及建筑物的结构。在地震勘探中，影响安全最严重的两种地震波主 要是面波和直达波。根据研究核试验。LY地区炸药激发的最小安全距离计算公式为：Xfl( A) = (270/ V)1Z1 H X式中Xp( A)安全震动速度下的激发安全距离孑V地面安全霰动速度|Q激发莉量，利用以上此测试结果，保证了 LY市区11.1Km的三维地震资料采集质量。图6(图是该区新老三维抛面对比，可见新抛面浅层反射齐全，断层清晰，浅中深信噪比和 分

8、辨率有了明显提高。在DJ城区三位地震勘探中，根据各类建筑物的抗震性能和国家有关抗震标准，参 照欧洲有关抗震标准，经过详细测试。确定了 DY地区可控震源安全激发参数和距离(图。实现了在复杂地表区保证安全条件下，进行最大能量激发，提高中深层信噪比的目 的。囹h LY市区M雄拙出采策效果YibrotorPPVMlMMft计 2030 4050 6070 8D 90 00 110 LW 130 140鹿点|瞄由揣60S也骚性扣场0I虫4说盘性石袖3晦豪海肯7囹丁可祥震源疵微发参数和距佛2、观测系统设计复杂地表区观测系统设计针对地下地质目标和地表环境条件，通过合理选择激发点和检波点达到避免或减少复杂地表

9、区的影响，而又保证地下目的层反射资料均匀（共反 射面元道集浅中深层覆盖次数和跑检距等参数分布均匀）。同时，实现检波器与大地的 理想耦合，明显限制环境噪音的干扰，较好的发挥地震激发的效果。1）“分层设计”方法：应用复杂地表安全激发技术和接受工艺，结合障碍物的地面 分布。针对浅层深层分别设计观测系统。针对中小范围的复杂地表区，采取“区”外激 发，进行中深层反射资料采集；“区”内激发。进行中浅层反射资料采集，实现复杂地 表区浅中深目的层地震反射的完整性。图8使NH地区一条穿越黄河应用分层设计方法取得的三维 地震剖面。黄河两岸各有500-800m的禁炮区，中间有100-300m的河面无法放置检波器，

10、从剖面上看黄河的影响，浅中深反射信噪比和分辨率得到了很好保证。图8 NH地区穿越黄河三果地隰剖面2）利用地理信息系统指导设计和施工在地面建筑物等复杂地表占50%以上的城区，利用高精度数字卫星图片进行炮点检 波器的设计，形成炮点和检波点的坐标数据库。通过共面元道集属性分析，结合障碍物 的分布修改完善，提交设计方案交付野外实测。在炮点和检波点的测量与布置过程中， 一旦遇到变化，仍然按以上原则进行修改，最终利用仪器控制放炮，实现对施工方案的 科学控制和最优化选择，确保施工质量。根据卫星地图和现场实测结果，对炮点、检波 器点进行合理偏移，尽量避开障碍物，改善城区激发接受条件，调整或增加激发点、接 受点

11、，以确保面元覆盖次数和炮检距等属性分布均匀，图9以DY地区实际设计的某束 观测系统。a *3 in d a ii d a 0R#HHRh ra n rv h a a c 4 mi a d a d M 4i rid9软罪1 r :“.SEEE3E3 ppofan a nuliil ta *ff:iffr* 口 -七%*in._L .J J. Q.，祥辨图g束线设m示密图（三）深层地震采集技术济阳坳陷深层油气勘探目标主要是指3500m以下的地层。深层地震采集的主要难点 是：1、由于构造埋藏较深，上覆地层的吸收衰减使地震反射波的频率变低、能量变弱; 2、由于亚实作用，深层介质波阻抗变化减小，地质界面

12、反射波系数变小；3、由于上覆 地层构造复杂或沉积层介质变化大（如岩膏），对下传地震波的屏蔽或使地震波的传播 路径复杂化。这些因素导致深层反射资料的信噪比明显降低。采取了以下措施：1、野外采用宽线观测系统，小面元大数据量采集，高覆盖次数， 扩大面元同相叠加处理方法；2、野外采用小道距、高覆盖次数、大排列、多道数高密 集大数据量资料采集，室内采用扩大面元同相叠加处理方法。深层资料处理剖面的信噪 比有了明显的改善。在技术设计中，以深层 地质条件为基础，结合处理方法，选择合 适的“处理面元”和有效的覆盖次数。从而确定最佳的采集面元。二、勘探目标对地震采集技术的需求“九五”以来，胜利地震勘探主要针对两大

13、目标：一是复杂地质目标，主要勘探对 象由浅中层向中深层延伸，由简单构造转向复杂断裂带、潜山构造、地层岩性等隐蔽油 气藏，他们埋藏更深、更隐蔽、更复杂；二是复杂地表区，勘探的区域和范围向外延伸， 探区由济阳探向济阳外围、新疆、合肥等新区拓展，地表条件环境由简单转向复杂一复 杂的地面环境和复杂的表层结构。勘探目标的变化对地震采集技术和地震资料提出了更高更新的要求。（一）、以往部分资料的不足由于过去资金、认识勘探么目的和采集技术的限制，山东探区的25mX 100m和20m X100m大CDP网格三维地震占总面积的75%；浅海拖缆施工横向为1次覆盖的三位地 震占滩海总面积的20%。这些地表资料主要存在

14、以下问题：1、浅海地震勘探施工中定 位精度较低以及拖缆二维采集三维处理造成的精度问题；2、大面积元三位地震资料的 处理成果不能满足隐蔽油气藏勘探的需求；3、低覆盖次数三维地震资料深层信噪比较 低，不能满足深层勘探的需求；4、早期复杂地表区三维资料中浅层有资料缺口，且信 噪比普遍较底。因此，应采用目前先进的地震采集技术对有利地区进行高精度三维地震 资料采集或重新采集，以满足现阶段油藏勘探开发的要求。（二）、深层资料问题深层油气藏是胜利油区的勘探接替阵地之一。20世纪90年代初以来在深层波阻抗 界面，深层地震波的吸收衰减、干扰波等基础研究工作上，围绕提高深层反射信噪比， 开展了深层激发和用于超面元

15、“同相叠加”的深层资料采集方法研究，使深层二维抛面 信噪比有所改善。由于深层构造地质条件复杂，其反射成像仍是一大难点。因此，利用 高覆盖、大面元同相叠加三维地震资料提高深层信噪比，利用跌前偏移处理提高构造精 度，是今后深层地震勘探的方向。（三）、环保震源的技术公关和配置环保法的颁布对环境保护的要求越来越严格，开展高爆能环保炸药、可拆卸气枪震 源（轻便）的研制和应用，可解决生活水库、河流、海滩等地区的激发问题，提高复杂 地表区的勘探效果。三、地震采集技术的发展方向（一）、针对复杂地质目标的采集、处理与解释一体化设计野外采集的数据体是分散的，只有通过室内处理才能将地震数据体按照其内部联系 和属性进

16、行统一整合，形成反映地下地质构造的地质剖面。因此，采集方法设计不是独 立的，一切观测系统参数的论证和选择依据应是处理技术要求或处理结果的比较。偏移 距、排列长度、道间距和炮检距、覆盖次数、方位角分布等主要观测系统参数的论证和 选择应完全基于地质目标和处理工作的需要。应推广应用双聚焦射线束分析3D观测系 统以及DMO覆盖谱分析观测系统，以及逐层分析CMP面元属性。为CMP叠加偏移处理提 供最佳数据体，逐层分析CRP面元属性，为叠前偏移处理技术提供最佳数据体。（二）、应用数字检波器常规动圈式检波器失真大，易受电磁干扰和衰减，其动态范围50 60dB，远比数字 地震仪小，限制了记录精度的提高。全数字

17、地震仪器配备三分量数字检波器（DSU3）。 整体动态范围达到120多Db。其频带宽（0 200Hz）、椅变低（一90dB）、噪音低、动态 范围大（120dB）、电源功耗低（400mW）。全数字地震仪器比普通仪器具有更大的优势， 可以为地震采集技术的发展提供了更大的空间：1、提供全波场的地震数据采集以及更 丰富的地震成像和岩性信息；2、有利与高分辨地震采集；3、有利于三位三分量高精度 地地震勘探。（三）、发展油藏综合地球物理技术大力发展三维VSP、井间地震、多波和四维地震技术，加强攻关，拓展地球物理技 术的生存空间和在油气勘探开发中的应用领域。参考文献延迟爆炸法的理论分析地震勘探原理地震信号分析走向精确勘探的道路高分辨率地震勘探致谢在此论文完成之际，谨向尊敬的