三分量地震采集方1

三分量地震采集方法

一、概述

1、开展多波多分量勘探的目的和意义 多波多分量勘探又称为矢量勘探，是指综合利用纵横波震源和多分量检波器对各种波场进行观测，以揭示更多的地下构造、岩性和油气信息的勘探技术。

三分量地震勘探一般指利用纵波激发，采用三分量检波器记录一个纵向分量和两个横向分量的技术方法。

随着油气勘探的逐步深入，大庆探区的油气勘探与开发中需要解决的地质问题越来越复杂，如对松辽盆地复杂构造和复杂岩性气藏、中浅层薄互层岩性油藏、深层火山岩气藏、海拉尔古潜山裂缝性油藏等复杂目标的勘探等，这些地区常规地震数据的成像质量、分辨率，探测地下岩性、流体和各向异性的能力已无法满足复杂地质目标勘探的要求。解决这些复杂问题，仅仅依靠纵波已经难以解决，必须采用综合物探技术方法。国内外大量实例表明，多波多分量地震勘探能有效推动复杂地质问题的解决。同样，在油气田开发过程中增加转换波信息也可以更好地描述油气藏、刻画油气藏动态。

在兴城地区开展三分量地震勘探试验是针对松辽盆地北部中浅层砂泥薄互层及深层火山岩等复杂勘探目标的特点，在充分吸收、消化国内外已有技术的基础上，通过现场试验，一是探讨利用数字检波器采集的三分量地震资料进一步提高葡萄花油层、扶杨油层分辨率的潜力，二是探索利用数字检波器采集的三分量地震资料识别营城组、登楼库组及泉头组储层和储层含气性有效预测的潜力，形成一套有效和实用的多分量地震资料采集、处理、解释等方法和相应的技术流程，提高储层岩性识别以及含油气储层预测的精度，同时，为大庆探区其它地区油气勘探开发进行技术准备。

2、国内外研究现状 目前，三分量地震勘探技术在国际上发展迅猛，正成为海上油气田勘探开发阶段必不可少的技术手段，取得了可观的经济效益。在进行海上多分量地震勘探研究的同时，国外也在开展陆上转换波勘探的研究工作,在理论和实际应用方面对多分量地震勘探技术进行了深入研究，并做了许多工作。

在三分量检波器研制方面，已由动圈式三分量检波器发展到数字检波器。如美国I/O公司研制的Vectorseis型数字三分量检波器和法国SERCEL公司研制的DSU3型数字三分量检波器，在方向定位、动态范围、灵敏度等方面都达到较高水平，为多分量地震勘探发展起到了积极的推动作用。

国内的许多油田和学院都在积极开展多分量地震勘探技术研究工作，总结了不少有益的经验，正在进入商业化阶段。大庆油田从九十年代初开始进行多分量地震勘探技术研究，并进行了三次二维现场试验，1994年在安达地区进行了Omniphone多分量检波器采集试验；2000年在汪家屯地区采集了两条平行测线的多分量地震资料，在多波多分量地震资料的采集和处理方面作了较深入的研究工作；2001年在南美委内瑞拉中标并完成了一块3D3C地震采集工作；2003年利用SERCEL公司的DSU3数字检波器在齐南－古北地区进行了试验，采集处理了14公里数字多分量地震资料，效果较好，取得了应用数字检波器进行多分量勘探的成功经验。

三分量地震采集方法的研究也进行了大量的工作，积累了较为丰富的资料。 三分量观测系统设计技术方面，转换波勘探观测系统设计主要根据纵波勘探为基础进行，需要提取横波速度参数，通过建立地下地质模型进行射线追踪，进而设计观测系统。

纵波与转换波激发因素优选方面：由于转换波勘探的激发方式与纵波相同，因此涉及转换波的激发因素选择方法方面研究不多，实际生产中基本沿用纵波的激发理论和方法。但是实际上尽管激发方法一样，对于纵波和转换波的影响不尽相同，尤其是在涉及高分辨勘探中，激发方式的选择会更加复杂。如激发深度的影响，药量以及是否需要应用组合井等问题。目前国内陆上转换波勘探获得了较好的资料，对这一因素的分析在深入。

数字三分量检波器接收技术：近年来，对数字检波器和模拟检波器对比进行了大量的工作，取得了较好的成果，对于数字检波器的应用方法进行了探索。数字检波器的推出将检波器的性能大大提升，将得到广泛应用。

精细表层结构调查技术：三分量表层调查技术已经应用于野外采集，取得了较好的效果，对于提供表层横波信息，进而在计算静校正量和井深设计起到了较好的作用，大庆地区激发井深设计比较复杂并且随着高分辨率勘探的深入，精度要求也在提高，因此对三分量微测井技术的研究在深入。

二、三分量地震采集观测系统设计方法

1、基于模型的转换波观测系统设计

三分量地震勘探是纵波激发三分量接收的，与纵波勘探相比，具有如下优点: 一是采集费用增加不多，但得到三倍于常规纵波勘探的地震数据，所包含的反射波信息量极大提高，这是因为三分量地震勘探仍然采用常规纵波震源激发，震源的费用没有增加，只是增加了两个水平分量检波器接收，记录的数据量增加了两倍；其次记录了三个分量(PP、PSV、PSH)，可以得到纵波速度、横波速度以及三种波的成像剖面，提高了构造解释的精度；利用纵波速度研究岩性存在严重多解性，利用纵波与横波的速度比值，可以降低这种多解性；对于三分量地震勘探而言，由于既包含有纵波，又包含有转换波，因此无论是从资料采集还是处理上来说，都与常规纵波单分量采集、处理有差别。因此需要从转换波的传播特点出发，研究相关的转换波观测系统设计理论和方法。

转换波传播的主要特点有:

⑴ 即便对于同一接收点，其接收到的不同层的反射，各层反射点在横向上的位置也有变化，地层越浅，反射点位置横向变化越大；

⑵ 纵波垂直入射到分界面上，不会产生转换波，转换波只是在中等炮检距上会有较大的能量；

⑶ 转换波旅行时和炮检距的关系不再是双曲线关系；

⑷ 由于下行是纵波，上行是横波，

图1 转换波传播路径示意图 射线路径不对称，导致即使是对于水平

层状介质而言，转换波的共中心点不再是共转换点；

⑸ 由于横波速度小于纵波速度，故转换波的视速度小于纵波视速度。基于转换波的上述特点，在观测系统设计过程中，对于转换波的面元属性分析，不能够像纵波那样将共中心点近似为共反射点，转换波的面元分析必须是基于共转换点的。对于观测系统中各种参数的选择都要充分考虑转换波的特点。

转换波时距曲线可以表示为：

t?top?2xp2vp2?tos2xs2?2vs (1)

假设目的层的深度为h，目的层以上介质的纵波和横波等效速度分别为Vp

和Vs，炮检距为x，纵波单程垂直旅行时为t0p，横波单程垂直旅行时为t0s，转换点到炮点和检波点的距离分别为Xp和Xs。

根据转换点的渐近线公式有：

vpxxp??cpxvs?vpxs?x(1?cp)?xcs所以

(2) (3)

t?top?其中

2cp2x2vp2?tos2cs22?2xvs (4)

vpcp?vs?vpcs?，

vsvs?vp (5)

⑴ 最小炮检距

尽管转换波在小炮检距能量弱，但考虑到纵波较强，如果缺乏小炮检距数据会导致纵波速度分辨率和精度降低，从而会影响转换波的处理。在能避免近炮点干扰的情况下，尽量减小最小炮检距。

⑵ 最大炮检距

最大炮检距应根据目的层的深度来确定最大炮检距。显然，随着目的层深度的增加，最大炮检距应该增大。最大炮检距应考虑如下因素：

目的层深度：对于纵波勘探而言，最大炮检距一般应接近目的层深度;如果考虑转换波，最大炮检距应该加大。

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