復雜區域勘探時的地震采集技術探討

張昭

摘 要：地震勘探技術已廣泛應用于石油，煤田和工程地質，復雜地區的淺層地震勘探，地震勘探精度受常規因素的影響，也受地形和淺表層特殊性質的影響。通過選擇適當的設備，適當的性能指標，適當的數據收集和設計等，在復雜區域進行淺層地震勘探。它可以避免復雜情況對地震勘探的負面干擾，確保數據收集的精確性。本文通過對復雜地區煤田地震勘探的參考，探討了復雜區域地震勘探采集技術。

關鍵詞：區域勘探；地震采集；技術探討

引言

地球物理勘探應用中經常采用的方式之一就是地震勘探，即研究人工制造的彈性波。基于地層介質的傳播包括用于檢測地層結構的一整套方法，包括沉積物本身。地震勘探理論為：通過爆炸或沖擊產生的彈性波經由激發源傳播，透過地層，并且在地層中產生透射，反射和折射。之后，經過專用設備記錄產生的振蕩，經過觀察和研究振蕩波場的數據，反映出地質界面的埋藏深度，形狀等結構特征。同時判斷巖石或者礦床的性質。所以地震勘探的方式很適合對沉積能源礦物，金屬和非金屬礦物進行相關研究。

一、地震采集技術所應用的器材

（一）器材的基本組成

在進行地震勘探時，用于勘探不同地區的采集設備性能和完整性差別很大。比如對于石油勘探，為了實現2D/3D地震勘探任務，通常最少要有200個大中型采集設備；對于地表地震勘探，它通常是采用一個低于96個通道的中小型采集設備，整個系統的性能和完整性相對是很低的。系統采集模式也主要體現在集中模擬傳輸和分布式采集數字傳輸之間的差異，而A/D數字等性能指標也有很大差異。但是，地震儀本體的基本結構變化并不大。

（二）器材的性能指標和特點

目前，國內大部分煤田地震勘探采用國外大中型儀表系統，包括法國塞塞爾生產的408 UL系統（1000個通道），428 XL系統（10000道），加拿大生產的 Aram- Aries系統（1000道）等，還使用我國的中型輕量級分布式采集系統。所有分布式采集系統的主要特點是：

1、24位Delta Sigm A/D轉換器用于提升采集數據的保真度；

2、系統輸入噪聲和波形失真小，噪聲低；

3、高采樣率和寬頻帶特性；

4、系統更加完備；

5、適應性增強。

二、地震勘探系統

（一）二維地震的勘探

二維地震觀測系統通常使用端點放炮或中間放炮多次覆蓋觀測系統，干擾波相對較弱。勘探系統的選擇主要有以下幾方面因素：當探測深度大且儀器數量大時，使用端點放炮；當探測深度較淺時，為了增加淺覆蓋的數量，使用中間放炮；當儀器路徑的數量很少時，為了確保一定的偏移長度，通常使用端點放炮；為了提高施工效率和降低成本，使用中間放炮；當地下地層的角度非常大時，使用端點放炮，并且使用端點放炮的觀察系統來確保向下角度方向放炮。中間放炮觀察系統具有對稱和不對稱的形式，并采用非對稱形式以確保使用大偏移來估計疊加速度。它還可以確保向上傾斜槍的通過次數很小并且偏移量不會太大。根據地下地層的狀況及地質任務，科學的選擇不對稱觀測系統的不對稱程度。

（二）三維地震的勘探

復雜區域地震勘探的通用勘探系統包括規則及不規則的梁狀三維觀測系統。對于難以進行3D構造的區域，可以使用寬線觀察系統進行觀察。三維地震勘探時，基本系統數據的選用通常基于：

1、覆蓋次數：復雜地震勘探覆蓋的頻率通常是16-24倍。

2、面元大小：探索目標的大小，不產生空間混疊的保證以及水平分辨率的要求都會影響面元大小的確定。對于特殊探索目標，面元大小要求是確保目標范圍內至少2到3個疊加軌道和切片上4到9個軌道。為避免發生空間假頻，1個周期內應至少有2個采樣點，1個波長至少應有2個采樣點。

3、炮檢距及其分布：最小偏移設計為最淺層的1-1.2倍，最大偏移的設計考慮因素更多。通常要求高于勘探目標層的深度，而且要注意NMO拉伸，多波識別，速度分析的要求等。

4、偏移孔徑。

5、覆蓋次數斜坡帶：一般的經驗法則是，在水平分層介質的情況下，覆蓋斜坡的數量約為目標深度的20%。

6、記錄長度：需要能夠記錄最深的必要測量范圍的衍射。

（三）復雜地區的資料采集設計

1、針對復雜區域的三維地震勘探，主要使用的是首次測量，后期設計和重建的基本過程。生產過程可用于根據測量的表面變化特征設計最佳施工計劃。因此，CMP面元中每個道炮檢距的分布盡可能保持均勻。

2、不規則三維采集設計技術是應對復雜地表環境的三維采集和施工方法。制定方便有效的的最佳觀測系統，減小障礙物的影響，并在不適合用三維方式建造規則的區域內進行施工。

3、障礙區炮點、接收點的定位：獲取每個炮點接收點的首次到達時間和接近障礙區域捍間，并使用分段線性擬合方法來使用這些首次到達時間。根據實際接收點的首次到達時間與標準首次到達曲線之間的偏差，為每個控制點建立標準的首次到達曲線。通過多方向交叉法和迭代法計算并校正每個鏡頭和接收點的位置。在原始記錄在開始相對清晰的條件下，該方法具有約3米的定位精度。

三、地表結構的相關調查

實行地表結構勘探的基本方式是：

（一）微地震測井法：一種利用井眼觀測確定表面速度從而區分速度分層的方法。可以精確地確定速度界面，并且可以獲得每層的速度。在鉆井過程中，巖性測井可以用來確定低速覆蓋層厚度和內部巖性的細微變化，可以測量井內靜止水面，確定潛水面的準確位置。

（二）小折射法：這是研究低速下降區的另一種方法。通過區分表層速度的交互界面來保證低速帶的速度及厚度。如果連續觀察到小的折射，則可以獲得在每個速度層中具有連續變化的淺輪廓。使用小折射的方式高效便捷，工程速度快，成本不高。但是，其有局限性僅適用于相對平坦的表層和相對穩定的速度界面。

（三）雷達測深法：這是一種將聲納技術引入地震勘探以確定低速帶的方法。該方法可根據實際地形和需要選擇采集點的密度，速度快，成本低，地形不受限制。但是，當黃土厚而界面不穩定時，其準確性會受到影響。

四、地震信息采集質量的控制和評價

在復雜地區的地震數據采集中，為了檢測和評估采集數據的質量，現場數據采集質量控制的基本內容主要包括三個方面：

（一）采集設備自檢：主要指儀器和設備的性能測試，分為年度，月度和日常測試。測試項目主要包括波形失真，噪聲和漂移測試，脈沖測試，通道間串擾和軌道一致性測試，測試內容在不同階段有所不同。

（二）現場質量監控處理：目前，現場質量監測和處理系統常用于現場采集。其處理軟件主要使用國內CRISYS和PROMAX等現場處理軟件系統。

（三）采集資料評價：依據勘探區域的特點，選用適當的地震勘探規則作為評價標準。

五、結語

在復雜地區的地震勘探中，由于地表復雜的地震條件，復雜多變的地下結構，巖層狀況產生變化嚴重。因此，除了現場施工的巨大困難外，它還使數據處理和解釋變得復雜。復雜區域的地震勘探工作的主要特征是波長吸收嚴重衰減，信噪比低，有效波分辨率低。因此，當輸入足夠時，可以考慮在觀察方法中增加覆蓋數，深孔激發，組合接收和可選彎曲或寬線探索方法。此外，也可以因地制宜選擇三維地震勘探方法。

參考文獻

[1]付佳.復雜區域勘探時的地震采集技術探討[J].中國科技縱橫，2014（11）：40-40.

[2]劉振東.泌陽凹陷復雜斷裂帶地震勘探采集處理方法研究與應用[D].中國地質大學，2010.

[3]王永生.柴達木盆地英雄嶺地區復雜山地三維地震采集方法研究[D].西南石油大學，2014.

[4]沈陽，張濤，趙民，等.復雜地區淺層地震勘探采集方法探討[J].煤炭技術，2011，30（6）：252-254.

（作者單位：大慶油田鉆探工程公司地球物理勘探一公司2289地震隊）