复杂区域勘探时的地震采集技术探讨

张昭

摘 要：地震勘探技术已广泛应用于石油，煤田和工程地质，复杂地区的浅层地震勘探，地震勘探精度受常规因素的影响，也受地形和浅表层特殊性质的影响。通过选择适当的设备，适当的性能指标，适当的数据收集和设计等，在复杂区域进行浅层地震勘探。它可以避免复杂情况对地震勘探的负面干扰，确保数据收集的精确性。本文通过对复杂地区煤田地震勘探的参考，探讨了复杂区域地震勘探采集技术。

关键词：区域勘探；地震采集；技术探讨

引言

地球物理勘探应用中经常采用的方式之一就是地震勘探，即研究人工制造的弹性波。基于地层介质的传播包括用于检测地层结构的一整套方法，包括沉积物本身。地震勘探理论为：通过爆炸或冲击产生的弹性波经由激发源传播，透过地层，并且在地层中产生透射，反射和折射。之后，经过专用设备记录产生的振荡，经过观察和研究振荡波场的数据，反映出地质界面的埋藏深度，形状等结构特征。同时判断岩石或者矿床的性质。所以地震勘探的方式很适合对沉积能源矿物，金属和非金属矿物进行相关研究。

一、地震采集技术所应用的器材

（一）器材的基本组成

在进行地震勘探时，用于勘探不同地区的采集设备性能和完整性差别很大。比如对于石油勘探，为了实现2D/3D地震勘探任务，通常最少要有200個大中型采集设备；对于地表地震勘探，它通常是采用一个低于96个通道的中小型采集设备，整个系统的性能和完整性相对是很低的。系统采集模式也主要体现在集中模拟传输和分布式采集数字传输之间的差异，而A/D数字等性能指标也有很大差异。但是，地震仪本体的基本结构变化并不大。

（二）器材的性能指标和特点

目前，国内大部分煤田地震勘探采用国外大中型仪表系统，包括法国塞塞尔生产的408 UL系统（1000个通道），428 XL系统（10000道），加拿大生产的 Aram- Aries系统（1000道）等，还使用我国的中型轻量级分布式采集系统。所有分布式采集系统的主要特点是：

1、24位Delta Sigm A/D转换器用于提升采集数据的保真度；

2、系统输入噪声和波形失真小，噪声低；

3、高采样率和宽频带特性；

4、系统更加完备；

5、适应性增强。

二、地震勘探系统

（一）二维地震的勘探

二维地震观测系统通常使用端点放炮或中间放炮多次覆盖观测系统，干扰波相对较弱。勘探系统的选择主要有以下几方面因素：当探测深度大且仪器数量大时，使用端点放炮；当探测深度较浅时，为了增加浅覆盖的数量，使用中间放炮；当仪器路径的数量很少时，为了确保一定的偏移长度，通常使用端点放炮；为了提高施工效率和降低成本，使用中间放炮；当地下地层的角度非常大时，使用端点放炮，并且使用端点放炮的观察系统来确保向下角度方向放炮。中间放炮观察系统具有对称和不对称的形式，并采用非对称形式以确保使用大偏移来估计叠加速度。它还可以确保向上倾斜枪的通过次数很小并且偏移量不会太大。根据地下地层的状况及地质任务，科学的选择不对称观测系统的不对称程度。

（二）三维地震的勘探

复杂区域地震勘探的通用勘探系统包括规则及不规则的梁状三维观测系统。对于难以进行3D构造的区域，可以使用宽线观察系统进行观察。三维地震勘探时，基本系统数据的选用通常基于：

1、覆盖次数：复杂地震勘探覆盖的频率通常是16-24倍。

2、面元大小：探索目标的大小，不产生空间混叠的保证以及水平分辨率的要求都会影响面元大小的确定。对于特殊探索目标，面元大小要求是确保目标范围内至少2到3个叠加轨道和切片上4到9个轨道。为避免发生空间假频，1个周期内应至少有2个采样点，1个波长至少应有2个采样点。

3、炮检距及其分布：最小偏移设计为最浅层的1-1.2倍，最大偏移的设计考虑因素更多。通常要求高于勘探目标层的深度，而且要注意NMO拉伸，多波识别，速度分析的要求等。

4、偏移孔径。

5、覆盖次数斜坡带：一般的经验法则是，在水平分层介质的情况下，覆盖斜坡的数量约为目标深度的20%。

6、记录长度：需要能够记录最深的必要测量范围的衍射。

（三）复杂地区的资料采集设计

1、针对复杂区域的三维地震勘探，主要使用的是首次测量，后期设计和重建的基本过程。生产过程可用于根据测量的表面变化特征设计最佳施工计划。因此，CMP面元中每个道炮检距的分布尽可能保持均匀。

2、不规则三维采集设计技术是应对复杂地表环境的三维采集和施工方法。制定方便有效的的最佳观测系统，减小障碍物的影响，并在不适合用三维方式建造规则的区域内进行施工。

3、障碍区炮点、接收点的定位：获取每个炮点接收点的首次到达时间和接近障碍区域捍间，并使用分段线性拟合方法来使用这些首次到达时间。根据实际接收点的首次到达时间与标准首次到达曲线之间的偏差，为每个控制点建立标准的首次到达曲线。通过多方向交叉法和迭代法计算并校正每个镜头和接收点的位置。在原始记录在开始相对清晰的条件下，该方法具有约3米的定位精度。

三、地表结构的相关调查

实行地表结构勘探的基本方式是：

（一）微地震测井法：一种利用井眼观测确定表面速度从而区分速度分层的方法。可以精确地确定速度界面，并且可以获得每层的速度。在钻井过程中，岩性测井可以用来确定低速覆盖层厚度和内部岩性的细微变化，可以测量井内静止水面，确定潜水面的准确位置。

（二）小折射法：这是研究低速下降区的另一种方法。通过区分表层速度的交互界面来保证低速带的速度及厚度。如果连续观察到小的折射，则可以获得在每个速度层中具有连续变化的浅轮廓。使用小折射的方式高效便捷，工程速度快，成本不高。但是，其有局限性仅适用于相对平坦的表层和相对稳定的速度界面。

（三）雷达测深法：这是一种将声纳技术引入地震勘探以确定低速带的方法。该方法可根据实际地形和需要选择采集点的密度，速度快，成本低，地形不受限制。但是，当黄土厚而界面不稳定时，其准确性会受到影响。

四、地震信息采集质量的控制和评价

在复杂地区的地震数据采集中，为了检测和评估采集数据的质量，现场数据采集质量控制的基本内容主要包括三个方面：

（一）采集设备自检：主要指仪器和设备的性能测试，分为年度，月度和日常测试。测试项目主要包括波形失真，噪声和漂移测试，脉冲测试，通道间串扰和轨道一致性测试，测试内容在不同阶段有所不同。

（二）现场质量监控处理：目前，现场质量监测和处理系统常用于现场采集。其处理软件主要使用国内CRISYS和PROMAX等现场处理软件系统。

（三）采集资料评价：依据勘探区域的特点，选用适当的地震勘探规则作为评价标准。

五、结语

在复杂地区的地震勘探中，由于地表复杂的地震条件，复杂多变的地下结构，岩层状况产生变化严重。因此，除了现场施工的巨大困难外，它还使数据处理和解释变得复杂。复杂区域的地震勘探工作的主要特征是波长吸收严重衰减，信噪比低，有效波分辨率低。因此，当输入足够时，可以考虑在观察方法中增加覆盖数，深孔激发，组合接收和可选弯曲或宽线探索方法。此外，也可以因地制宜选择三维地震勘探方法。

参考文献

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（作者单位：大庆油田钻探工程公司地球物理勘探一公司2289地震队）