全空间观测系统讲解.docx
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全空间观测系统讲解
全空间观测系统
1绪论
1.1研究背景及意义
1.2现状
1.3主要研究内容及思路
2全空间观测系统原理
2.1观测系统概念
观测系统(Geometry),即地震波激发点与接收点的相互位置关系,或激发点与接收排列的相对空间位置关系。
观测系统的选择取决于地震勘探任务、工区地质条件和采用的工作方法。
总的原则是尽量使记录到的地下界面能被连续追踪,避免发生有效波彼此干涉的现象,施工简便,经济高效,满足地震勘探对资料品质(信噪比、分辨率等)的基本要求。
根据地震激发点和接收点之间的位置关系,地震测线分为纵测线和非纵测线两种,接收点和激发点在同一直线上的测线叫纵测线,接收点和激发点不在同一直线上的测线叫非纵测线。
2.2观测系统类型
地震勘探工作方法不同,激发点与接收点或接收排列的相对空间位置关系也多种多样,因此,可以按照不同的地震勘探方法划分观测系统的类型。
2.2.1地面观测系统
地面观测系统即激发点与接收点均布置在地面,主要接收来自地下反射界面的反射波,探测空间为二维空间。
(1)简单连续观测系统
最简单观测是一次连续观测系统,即每个反射点只采集一次。
不断地移动接收点和炮点位置,就可以连续追踪界面R。
优点:
炮点与接收点靠近,野外施工方便,不受折射波的干扰,也减少有效波之间的干涉。
缺点:
近炮点的几道常受爆炸后的声波和面波的干扰。
(2)多次覆盖观测系统
所谓多次覆盖是指对被追踪界面的观测次数而言,n次覆盖即对界面追踪n次。
例如对同一界面追踪了两次,称为二次覆盖,追踪了多次,则为多次覆盖。
多次覆盖的具体做法:
为了了解界面上R点的情况,不只在O1点激发、在D1点接收,还分别在O2激发、D2接收,O3激发、D3接收等。
它们以O1D1的中点M对称地分布。
如果界面水平则R点在地面的投影与M点(叫共中心点)重合,并且每次观测到的都是来自R点的反射。
R点就叫这些道的公共反射点。
这些道组成的道集是R点的共反射点道集。
(3)三维地震观测系统
所谓三维地震,就是在一个观测面上进行观测,对所得资料进行三维偏移叠加处理,以获得地下地质构造在三维空间的特征。
三维地震的野外测线布置不受直线限制,实际上是由非纵观测线系统和纵测线系统组成。
三维地震观测比二维要复杂得多,一般应尽量考虑复盖次数多的部位能控制主要测区及勘探对象。
传统三维地震观测系统基本上有两类,即路线型和面积型。
1)路线型。
特点是所得的观测结果为沿着路线附近的一窄条带上的资料。
①宽线剖面(2D):
沿测线布置接收点,激发点则设在与测线交叉的线上,可以是正交线也可以组成任意角度的线。
适当选择激发点距和接收点距,就可以获得几条沿平行测线方向的多次复盖测线。
也即组成一个地下共反射点条带。
(一般5~10条)
宽线剖面野外观测系统示意
②弯线技术(2D):
在地表地形比较复杂的地区,常常不能把测线布置成直线,而不得不适应地形的特点布置成弯曲的测线;另外,为了获得三维地震资料也可以在一块面积上把测线布置成非直线形式。
沿弯曲测线采用多次复盖进行观测,也可以获得在测线两旁分布的共反射点带。
弯曲测线资料也要有一套专门的处理方法。
2)面积型。
通过地面接收点与炮点布置的关系,使地下反射点形成一定面积分布和一定的网格密度。
野外有三种方式。
①十字交叉排列:
炮点排列与检波点排列相互垂直,为了获得均匀的地下反射点,激发点和接收点间距相等,形成一个反射点呈面积分布的网格。
缺点:
激发点与接收点布置在测线两端而组成较大的炮检矩,浅层反射有较大损失,由于是一次覆盖,对压制多次反射不利。
②环线排列:
将每次观测的激发点和接收点沿环线布置,以获得环线所围面积内的反射点。
这种测线布置方式能够沿着许多封闭的相互连接的有利线路进行工作,但不能保证获得均匀的复盖次数和反射点网格密度。
③宽线(条带状)排列:
沿测线方向布设多条平行的检波器线。
每次激发时,这些检波器线同时接收,获得纵、横方向上的多次覆盖信息。
处理结果除可得到地震剖面外,还可精确地测定反射层的横向倾角。
④栅形(线束状)排列:
将多道检波器等间距地分布在若干平行线上(线距可选与检波点距相同),穿过检波线中央布置激发点线。
改变检波线的排列方式和激发点线距离可以形成不同的覆盖次数。
如图所示,AB、CD和EF是相隔一定距离的三条平行的接收点线,在这三条线上也适当布置激发点,就可以获得分布的AB、CD之间的许多平行线上的反射点资料。
再在平行MN的许多激发点线上激发,就可以得到一定的复盖次数。
实例:
下图为6线4炮制排列,每条接收线上有96道,道间距40m;接收线线距160m;偏移距300m,炮点距80m;排列每次纵向移动3道(炮点线纵向移动120m);横向移动3个线距480m。
可以计算此观测系统纵横向覆盖次数。
估算这种3D观测系统的覆盖次数时,先按2D直线观测计算覆盖次数的方法分别计算横向的覆盖次数
和纵向的覆盖次数
,最终为覆盖次数
。
纵向覆盖次数:
,
(其中,M:
接收道数;S:
单边激发=1,双边激发=2;
:
炮点向前移动的距离除以道间距;d:
纵向上炮点线移动距离),此实例中
。
横向覆盖次数:
(P:
每条炮线上炮点数;R:
每个排列的检波点线数;
:
检波点线每次横向移动距离与横向炮点距之比),此实例中
。
总覆盖次数为:
2.2.2井地观测系统
井地地震观测系统,一般为地面激发地震波,井中不同深度布置检波器接收,即常规的VSP观测系统;或者在井中激发地震波,地面布置检波器接收,即在前者基础上发展的逆VSP观测系统。
(1)VSP观测系统
直地震剖面法VSP(VerticalSeismicProfiling)是在地面激发、井中接收的一种观测方式,它是由地震测井方法发展而建立起来的一种地震勘探方法。
在实际生产过程中,为了适应各种不同的VSP采集任务,出现了各种不同的观测方法,因此可以设计各种不同的观测系统。
1)零井源距观测系统。
零井源距是使震源位于观测井的井口之上,每激发一次,测井检波器由井底向上提升一次,检波器间隔一般为20m左右,最小距离3m,最大50m左右。
用零偏移距获得的资料,在纵向上有较高的分辨率,但在横向上仅是一个菲涅尔带的反射,因此零偏移距的VSP也称为一维VSP。
2)零井源距观测系统。
非零井源距的震源固定在离所测井一定的位置上,其检波器由下向上提,其井源距的大小,根据目的层埋藏深度而定。
井源距和可能勘探的界面范围之间的关系如下图所示,当界面水平时,且井为垂直井时,非零偏移距则可勘探从观测井到震源一半距离的界面范围。
当界面倾斜时,勘探界面的范围与倾角有关,勘探范围可用虚震源到井中最浅和最深的两个检波点所引直线截取的界面段近似地确定。
3)斜井观测系统。
VSP除在垂直井中观测外,也可以在斜井中观测。
一般来说,在斜井中观测比较复杂,因为震源位置常常需不断变动,井下仪器的空间位置难以确定,但是它对地下界面成像有更高的分辨率。
斜井VSP的观测方法同垂直井VSP的观测一样,按照激发点与接收点几何位置的分布情况,斜井VSP观测方法有以下几种。
①垂直入射斜井VSP:
这种观测方法是将震源安置在井下检波器的正上方,一一对应地进行激发和接收。
以海上为例,图中为海上垂直激发斜井VSP观测示意图。
图中A',B'为两个“炮圆”,其圆心恰在井中测点A,B的正上方。
震源必须在该“炮圆”内激发。
为保证波的传播路径近似垂直,炮圆的直径不得超过观测点深度的2%-3%,且越接近井口,“炮圆”的直径应愈小。
②井口激发斜井VSP:
这种观测方法对海上、陆上皆适用,尤其在陆上进行斜井VSP测量时,由于地表条件的限制,有时会使震源位置难以按垂直激发接收布置,此时,可以选择井口激发方式进行观测。
下图所示为井口激发斜井VSP示意图,震源位置在井口的较小范围之内,并且尽可能地与井处于同一个平面上。
③斜井WVSP观测系统:
此种观测方法要求检波点位于斜井中的某一位置,震源在地面(或海面)上以等步长移动,如下图所示。
图中震源线与井位处于同一个平面上,且两者分别位于井口两侧。
这种观测方法的优点是能取得井另一侧的反射信息,可以作为以上两种观测方法的补充,拓宽观测范围。
(2)逆VSP观测系统
RVSP是ReverseVerticalseismicprofile的简称,是在传统的地面地震勘探方法与垂直地震剖面方法的基础上结合钻井工程发展起来的新方法,是对VSP技术的拓展和补充,RVSP的震源置于井中,检波器位于地面。
1)二维RVSP观测系统。
二维RVSP观测系统如下图所示,在井中激发地震波,一条测线布置在水平面上,接收地震波信息。
2)三维RVSP观测系统。
三维逆VSP观测系统同样是在井中布置炮点,激发地震波,与二维观测系统的区别主要在于地面测线及检波点的布置,根据不同的测线及检波点布置情况可以将3D逆VSP观测系统分为线性观测系统、环形观测系统及放射状观测系统。
①束状观测系统:
束状观测系统是地面横向或纵向布置多条检波器,即检波点横、纵向变化,面积接收地震波。
②环形观测系统:
环形观测系统是检波点在地面围绕井移动,每次保持检波点离开井口的距离环形变化,但相对于井处于不同的方位。
图中直达波为等时,而反射波变化较大。
③放射状观测系统:
该观测方式是检波点为线状观测,每条线为直线,炮点等间隔变化,并且过井口,线与线成角度变化。
2.2.3井间观测系统
在井间观测系统中,专门为做井间地震而钻井的情况是少见的。
通常是利用现有的井网进行选择。
多数为一口井为震源井,在邻近的一口或几口井作为接收井,构成所谓线性和面积观测。
(1)定点观测系统
所谓定点观测,是指震源或检波器固定在井中某一位置上,在接收井中移动检波器或震源。
1)共炮点数据采集观测系统。
该方式是将炮点固定在一口井中,在相邻的一口或多口井中移动接收点来完成数据采集。
它比较适合于单炮激发多道接收的观测,特别在有多道检波器串时更加实用。
2)共接收点数据采集观测系统。
该方式是将检波器固定在一口或多口井中,在相邻井中移动激发点来完成数据采集。
激发震源一致性较好时使用这种方式可以有效地减少接收因素变化的影响,从而有利于获取道集一致性较好的记录。
(2)反向同步观测系统
所谓反向同步观测,是指井中震源和接收器反向等距移动,移动的总点数和总距离相等。
该方式要求震源系统具有良好的连续激发性能,采集的资料可用于反射成像。
(3)炮点接收点平行同步移动观测。
这是一种井间地震连续观测的方式。
观测时激发点和接收点平行同步,由深向浅或反过来由浅向深等间距连续移动,每炮一个检波器或多道检波器接收。
采集的资料可用于井间层析成像与反射成像。
(4)多井井间观测方式。
这种方式大多在油气开发区进行,一般是在一口井中激发,相邻两口或多口井中接收,实现多口井中的井间层析成像和反射成像,根据波场特征等解释多井间的储层分布和油气开发情况等。
(5)单井井中地震观测方式。
这种观测方式主要用于盐丘侧翼成像和断面成像等特殊地质目标的观测,或用于水平井研究等。
2.2.4巷道/隧道观测系统
巷道/隧道观测系统是在巷道或隧道中布置激发点和接收点,与地面观测系统不同,场地与工作条件也有很大区别,尤其是进行巷道/隧道超前探测时,探测空间为三维全空间范围。
(1)点状观测系统
巷道/隧道超前地质预报断层、破碎带是预报的主要内容。
点状观测系统是在隧道掌子面上设置交叉的测量剖面,在剖面上设置测点及激发点,用锤击方式激发弹性波,在激震点旁设检波器接收被测物体的反射波,观测系统示意图如下图所示。
该方法即陆上极小偏移距高频宽带高保真全信息弹性波超短余震接收系统单点连续剖面法,一般简称陆地声纳法。
与其它地震反射类方法一样,陆地声纳法可以探查预报隧道掘进前方断层、破碎带等构造,由于在激震点旁接收,激震能量效率高,用锤
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