三分量地震采集方法Word格式文档下载.docx
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转换波时距曲线可以表示为：
（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：
（2）
（3）
所以
（4）
其中
，
（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。
图2PP波反射系数（左）和PS波反射系数（右）与炮检距关系图
保证目的层最大炮检距道经动校后不被切除。
同时还要考虑消除多次波、AVO必须的炮检距以及电缆最大长度等。
根据纵波、转换波联合观测系统设计理论模型可知，最大炮检距的确定应以转换波为主。
⑶采样间隔与道间距
在已知地下速度模型的情况下，可以利用射线追踪的方法来计算道间距。
对于时间采样间隔的选择，应满足时间采样定理：
（6）
其中t表示时间采样间隔，fmax表示信号最大频率。
同理，对于道间距的选择，应满足空间采样定律：
（7）
其中x表示道间距，min表示信号最小波长。
而min与视波速和最大频率之间具有如下关系：
（8）
上述视速度要采用转换波的视速度；
假设目的层的深度为H，目的层以上介质的纵波等效速度分别为
，炮检距为x，纵波零炮检距时间为
，则纵波视速度为：
（9）
纵波和横波等效速度分别为
和
，炮检距为x，纵波单程垂直旅行时为
，横波单程垂直旅行时为
，转换点到炮点和检波点的距离分别为
，则转换波时距曲线可以表示为：
根据转换点的渐进线公式计算视速度为：
（10）
关于转换波的面元大小和纵波的关系可以采用如下方法确定：
（11）
其中为ΔS炮间距，ΔX为道间距。
⑷覆盖次数
在转换波勘探中，由于转换反射点靠近接收点，当炮点移动而检波点不动时，转换点间距小于半个道距，覆盖次数聚焦于大炮检距，即转换反射点靠近检波点。
当炮点不动而检波点移动时，转换点间距大于半个道距，覆盖次数发散于大炮检距。
由于转换波勘探的转换点分布相对于纵波的共中心反射点的不均匀性，其覆盖次数的分布也不像纵波勘探时均匀，所以，在转换波勘探中引入平均覆盖次数的概念，即某个勘探区域中总的转换点个数与其面元个数的比值。
2、兴城试验区概况
⑴浅层地震地质条件
工区整体呈东南高西北低，海拔高程在140-190m之间，地表相对高差为50m左右。
地表主要为农田、草地。
区内村庄密集，试验线总计涉及大小村庄共计21个，其中测线穿越最大800m。
工区南部地表为耕地，地表高差较大，有成条带状的林带分布，村庄比较密集。
工区中部地表为草地，地表高差变化小，海拔高程在145-155m之间。
抽油机、电网、计量间分布其间，地下输油管线密集，环境噪音较强。
工区北部地表为耕地，海拔高程在145-175m之间。
有呈条带状分布的林带，中部穿过林场。
激发岩性北部为黄沙、灰沙；
南部为黄胶泥、硬质灰胶泥，部分地区为流沙。
从表层纵波资料看，纵波速度结构相对较为简单，低降速带较为稳定，北部低降速带的总厚度基本为6-10m，南部低降速带较厚，最大可达34m，一般为8-16m。
图304线横波速度模型
从横波表层调查资料上看（图3），横波速度变化比较复杂，具有多层速度结构，视速度在160-530m/s之间。
工区最深微测井达80m，但未达到成岩的横波速度（一般1000m/s以上）要求，钻井显示该区地下岩性变化比较复杂。
本区干扰波主要为面波、折射波，以及野外采集时的环境噪音和50Hz电干扰。
面波主要发育有两组，视速度分别为300m/s左右、350m/s左右，视主频7Hz左右，主要能量集中在12Hz以内。
随着激发深度增加面波变弱，且主要影响近炮点道，面波对于纵波分量影响较小；
在潜水面以下激发时对转换波资料的影响相对较小，否则影响比较大。
本区的折射波主要有两组，视速度分别为1650m/s左右、2150m/s左右，视主频在20Hz左右。
只要在潜水面以下激发，干涉带范围较窄，对资料的影响较小。
从区内典型单炮的环境噪音统计分析来看，本区环境噪音发育，频带较宽，动态范围较大，50Hz干扰影响较为严重，不利于深层弱信号的保护。
⑵深层地震地质条件
该区中浅层（T3以上）各目的层构造格局基本一致，局部构造和小断裂非常发育，且多与断层伴生而成。
该区深层（T3、T4、T5）构造均为早期构造，晚侏罗系末期发育已具雏形，各层发育有一定的继承性，受后期断层的改造，整体形态略有变化。
本区主要发育有T06、T1、T2、T2-2、T3、T4、T5等反射层，详细波组特征如下：
T06反射层：
相当于嫩江组二段顶面反射，该反射层在工区内能连续对比追踪，为两个强相位的连续反射，视频率约为40Hz。
T1反射层：
相当于姚家组顶面反射，一般由一个强振幅同相轴组成的连续反射，其上伴随一个较强相位的反射。
该层视频率约为40Hz。
T2反射层：
相当于泉头组顶面反射，其下伴随的相位波形不稳定，呈单波、复波等形式，能量较强，较易对比追踪。
视频率约为25Hz。
T2-2反射层：
相当于泉头组二段顶面反射，一般由3个反射同相轴组成，三个相位能量时强时弱，且变化不统一。
其上又时常伴随一至二个相位，给对比追踪带来困难。
视频率约为30Hz。
T3反射层：
相当于登娄库组顶面反射。
该反射波组一般由3个反射同相轴组成，表现为中强振幅，高连续。
T4反射层：
相当于侏罗系顶面反射。
该反射波组一般由2个反射同相轴组成，在T5埋藏较深处表现为强振幅、高连续，在T5埋藏较浅处，表现为弱-中强振幅，较连续反射，基本能可靠对比追踪。
T5反射层：
相当于基岩顶面反射。
该反射波组特征变化较大，反射能量时强时弱，多为中强振幅反射，波组特征不明显。
该层在全区整体上反射连续性较差，对比追踪较为困难。
视频率约为20Hz。
本次试验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，通过现场试验要实现下列目标：
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、扶杨油层地震分辨率能力；
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。
⑶地质模型建立
基于模型参数论证的方法设计首要注意事项是论证点要有代表性，要能够控制全区，另外还要求地球物理参数准确可靠，否则难以得到较为合适的采集方法。
我们根据构造特点，通过认真分析，共确定出四个代表性的论证点，地球物理参数见下表：
表1论证点1地球物理参数（较深部位）
地震
层位
地质
埋深
（m）
纵波
To（s）
速度
（m/s）
横波
横波To（s）
地层
倾角
（0）
转换波
主频
（Hz）
T06
嫩二段顶
1132
0.890
2542
1398
1.618
4
49
T1
姚家组顶
1428
1.117
2557
1406
2.031
5
T1-1
青山口组顶
1579
1.215
2602
1431
2.209
46
T2
泉头组顶
2009
1.509
2669
1468
2.744
6
42
T2-2
泉二段顶
2540
1.793
2865
1576
3.261
7
39
T3
登娄库组顶
2962
2.005
3003
1652
3.645
10
35
T4
侏罗系顶
3603
2.300
3207
1764
4.182
12
T4-1
营城组底
4070
2.483
3328
1860
4.515
14
32
T5
基岩顶
6030
3.224
3890
2140
5.861
20
表2论证点2地球物理参数（中等埋深部位）
埋深（m）
纵波To（s）
地层倾角（0）
1082
0.858
2523
1388
1.559
4
49
1391
1.094
2542
1398
1.990
5
1563
1.206
2597
1428
2.193
46
1949
1.471
2656
1461
2.675
6
42
2408
1.716
2839
1561
3.120
8
39
2747
1.887
2959
1627
3.430
9
35
3214
2.101
3130
1722
3.820
14
3667
2.278
1830
4.142
18
32
5544
2.985
5.426
26
表3论证点3地球物理参数埋（深较浅部位）
转换波主频
1064
0.866
2458
1352
1.575
1343
1.079
2489
1369
1.963
1474
1.164
2538
1396
2.116
1709
1.325
2588
1423
2.409
2137
1.553
2788
1533
2.824
2502
1.736
2939
1617
3.157
2835
1.890
3076
1692
3.436
12
3428
2.120
3364
1850
3.854
21
3750
2.237
3508
1930
4.067
28
上述论证点均选取在已知井附近，如图4和5所示，在主要产气层附近横波速度资料，可以提取数据用于论证。
图5论证点3纵横波速度比随深度变化曲线（产气层附近1.6左右，其余1.7-1.9）
图6为通过升深2井的试验线建立二维模型，对论证点参数做进一步分析，可以优化、验证选择的观测系统参数是否合理，纵波射线追踪重点考虑主要目的层的能量收敛和初至波切除，转换波射线追踪重点考查有效反射的范围。
图607线地质剖面示意图
⑷设计方案论证
根据上述参数和地质模型，对主要施工参数进行了论证。
①道距
分析以上论证结果可见：
由于本次勘探目的层位较多，考虑到较浅目的层，CDP距应不大于16m，道距=2×
CDP点距，CCP点距＝道距×
（r/（1+r））--r：
Vp/Vs，CCP距应不大于20m。
本次采集的道距应不大于32m。
由于采用数字检波器，野外对环境噪音基本没有制压，在室内进行道组合处理时，必须保护有效高频信号，要求采集时道距应尽量小。
根据分析结果，道距应为12m左右。
经综合分析，考虑到室内处理，采用10-15m道距。
②最大炮检距
二维地震勘探炮检距主要考虑最大炮检距和最小炮检距的选择。
由于转换波在近炮检距的反射波能量较弱，一般认为最小炮检距应该加大，但是考虑到既要接收转换波又要接收纵波，以及初至波静校正问题等，最小偏移距选择为半个道距。
本次设计重点考虑最大炮检距。
最大炮检距的选择点参数论证应重点考虑以下因素：
动校拉伸不宜超过12.5%；
速度分析的精度误差不宜高于6%；
不被干扰波切除时切除掉；
保证纵波和转换波反射系数稳定。
满足各层速度分析精度的要求和主要目的层动校拉伸的要求，工区北部炮检距应为2657m-4014m，工区南部炮检距应为3142m-4727m。
从图7和8主要目的层的反射能量曲线可见，考虑主要目的层反射系数：
工区炮检距应为500-6600m。
1000m~6600m
500m~6000m
为优化、验证选择的炮检距是否合理，通过二维模型对炮检距做进一步分析。
纵波重点考虑主要目的层的能量收敛和初至波切除，在工区北部炮检距应为4000m左右，在工区南部应为5000m左右。
转换波主要能量分布在中炮检距范围，因此工区北部转换波能量主要集中在500-5500m范围内，在工区南部转换波能量主要集中在500-5600m范围内。
综合分析论证结果，充分考虑转换波反射范围和纵波的采集要求，合适的炮检距应为：
最大偏移距5600m左右。
基于上述论证，初步设计方案如下：
观测系统：
5600－5－10－5－5600；
CMP覆盖次数：
140次；
道距：
10m；
炮距：
40m；
总道数：
1120×
4（数字三分量1120×
3道，模拟检波器1120道）。
4、试验方案设计
⑴试验方案特点
本次试验方案设计充分考虑到了转换波采集的特点，由于同时需要进行数字与模拟检波器对比，设计了适合数字检波器的小道距施工方案，考虑到今后勘探的趋势，方案设计中还考虑了高密度采样施工方式。
综合起来试验方案具有如下特点：
①多条测线交叉有利于裂隙检测。
应用转换波进行裂隙检测是通过PSV与PSH分量在不同观测方向上的差异来进行的，因此测线交叉根有利于裂隙的检测。
本次试验测线两两相交，有利于裂隙检测工作的进行。
②穿过多口目标井有利于分析对比，部署测线穿过的目标井在不同的目的层均有各自的特点，而且测线附近的其它井也可以为解释提供可靠的依据。
③设计多种观测系统，分析对比方式多样。
针对转换波设计了较小面元和较大炮检距，实现了中、大炮检距密集采样的比较理想的观测方式，同时设计了中间和端点两种放炮方式。
在数字和模拟检波器对比分析方面，采用两种方式对比数字线，向着密集采样的方式迈进一步。
其中01线道距为10m，两条测线距离5m，如果考虑采用道叠加方式，则道距为5m；
同时进行数字与模拟检波器对比。
转换波接收方式，采用单边与中间激发方式；
采用较大炮检距，有利于后续处理分析。
⑵试验点布设
进行点试验的目的是掌握工区的干扰波分布情况，特别是针对转换波勘探的干扰波分布规律，并寻找压制方法。
通过激发因素试验，掌握工区有利于转换波采集的最佳激发岩性的分布规律，确定全区的最佳激发岩性。
通过接收因素试验，确定合理的接收参数，确定转换波的最佳接收窗口，保证优质高效地完成试验任务。
根据工区特点以及试验目标，布设试验点10个，分布于工区有代表性地区。
系统点布设在整个工区深浅层地震地质条件均具有代表性的位置--升深1井附近，该区目的层具有代表性（如图9所示，横轴为深度，单位为m；
纵轴为总横波速度比。
），而且地质认识比较清晰，便于分析对比，近地表岩性有代表性，有利于激发井深的分析。
考核试验点根据工区表层地震地质条件和地下地震地质条件，以及以往资料品质合理布设，代表区内的各种资料品质条件，测线交叉点处均布设了考核点。
上述方案可以很好地满足地质任务需求。
图9过系统点的升深1井速度比曲线（产气层位置速度比变低）
三、三分量地震采集激发因素设计方法
1、干扰波分析
噪音测试试验主要任务是查清干扰波对于转换波的影响，并通过现场处理分析，为确定有利于压制干扰的最佳接收参数提供依据。
试验方法：
采用5m道距接收，根据表层资料设计激发井深，考虑到纵横波速度界面。
井深如下：
H＝9、11.5、18.5、30m；
药量为6kg。
总计井数4口。
⑴干扰波调查试验分析
干扰波参数：
从PSV分量和PP分量上看，规则干扰波的特征与干扰范围基本一致，但是在PSV分量上，面波的干扰比PP分量略强。
经过计算的试验区规则干扰波参数见表4。
表4试验区规则干扰波参数
类型
视频率
视速度
视波长
强度
面波1
297
59.4
较强
面波2
240
30
强
面波3
528
106.5
很弱
面波4
11
846
76.9
弱
折射波1
40
1790
44.8
折射波2
25
2681
107.2
折射波3
22
2358
折射波4
1993
90.6
面波
图10显示，面波的主要视频率在12Hz以内，一般分布在7—11Hz之间，频带较窄，但能量很强。
面波3和4
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