三维(3D)地震勘探

1 2 3 一 维 勘 探 是 观 测 一 个 点 的 地 下 情 况 ；二 维 勘 探 是 观 测 一 条 线 下 面 的 地 下 情 况 ；三 维 勘 探 是 观 测 一 块 面 积 下 面 的 地 下 情 况 ；四 维 地 震 勘 探 是 在 同 一 地 区 不 同 时 间 重 复 做 三 维 地 震 勘 探 ， 那 么可 称 之 为 四 维 地 震 勘 探 时 移 地 震 。 四 维 是 观 测 同 一 块 面 积 下面 不 同 时 间 的 地 下 变 化 情 况 。 根 据 地 质 任 务 和 到 达 的 目 的 不 同 ，可 采 用 不 同 维 的 勘 探 方 法 。 大 大 改 善 记 录 质 量 ， 提 高 信 号 的 清 晰 度 和 分 辨 率 ， 从 而 提 高 解 决 地 质 问 题 的 能 力 ， 能把 油 气 田 的 位 置 确 定 得 更 准 确 。 由 于 三 维 地 震 最 后 得 到 的 是 一 组 立 体 的 数 据 ， 根 据 这 个 数 据 体 就 能 给 出 地 层 的 立 体 图像 三 维 立 体 图 。 同 时 ， 也 可 给 出 由 浅 至 深 ， 一 层 层 的 水 平 切 片 图 ， 将 这 些 图 制 成动 画 ， 人 们 就 能 像 看 电 影 一 样 来 解 释 地 下 地 质 情 况 ， 省 时 省 力 又 精 确 。 4 兴 旺 国 家 20世 纪 70年 代 开 始 使 用 中 国 20世 纪 80年 代 迅 速 开 展 起 来野外资料采集室内资料处理成果解释 三 维 地 震 是 将 地 震 测 网 按 一 定 规 律 布 置 成 方 格 状 或 环 状的 地 震 面 积 勘 探 方 法 。 5 6 用 三 维 的 观 点 和 方 法 研 究地 下 三 维 问 题 ， 才 能 得 出地 质 构 造 的 全 面 认 识 。a、 三 维 地 震 模 型b 、 原 始 剖 面c 、 二 维 偏 移 剖 面d 、 三 维 偏 移 剖 面 7 8 三 维 数 据 采 集 不 存 在 二 维 数 据 采 集 时 来 自 非 射 线 平 面 内 的 侧 面反 射 波 。三 维 采 集 的 数 据 按 三 维 空 间 成 象 处 理 ， 可 以 真 实 地 确 定 反 射 界面 的 空 间 位 置 。三 维 观 测 可 以 避 开 地 形 、 地 物 的 障 碍 ， 对 地 表 条 件 适 应 性 很 强 。三 维 观 测 可 对 资 料 有 更 大 的 保 真 度 ， 相 位 数 据 更 齐 全 ， 便 于 研究 地 层 的 岩 性 。三 维 地 震 勘 探 资 料 的 完 整 统 一 性 及 显 示 技 术 的 现 代 化 ， 更 便 于人 工 联 机 解 释 。 9 三 维 地 震 野 外 数 据 采 集 10 规 那 么 型 观 测 系 统 ： 十 字 型 观 测 系 统 ， 由 此 衍 生 成L型 、 T型 ooooo o o o o o oL型 宽 十 字 型 T型十 字 型 观 测 系 统这 类 观 测 系 统 可 将 地 下 网 格 面 积 分 布 在 需 要 勘 探 的 地 区 ， 湖 泊 、 村 镇 等 。 在 进行 小 面 积 三 维 观 测 时 ， 用 多 道 仪 器 ， 多 个 炮 点 即 可 完 成 野 外 采 集 。施 工 时 ， 接 收 点 排 列 不 动 ， 炮 点 沿 炮 线 逐 点 激 发 。 缺 点 是 ： 单 次 覆 盖 11 组 合 型 观 测 系 统从 炮 点 和 接 收 点 分 布 关 系 ， 可 分 为 垂 直 型 、 平 行 型 和 斜 交 型 。1 垂 直 型 观 测 系 统该 系 统 一 般 由 十 字 型 观 测 系 统组 合 或 衍 生 而 来 ， 主 要 有 直 式 栅状 系 统 和 地 震 线 束 观 测 系 统 。可 作 为 小 面 积 三 维 观 测 网 ， 将地 下 网 格 面 积 分 布 在 需 要 勘 探 的 地 区 。 12 60120180240160m21015090611211811 30m 80m 40m 图 5-7四 线 六炮 中 点 激 发 50cm 200m 60120180240611211811 100m 四 线 六 炮 端 点 激发这 种 观 测 系 统 的 的 优 点 ： 可 以 获 得 从 小 到 大 均 匀 的 炮 检 距 和 均 匀 的 覆盖 参 数 ， 适 应 于 复 杂 地 质 条 件 的 三 维 地 震 勘 探 。 此 外 在 多 居 民 点 、 多农 田 地 区 可 改 变 偏 移 距 和 发 炮 方 向 进 行 施 工 ， 亦 可 获 得 满 意 的 资 料 。 地 震 线 束 观 测 系 统 是 目 前 三 维 地 震 大 面 积 施 工 中 最 常 用 的 类 型 ，该 系 统 是 由 多 条 平 行 的 接 收 排 列 和 垂 直 的 炮 点 排 列 组 成 。 13观 测 方 式 ： 8线 5炮 240道使 用 道 数 ： 8 120+120 道 =1920道覆 盖 次 数 ： 4 15 面 元 大 小 ： 12.5m 25m道 距 ： 25m 排 列 线 距 ： 250m纵 向 炮 排 距 ： 200m 横 向 炮 点 距 ： 50m最 大 纵 向 炮 检 距 ： 2987.5m 排 列 横 向 滚 动 距 离 ： 250m最 小 纵 向 炮 检 距 ： 观 测 系 统 大 港 油 田 王 官 屯 三 维 14 2 平 行 线 型 布 置 15 3)积 木 型 又 称 斜 交 型 炮 点 线 与 接 收 点 线 彼 此 斜 交 16 沿 测 线 布 置 检 波 和 炮 点 ， 可 以 得 到 测 线 附 近 条 带 上 的 反 射 资 料 。宽 线 剖 面 处 理 后 ， 能 确 定 地 下 反 射 界 面 的 位 置 、 倾 角 和 倾 向 ，分 析 波 的 来 源 ， 提 高 剖 面 信 噪 比 。4)路 线 型 宽 线 剖 面 17 不 规 那 么 型 观 测 系 统 仅 适 用 于 地 表 障 碍 物 多 ， 通 行 条 件 差 ， 不 能接 正 常 观 测 系 统 施 工 的 地 区 ， 可 根 据 地 面 条 件 和 地 质 任 务 的 要 求 设计 成 各 种 类 型 。不 规 那 么 型 观 测 系 统 的 优 点 是 灵 活 机 动 ， 放 炮 时 炮 点 和 检 波 点 位置 选 择 灵 活 方 便 ， 但 它 们 有 以 下 共 同 缺 点 。 叠 加 次 数 一 般 较 低 ， 而 且 不 均 匀 。 炮 检 距 变 化 范 围 一 般 较 小 ， 仅 在 个 别 点 上 有 从 小 到 大 比 较 完 整的 炮 检 距 。 资 料 处 理 比 较 复 杂 。由 于 存 在 上 述 问 题 ， 不 规 那 么 型 观 测 系 统 一 般 只 用 于 通 行 条 件 困难 的 地 区 ， 并 且 仅 在 信 噪 比 高 的 地 区 才 能 得 到 较 满 意 的 结 果 。2、 不 规 那 么 型 观 测 系 统 18 19 一 、 面 积 测 量 系 统 反 射 波 时 距 图 O到 P点 的 路 径 r1为 由 P点 到 S点 的 路 径 r2为 令 速 度 为 V,则 S点 记 录 到 的 来 自 P点 的 绕 射 波 到 达 时 间 为 为 了 简 化 起 见 ,令 绕 射 源 P在 坐 标 原 点 O的 正 下 方 ,那 么 自 激 自 收 旅 行 时 为 : 为 了 书 写 方 便 ,将 xi写 成 x,那 么 由 此 可 见 ,面 积 测 量 反 射 波 时 距 图 为 极 小 点 在 P点 的 旋 转 双 曲 面 。 20 有 的 地 区 由 于 地 表 条 件 受 限 制 ， 为 了 完 成 地 震 勘 探 任 务 ， 往 往 把 测 线 布成 折 曲 测 线 ， 波 状 测 线 及 环 形 测 线 。 这 类 测 线 的 根 底 是 弯 曲 测 线 ， 弯 曲测 线 的 时 距 方 程 为 ：二 、 折 曲 测 线 观 测 系 统 反 射 波 时 距 图 由 上 式 可 见 ， 弯 曲测 线 反 射 波 时 距 曲线 是 一 条 与 激 发 和接 收 点 的 平 面 坐 标有 关 的 ， 复 杂 的 空间 曲 线 ， 不 管 曲 线多 么 复 杂 ， 只 要 能用 数 学 方 式 模 拟 ，就 可 通 过 方 程 的 方法 把 反 射 界 面 研 究下 来 。 21 三 、 共 反 射 面 元面 积 测 量 和 折 曲 测 线 观 测 系 统 的 三 维 屡 次 覆 盖 技 术 不 能 严 格 遵 守 共反 射 点 叠 加 的 定 义 ， 必 须 给 予 新 的 含 义 ， 实 际 的 共 反 射 点 道 集 随 着测 线 的 改 变 或 测 线 弯 曲 会 有 一 定 的 离 散 ， 围 绕 着 理 论 共 反 射 点 位 置的 这 些 实 际 的 地 下 共 反 射 点 道 集 ， 称 为 “ 共 反 射 面 元 。“ 共 反 射 面 元 叠 加 ， 是 指 “ 共 反 射 面 元 道 集 内 各 反 射 点 信 号 的叠 加 ， 叠 加 结 果 应 该 象 来 自 同 一 反 射 点 那 样 使 信 号 得 到 加 强 。 22 三 维 地 震 资 料 处 理 与 二 维 相似 ， 但 各 个 处 理 环 节 必 须 考 虑三 维 特 性 和 庞 大 的 数 据 体 的 操作 与 管 理 。三 维 地 震 资 料 处 理 大 致 可 分为 预 处 理 ， 常 规 处 理 ， 特 殊 处理 及 成 果 显 示 四 大 局 部 。三 维 地 震 资 料 处 理 流 程 23 三 维 地 震 资 料 的 解 释构 造 解 释岩 性 解 释 24 三 维 地 震 的 六 个 特 点 ： 真 归 位 后 交 点 闭 合 无 侧 反 射 水 平 分 辨 率 高 具 水 平 切 片 和 层 振 幅 显 示 功 能 人 机 联 作 解 释 彩 色 显 示三 维 地 震 资 料 的 解 释 25 一、三维地震资料的特点1.与 二 维 相 比 ，三 维 可 以 做 到 真正 的 空 间 归 位 ，因 此 三 维 偏 移 资料 上 无 闭 合 差 ，剖 面 上 的 背 斜 、断 层 等 形 态 、 大小 、 位 置 也 较 准确 。 26交 叉 剖 面 显 示 27 2.三 维 地 震可 消 除 侧 反射 影 响 ， 因而 背 斜 圈 闭形 态 与 大 小比 较 真 实 。不 像 二 维 地震 由 于 侧 反射 影 响 ， 背斜 往 往 变 宽 ，变 大 ， 尤 其是 低 幅 度 背斜 的 失 真 明显 。 28 3.三 维 地 震 在 纵 、 横 两 个 方 向 上 密 集 设 置 测 点 ， 测 点 距一 般 20-100m， 常 见 为 50 50或 50 75m， 因 而 在 地 下每 获 得 一 个 信 息 ， 使 水 平 分 辩 率 显 著 提 高 。一 个 蛇曲 河 道在 三 维地 震 显示 中 ，得 到 了河 道 整体 展 布 。 29 A、 L75线 局 部 剖 面 ， 浅 层 断 层 清 楚 ， 信 噪 比 高 。 30 4.三 维 资 料 是 一 个 数 据 体 ， 可 以 在 任 意 方 位 上 切 片 显 示 ： 如 主 测 线 方 向In line， 横 测 线 方 向 Cross line， 过 井 切 片 ， 斜 切 片 ， 水 平 切 片 ， 层 切 片 ，尤 其 象 水 平 切 片 和 层 振 幅 切 片 是 三 维 解 释 中 所 特 有 的 功 能 。 31 用 水 平 切 片 直 接做 构 造 图 。 32 5.彩 色 显 示 ： 三 维 资 料均 采 用 彩 色 显 示 ， 彩 色成 图 ， 彩 色 输 出 。 这 样提 高 了 地 震 资 料 的 视 觉分 辨 率 。 33 34 6.人 机 联 作 解 释解 释 常 在 工 作 站 上 进 行 。 工 作 站 一 般 包 括 图 象 处 理 机 ， 辅 助 图 象 存 储 器 ， 数 据 输入 装 置 和 显 示 终 端 。 配 备 的 软 件 包 括 许 多 专 用 的 模 块 。 国 内 市 场 上 常 用 的 是Landmark工 作 站 ， Geoquest工 作 站 等 。 具 软 硬 件 系 统 成 套 ， 由 多 家 石 油 公 司 生 产销 售 。 35 三 维 地 震 资 料 显 示三 维 数 据 体 折 曲 测 线 剖 面对 角 线 测 线 剖 面横 剖 面水 平 剖 面 纵 剖 面立 体 显 示垂 向 剖 面 等 时 切 面等 时 系 列 切 面全 息 图三 维 立 体 图 36 inline 、 subline： 垂 直 于 构 造 走 向 的 剖 面 主 测 线 Crossline： 平 行 于 构 造 走 向 的 剖 面 联 络 测 线 水 平 切 片 ： time slice 每 一 张 切 片 是 地 下 不 同 层 位 的 信 息 在 同一 时 间 内 的 反 映 。 相 当 于 某 一 等 时 面 得 地 质 图 。 即 同 一 张 切 片 里显 示 了 不 同 层 位 的 信 息 ， 如 反 射 振 幅 强 弱 、 频 率 上 下 、 信 噪 比 变化 、 断 裂 分 布 、 断 距 、 构 造 、 异 常 体 等 。 而 同 一 层 位 的 信 息 又 连续 清 晰 地 反 映 到 多 张 切 片 上 。 利 用 连 续 的 水 平 切 片 进 行 三 维 作 图 ，能 大 大 提 高 构 造 图 的 精 度 。 37 从 三 维 地 震 数 据 体 提 取 的垂 直 剖 面 和 地 震 切 片 38 水 平 切 片 是 地 下 不 同 层 位 的 信 息 在 同 一 时 间 内 的 反 映 ， 它 相 当 于 某 一 等 时 面 的 地 质 图 ，即 同 一 张 切 片 里 显 示 了 不 同 层 位 的 信 息 。沿 层 切 片 是 沿 某 一 个 没 有 极 性 变 化 的 反 射 界 面 ， 即 沿 着 或 平 行 于 追 踪 地 震 同 向 轴 所 得的 层 位 进 行 切 片 ,它 更 倾 向 于 具 有 地 球 物 理 意 义 。 沿 层 切 片 把 地 下 同 一 层 位 的 信 息 显 示到 一 张 切 片 上 。地 层 切 片 是 以 解 释 的 两 个 等 时 沉 积 面 为 顶 底 ， 在 地 层 的 顶 底 界 面 间 按 照 厚 度 等 比 例 内插 一 系 列 的 层 面 ， 沿 这 些 内 插 的 层 面 逐 一 生 成 切 片 ， 这 种 切 片 比 时 间 切 片 和 沿 层 切 片更 接 近 于 等 时 界 面 。 39沿 层 切 片 立 体 显 示 40三 维 数 据 体 中 局 部 数 据 体 的 显 示 41 42 43 T06 T1g4 T2 T1-1T1从各反射层构造图上看，本区整体的构造趋势是两边高，中间低,各层构造格局大体一 致，三级构造具有良好的继承性，由深至浅逐渐趋于平缓。 构 造 及 断 裂 特 征 44 45总之，通过一系列的方法结合属性预测圈定单砂体，对各段单砂体的进行空间立体展示。 46