三维地震采集观测系统设计技术方法探讨

周士前 (中国石化地球物理勘探公司华东分公司 210009)

前言

随着勘探开发日益向精细化发展,油气勘探合的重点已逐渐转向小幅度构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏。窄方位角勘探面对这样的勘探任务已经有些力不从心,于是万道地震仪应运而生.。客观需求、万道地震仪和数字检波器的应用以及小空间采集技术的出现，都为采用宽方位角观测方式地震勘探创造了客观条件。

1 宽方位角理论分析

1)宽方位角采集进行全方位观测,可增加采集照明度,获得较完整的地震波场;

2)宽方位角采集可研究振幅随炮检距和方位角的变化、地层速度随方位角的变化,增强了识别断层、裂隙和地层岩性变化的能力;

3)炮检对的三维叠前成像轨迹是椭球,宽方位角具有更高的陡倾角成像能力和较丰富的振幅成像信息;

4)宽方位角地震还有利于压制近地表散射干扰,提高地震资料信噪比、分辨率和保真度。

宽方位采集毕竟成本较高,并不是每一个地方都适合,真正需要做宽方位角采集的是地质前景看好、地层油气裂缝比较发育或岩性变化比较大的地区。利用好宽方位角覆盖对纵波地震数据检测垂直的或高角度裂缝的空间定向具有优越性，从而可提高资料解释结果的精度。

三维宽方位角观测系统定义为横纵比大于0.5,横纵比为最大非纵炮检距与最大纵向炮检距之比。当横纵比等于1时，在最大纵向炮检距以内的炮检距方位角在0-360度均有分布；大于最大纵向炮检距的炮检距方位角随炮检距值增大而变窄。所以在宽方位三维设计时，最大纵向炮检距要满足主要目的层勘探的需要。

2 三维地震宽方位角观测系统设计事例分析

（1）三种观测系统方案对比分析

＞基本论证参数

＞方案一：观测系统：24L9S216T正交中间激发观测系统（图1）

＞方案二：观测系统：18L12S216T正交中间激发观测系统（图 2）

＞方案三：观测系统：18L12S192T63o静态斜交中间激发观测系统（图3）

对上述三种方案进行统计分析：方案一,方位角最宽、炮检距分布最合理，覆盖次数高达144次，纵横向覆盖次数均为12；方案二比方案三炮检距分布合理些，较大炮检距（5000m以上）要多些（见图 4）。

以上三种观测系统横纵比等于1时，不大于最大纵向炮检距的炮检距方位角在各个方位均有分布。方位角间距大小（方位角密度），取决于空间采样密度，即由道距、检波线距、炮点距、炮线距。方案一接收线距小于其他两种，其采样密度较高，方位角分布最好，但经济成本很高

若把炮检距当矢量看，炮检距值为其模，方位角为方向。以每种方案的观测系统模版将分别产生不同的跑检距矢量：方案一有216*24*9=46656个；方案二有216*18*12=46656个；方案三有192*18*12=41472个。束状观测系统由模板分沿纵向和横向规则滚动，使得这些炮检距矢量在以炮线距和束线滚动距为边长的矩形为周期规则分布。在矢量范围一定的情况下，周期越小，单位面元矢量密度（等于覆盖次数）越大，炮检距及方位角变化间距越小，分布越均匀。方案一和方案二模板产生的矢量个数、矢量范围相同，方案一的周期18*18=324（面元个数）小于方案二18*24=432，方案一要好于方案二。综合比较方案二略好于方案三。

（2）同种观测系统不同排列方式分析

方案一和方案二还可以有以下几种形式，下面以方案二为例分析。

＞动态斜交式

炮线与检波线斜交，接收排列随炮点移动。对于每一炮，接收排列同正交观测系统对应炮点相同。见图5。

＞奇偶式

将原来一条炮线拆成两条炮线，炮点距100m，炮线距是200m或250m，两条炮线首炮点沿炮线错开50 m，接收排列随炮线移动。见图6

＞砖墙式

将每下一束线炮排沿检波线移动一个道距，排列片也对应移动。见图7

斜交式炮线与检波线夹角不限于45o；奇偶式也可以拆成更多炮线，当线数达到一定值变成45o斜交式；砖强式相邻束线炮排也可沿检波线移动几道。这样一来炮检关系可以组成很多样式。但无论是什么模板图形，所产生的炮检距矢量个数同于正交模板，总的方位角范围、炮检距范围不变，只是方位角、炮检距空间分布有所变化。

3 分析结论

通过上述分析，在同一观测系统下，如果只是炮点沿纵向移动,炮检距矢量横向分量没有变化,纵向分量移动,改变了炮检距、方位角分布。奇偶式排列形式同一INLINE方向面元线对应的相邻炮点间距与正交式相同（450M）；斜交式和砖墙式排列形式同一面元线对应的相邻炮点间距分别是150M、50M；奇偶式INLINE方向面元线炮检距纵向分量分布和正交式一样；砖墙式分布最均匀，斜交次之。正交式沿CROSSLINE方向炮点没有错开，砖墙式相邻束线错开，奇偶式炮点奇偶错开，斜交式相邻炮点均错开。

因此，从上述四种排列方式CROSSLINE方向面元线炮检距分布来看，正交、砖墙、奇偶、斜交在宽方位角观测系统下依此渐好。砖墙式和斜交式各有优点。

综合两种排列方式可生成如下的排列组合方式，见图8。