乾貨丨​用三維的觀點和方法研究地下三維問題

什麼是三維地震勘探？

一維勘探是觀測一個點的地下情況；

二維勘探是觀測一條線下面的地下情況；

三維勘探是觀測一塊面積下面的地下情況；

二維地震剖面

三維地震模型

三維地震勘探可大大改善記錄質量，提高信號的清晰度和解析度，從而提高解決地質問題的能力，能把油氣田的位置確定得更準確。

由於三維地震最後得到的是一組立體的數據，根據這個數據體就能給出地層的立體圖像（三維立體圖）。同時，也可給出由淺至深，一層層的水平切片圖，將這些圖製成動畫，人們就能像看電影一樣來解釋地下地質情況，省時省力又精確。

三維地震勘探的優勢

用三維的觀點和方法研究地下三維問題，才能得出地質構造的全面認識。

由上至下：三維地震模型、原始剖面、二維偏移剖面、三維偏移剖面

□ 三維數據採集不存在二維數據採集時來自非射線平面內的側面反射波。

□ 三維採集的數據按三維空間成像處理，可以真實地確定反射界面的空間位置。

□ 三維觀測可以避開地形、地物的障礙，對地表條件適應性很強。

□ 三維觀測可對資料有更大的保真度，相位數據更齊全，便於研究地層的巖性。

□ 三維地震勘探資料的完整統一性及顯示技術的現代化，更便於人工聯機解釋。

三維地震勘探觀測系統布設原則與分類

01 觀測系統設計原則

1. 在一個共炮點道集式一個共CDP道集內地震道應均勻分布。即，炮點距、道間距一般均勻分布，保證同時勘探淺、中、深各目的層。即能取得各反射層的有用反射波信息，又能用來進行速度分析。
2. 在一CDP道集內各炮檢距連線的方位方向應當儘可能比較均勻地分布在中心點的CDP點360°的方位上。
3. 地下各點的覆蓋參數應儘可能相同，保證疊加參數相同。均勻的覆蓋參數是保證反射記錄振幅均勻，頻率均勻的前提，保證地震記錄特徵穩定，便於巖性、巖相研究。

02 觀測系統類型與選擇

規則型：地面施工條件好，無施工障礙的地區。炮點和檢波點按一定的規律有規則的分布。

不規則型：地面施工條件不好，有施工障礙的山區 、水泡等。不規則型觀測系統僅適用於地表障礙物多，通行條件差，不能按正常觀測系統施工的地區，可根據地麵條件和地質任務的要求設計成各種類型。

2.1 規則型觀測系統

十字型觀測系統，由此衍生成L型、T型

這類觀測系統可將地下網格面積分布在需要勘探的地區，湖泊、村鎮等。在進行小面積三維觀測時，用多道儀器，多個炮點即可完成野外採集。

施工時，接收點排列不動，炮點沿炮線逐點激發。

缺點是：單次覆蓋

組合型觀測系統

從炮點和接收點分布關係，可分為垂直型、平行型和斜交型。

該系統一般由十字型觀測系統組合或衍生而來，主要有直式柵狀系統和地震線束觀測系統。

可作為小面積三維觀測網，將地下網格面積分布在需要勘探的地區。

這種觀測系統的的優點：可以獲得從小到大均勻的炮檢距和均勻的覆蓋參數，適應於複雜地質條件的三維地震勘探。此外在多居民點、多農田地區可改變偏移距和發炮方向進行施工，亦可獲得滿意的資料。

1）垂直型觀測系統

2）平行線型布置

3）積木型（又稱斜交型）炮點線與接收點線彼此斜交置

路線型（寬線剖面）

沿測線布置檢波和炮點，可以得到測線附近條帶上的反射資料。寬線剖面處理後，能確定地下反射界面的位置、傾角和傾向，分析波的來源，提高剖面信噪比。

2.2 不規則型觀測系統

不規則型觀測系統僅適用於地表障礙物多，通行條件差，不能接正常觀測系統施工的地區，可根據地麵條件和地質任務的要求設計成各種類型。

不規則型觀測系統的優點是靈活機動，放炮時炮點和檢波點位置選擇靈活方便，但它們有以下共同缺點。

1. 疊加次數一般較低，而且不均勻。
2. 炮檢距變化範圍一般較小，僅在個別點上有從小到大比較完整的炮檢距。
3. 資料處理比較複雜。

由於存在上述問題，不規則型觀測系統一般只用於通行條件困難的地區，並且僅在信噪比高的地區才能得到較滿意的結果。

三維地震資料處理流程

三維地震資料處理與二維相似，但各個處理環節必須考慮三維特性和龐大的數據體的操作與管理。

三維地震資料處理大致可分為預處理，常規處理，特殊處理及成果顯示四大部分。

三維地震資料的特點

01 真歸位後交點閉合

與二維相比，三維可以做到真正的空間歸位，因此三維偏移資料上無閉合差，剖面上的背斜、斷層等形態、大小、位置也較準確。

02 無側反射

三維地震可消除側反射影響，因而背斜圈閉形態與大小比較真實。不像二維地震由於側反射影響，背斜往往變寬，變大，尤其是低幅度背斜的失真明顯。

03 水平解析度高

三維地震在縱、橫兩個方向上密集設置測點，測點距一般20-100m，常見為50×50或50×75m，因而在地下每20-37.5m獲得一個信息，使水平解析度顯著提高。

04 水平切片和層振幅顯示功能

三維資料是一個數據體，可以在任意方位上切片顯示：如主測線方向In line，橫測線方向Cross line，過井切片，斜切片，水平切片，層切片，尤其象水平切片和層振幅切片是三維解釋中所特有的功能。

05 彩色顯示

三維資料均採用彩色顯示，彩色成圖，彩色輸出。這樣提高了地震資料的視覺解析度。

06 人機聯作解釋

解釋常在工作站上進行。工作站一般包括圖象處理機，輔助圖象存儲器，數據輸入裝置和 顯示終端。配備的軟體包括許多專用的模塊。國內市場上常用的是Landmark工作站，Geoquest工作站等。具有軟硬體系統成套，由多家石油公司生產銷售。

三維地震勘探對信號接收記錄系統（地震儀）的要求

□ 寬動態範圍，高靈敏度，低本底噪聲：保證記錄深層反射的弱信號，滿足深層寬方位角，大炮檢距的記錄要求；

□ 可靠的內置存儲：每一炮或者每一條炮線，都是大把燃燒的人民幣，一旦數據丟失或者損壞，可就真的打水漂了。

□ 無線控制/實時監測/數據傳輸與下載：三維地震勘探意味著全地形均勻布設，為避免河道等地形影響，應具有無線操作與數據傳輸功能。

□ 普適的外接網絡：一般的無線記錄地震系統，往往是通過WiFi或無線電來進行通訊和控制，但一旦地形起伏或遮擋，無線通訊質量會迅速變差，因此，能夠兼容有線以及其他無線通訊網絡（衛星信號，移動通訊網絡）的普適網絡選項也相當重要。

□ GPS授時：時鐘同步對數據精度的重要性無需多言。

01 iSeis&Seismic Source公司無線三維地震勘探系統

Sigma 4是一種性能極為優越的3/4通道一體式無線連續記錄地震系統，在無需任何數字傳輸電纜的情況下，可完美地實現傳統設備所有功能，包括震源控制系統、靈活的數據採集系統、GPS時間同步系統、遠程控制系統、數據記錄質量檢查系統、以及地震數據收集功能等。

Sigma已經幾乎被用於所有類型的記錄工作：結合多臺可控源震源車，從簡單的2D到複雜的3D應用。Sigma的獨特特性使其可以完美地應用於三分量測量、單點接收、地質技術、被動源勘探、微震、以及永久監測。Sigma可以在多種震源下單獨應用或與有線設備聯合部署使用。

02 卓越技術優勢完美適用於三維地震勘探

卓越的數據質量：

寬動態範圍:126dB、低本底噪聲:0.09 μV RMS、低失真:0.0001%，高最大輸出。

可靠的內置存儲與數據傳輸：

工業級快閃記憶體、無數據丟失、大容量存儲;

通過網絡或USB口下載當前或歷史數據，不中斷記錄狀態。

最好的操作性能：

無需任何數字傳輸電纜的情況下，完美實現傳統設備所有功能，包括震源控制系統、靈活的數據採集系統、GPS時間同步系統、遠程控制系統、數據記錄質量檢查系統、以及地震數據收集功能等；

超高速採樣、長記錄時長、智能觸發算法。

普適的外接網絡：

支持實時數據網絡，通過網絡可邊記錄邊下載，適用所有IPv4協議媒介，包括星型拓撲+菊花鏈WiFi網絡,有線/WiFi/ Mesh WiFi/移動通訊網絡/Satellite 衛星信號。

時間同步：

GPS可馴時鐘：所有設備通過GPS模塊對時；同步觸發採集；主/從時間同步。

內置檢測功能：數據質量控制、設備檢測、傳感器檢測。

檢波器配件：可選內置2Hz檢波器元件，1個縱向，2個剪切方向；任何外置檢波器傳感器（如1, 2, 4.5, 10, 16 Hz）；外置低頻（<20s周期）三分量寬頻帶測震儀。

加速度計選項：「高動態範圍」力平衡加速度計；「低噪聲」力平衡加速度計-井下和拱頂支撐；水聽器選項。

03 典型配置展示

實時數據網絡連續記錄模式配置與功能。

● 人工震源

例如：反射法、折射法、多道面波分析法

震源連接至時斷記錄器以記錄炮點位置與時刻

● 在WiFi/有線網絡允許情況下使用實時炮點記錄

● 可以下載任何丟失的炮點記錄或數據，當網絡不是100%或有單元在自主模式時。當新的數據導入時，已處理過的炮點數據將再次被處理

● 實時噪音監控

● 無不完整的炮點/數據

● 允許使用不同的記錄長度或預觸發延遲（以及可控震源的不同掃頻）重新處理所有的炮點記錄

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