宽方位角三维地震勘探采集技术的现状与进展.pdfVIP

宽方位角三维地震勘探采集技术的现状与进展 宋玉龙 杨长春 1. 引言 近年来，油气勘探越来越重视利用地震方法进行岩性和岩石各向异性勘探研究， 我国也开展了大量的宽方位三维地震勘探，又称全三维地震勘探。理论上讲，标准 的宽方位三维地震勘探较窄方位三维地震勘探具有明显的优势，在岩性和裂隙油气 勘探领域具有广阔的应用前景。随着采集设备的不断发展、处理技术的提高，宽方 位角三维地震勘探将成为陆上岩性和小断裂油气藏地震勘探首选的采集观测系统。 但是，现阶段由于采集成本和处理技术的制约，宽方位角地震采集尚受到很大的争 议。当前，标准的全方位、高覆盖次数观测在技术和经济上都不太现实，如果做不 到真正的宽方位角观测，某些地区，如山地，还不如窄方位效果好。本文将对三维 地震勘探宽方位角技术现状与进展进行综述，指出当前不应把注意力放在宽方位、 窄方位观测问题上，重要的是增加横向覆盖次数。 2. 各向异性与方位角的理论分析 文献[4]指出，尽管岩层或裂隙的尺度小于地震波长，但仍能观测到宏观各向异 性的效应，说明此效应在实际中是存在的。文献[5]给出了实际岩石物理测试各向异 性的特性，同时推导了各向异性理论，并给出了弱各向异性的成像公式。很显然实 际中存在各向异性(TI)介质的影响。从前面的论述可以看出，许多论文已对宽方位角 地震勘探进行了有意义的探讨，但为进一步探讨宽方位角在地震勘探中的理论问题， 本文将做进一步的分析。 2.1.各向同性和VTI 介质条件下的宽、窄方位角分析 在分析宽、窄方位角问题之前，先回顾宽、窄方位角观测系统的差别(宽、窄方 位角观测系统如图1,图2 所示) 。比较图l 和图2 可以看出，窄方位角采集的炮检对(炮 点与检波点组成一个炮检对) 的方位数量主要集中在沿测线(inline)较窄方位上。而宽 1 方位角采集的炮检对方位数量则在全方位上基本都属均匀分布;宽、窄方位角的采集 观测系统玫瑰图如图3 和图4 所示，它们也反映了宽、窄方位角炮检对的分布问题; 宽、窄方位角勘探的方位角与炮检对关系如图5 和图6 所示。 图5 中观测系统的横、纵比为0. 38, 图6 中观测系统的横、纵比为0. 625 。当勘 探地质目标上覆地层满足各向同性或VTI 介质假设条件时。我们做如下分析。 2.1.1. 在各向同性和VTI 介质条件下，宽方位角处理成像是否存在方向速度变化的 影响 当勘探地质目标上覆地层为水平层状介质时，各向同性和VTI 介质不会产生方 向速度的差异。在以构造为主的各向同性介质的地质目标勘探时，在水平叠加(NMO) 理论条件下，存在方位角和地层倾角对速度的影响问题。 但随着地震技术和设备的发展，三维DMO 、三维叠前时间偏移、三维叠前深度 偏移成像在国际上已经变为或将逐步变为常规处理。因此在各向同性或VTI 介质条 件下，对于宽方位角数据和三维叠前成像技术而言，不存在像水平叠加理论一样的 三参量速度影响问题。 2.1.2. 在各向同性介质条件下，宽、窄方位角的成像能力分析 叠前地震成像(三维 DMO 、三维叠前时间偏移、三维叠前深度偏移)技术主要是 为了解决复杂构造成像问题而逐步发展和完善起来的。在各向同性均匀介质条件下， 三维 DMO 和三维叠前时间偏移发挥着重要的作用;在各向同性非均匀介质条件下， 三维叠前深度偏移起着不可替代的作用。实际中无论什么成像算法，宏观上都可近 似为以炮点和检波点为焦点的半椭球体(等时面)上的偏移处理，如图7 和图8 所示。 从图 7 中不难看出，对于任何炮点和检波点而言，该半椭球体的长轴总是在炮 点和检波点的连线方向上。这表明对一个炮检对来讲，存在成像的方向性、即在纵 向(inline )具有精确的偏移成像能力(inline 方向要垂直构造走向) 。而在横向只能实现 叠后三维偏移的成像。 因此，在断裂和裂隙发育地区，采用宽方位角地震勘探十分有益。 2.1.3. 在各向同性介质条件下，宽、窄方位角成像的振幅勘探能力分析 地震波激发后，显然是向地下半空间传播。在各向同性和均匀介质条件下，为 2 一个半球的波前面。当遇到一个波阻抗(岩性)变化点时，根据惠更斯原理可视为一个 新的点震源向外传播，当返回地表时显然为一个圆形的等时面。如果仅在一个较窄