地震勘探關(guān)鍵技術(shù)研究

丁 廣,張 羽

吉林省地震局, 吉林長(zhǎng)春 132011

0 引言

地震勘探是利用巖石的彈性性質(zhì)研究并解決各類地質(zhì)問題的一種地球物理方法，是石油天然氣勘探開發(fā)綜合性高科技系統(tǒng)工程的重要內(nèi)容之一。為獲得高質(zhì)量的地震剖面,進(jìn)行精細(xì)的地質(zhì)解釋,提高地震資料的信噪比和分辨率，地震勘探新方法、新技術(shù)成為人們不斷追求的目標(biāo)。

1 地震勘探的幾種關(guān)鍵技術(shù)

地震勘探技術(shù)在發(fā)展過程中，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)，經(jīng)歷了持續(xù)發(fā)展和不斷進(jìn)步。下面就對(duì)其中的資料采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)解釋這三種關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)地分析。

1.1 地震資料采集技術(shù)

這主要是對(duì)勘探區(qū)進(jìn)行有效地資料采集，從地震激發(fā)條件、接收條件以及相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行資料采集。在具體的作業(yè)過程中，應(yīng)綜合考慮各種可能遇到的影響因素，及時(shí)地加以解決，提高資料采集的精確度與準(zhǔn)確度。

1.1.1 信噪比

原始資料的質(zhì)量對(duì)于勘探精細(xì)程度是非常重要的，而其首要任務(wù)就是提高信號(hào)噪聲比。根據(jù)地震有效信號(hào)的連貫性的特點(diǎn)和各種原始資料的隨機(jī)噪聲，現(xiàn)場(chǎng)通過多次疊加后，可以大大提高局部的信號(hào)噪聲比。野外作業(yè)，一般沿地震測(cè)線間距來安排多個(gè)探測(cè)器接收地震信號(hào)。沿直線測(cè)量數(shù)據(jù)線的常規(guī)觀測(cè)得到的資料是平面內(nèi)的測(cè)線地震資料反映。

1.1.2 分辨率

分辨率的大小，通常而言與頻率是成正比的，同時(shí)也受帶寬等因素的一定影響，因此，要求實(shí)現(xiàn)高頻段噪聲的地震資料采集。在具體的資料采集過程中，要選擇最佳激發(fā)層，充分試驗(yàn)激發(fā)藥量，除此之外，還要選擇合理的儀器，合理組合檢波器，這樣不僅可以提高地震波主頻寬度和高度，還能有效衰減低頻噪音和壓制噪音干擾。

可以說，進(jìn)行深入細(xì)致的資料采集技術(shù)研究至關(guān)重要，是任何地震勘探過程中必須首先開展的重要工作。目前，地震資料采集技術(shù)的應(yīng)用效果是不錯(cuò)的，但為了確保這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步深入發(fā)展，仍需不斷去研究，不斷去完善。

1.2 地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)

地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以說是地震勘探必不可少的重要內(nèi)容，這項(xiàng)技術(shù)在使用過程中能否達(dá)到理想的效果直接影響到整個(gè)勘探的成敗。其主要任務(wù)是在加工處理完 地震原始數(shù)據(jù)之后，將其變成一種可識(shí)別的地質(zhì)語(yǔ)言或構(gòu)造圖。經(jīng)過分析和解釋，以確定地下巖層的產(chǎn)狀和構(gòu)造的關(guān)系。從某種程度上來說，地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)是在與噪聲的斗爭(zhēng)中發(fā)展起來的，其基礎(chǔ)的技術(shù)大致可分為偏移成像、共中心點(diǎn)疊加、轉(zhuǎn)換波多分量處理、小波變換、正交變換、提高分辨率等等。地震資料采集是在測(cè)量過程中從反射層逐步到反射波，而地震數(shù)據(jù)處理則是在計(jì)算過程中由反射波到反射層。應(yīng)該說，地震數(shù)據(jù)處理的本質(zhì)是偏移成像處理。下面就對(duì)地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)中的偏移成像、共中心點(diǎn)疊加、轉(zhuǎn)換波多分量處理進(jìn)行詳細(xì)地分析。

1.2.1 偏移成像

偏移成像的概念與反射地震開始的時(shí)間一樣早。在地震數(shù)據(jù)處理中，偏移成像占主導(dǎo)地位，對(duì)于它的研究也是一個(gè)不斷進(jìn)步、不斷完善的過程。偏移的作用就是根據(jù)地震反射波數(shù)據(jù)確定層位的分布、幅度、位置以及形態(tài)等。對(duì)偏移的鏡頭早期勘探記錄下來的是一種歷史選擇，而現(xiàn)代紀(jì)錄波動(dòng)方程偏移則是歷史上的一種客觀選擇，因?yàn)樗且粋€(gè)真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)的反過程。今后對(duì)于偏移成像的研究，筆者認(rèn)為一方面要繼續(xù)重視改善成像的性能，另一方面要繼續(xù)加強(qiáng)理論研究，提高偏移算法的精確度。

1.2.2 共中心點(diǎn)疊加

一般情況下，共中心點(diǎn)疊加要具備兩個(gè)條件，即相等的反射波時(shí)間和相同的反射點(diǎn)位置。在真實(shí)的共中心點(diǎn)上，疊加會(huì)使振幅得到增強(qiáng)。對(duì)于水平的地層或傾斜的地層，與反射波的時(shí)間相同的中心位置和偏移的關(guān)系，滿足雙曲線公式，正常時(shí)差視速度為每個(gè)反射波抵消移動(dòng)到零偏移反射波，從而實(shí)現(xiàn)共中心點(diǎn)疊加。對(duì)于多個(gè)交叉地層反射波，雖然反射波來水平的動(dòng)態(tài)校正，但具有不同的覆蓋抑制反射波視速度的反射波，傾角時(shí)差校正的意義是不同地層處理反射波的傾角時(shí)差，反射波正常時(shí)差校正水平地層的動(dòng)態(tài)校正傾斜。為了實(shí)現(xiàn)反射波的同相疊加，需要做反射波偏移成像算法結(jié)束以來的自激的速度分析、正常時(shí)差校正、傾角時(shí)差校正等。

多次覆蓋不是一次覆蓋的簡(jiǎn)單擴(kuò)展，而是勘探技術(shù)的重大進(jìn)步。從多次覆蓋的被認(rèn)可度，直至形成共中心點(diǎn)道集顯示出的效果，引起了共中心點(diǎn)疊加及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為現(xiàn)代地震勘探奠定了很好的基礎(chǔ)。因此，今后的任務(wù)是繼續(xù)在此基礎(chǔ)上去完善，以達(dá)到更突出的效果。

1.2.3 轉(zhuǎn)換波多分量處理

在與橫向波多分量地震刺激的受震源和傳播衰減的限制，而基于縱波激發(fā)為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)換波多分量，則可以避免這些問題，同時(shí)由于上下行波依然是縱波傳播，所以對(duì)于橫波傳播衰減快的影響也可以得到有效減小，可以更可靠地預(yù)測(cè)巖性和油氣分布。因此，轉(zhuǎn)換波地震得到廣泛認(rèn)可，特別是以數(shù)字式傳感器為代表的轉(zhuǎn)換波地震被普遍接受。轉(zhuǎn)換波多分量處理，可以說保留了橫波在砂頁(yè)巖識(shí)別、流體分布識(shí)別以及各向異性分析方面的優(yōu)點(diǎn)。

近年來發(fā)展起來的三分量勘探中，根據(jù)其特性可識(shí)別和壓制各種噪聲，能夠提高分辨率，全面保護(hù)有效信號(hào)?？梢灶A(yù)見，相關(guān)的技術(shù)研究和開發(fā)必然引起地震勘探的新一輪技術(shù)進(jìn)步。

1.3 地震數(shù)據(jù)解釋技術(shù)

地震數(shù)據(jù)解釋，即以地震數(shù)據(jù)和理論為基礎(chǔ)，利用相關(guān)工具把地震信息翻譯成地質(zhì)信息，作出正確的解釋的一種技術(shù)，主要包括地震構(gòu)造解釋、巖性解釋及地質(zhì)解釋。

1.3.1 構(gòu)造解釋

構(gòu)造解釋，也被稱為傳統(tǒng)的解釋，主要由層位識(shí)別、波組對(duì)比追蹤、確定井位的位置、構(gòu)造圖等步驟組成。構(gòu)造解釋技術(shù)的處理與解釋基本上是分開進(jìn)行的，解釋一般是在時(shí)間域進(jìn)行，而構(gòu)造圖解釋工作量基本上不大，它追求的是同相軸的光滑連續(xù)，剖面數(shù)據(jù)的高信噪比和高分辨率。構(gòu)造解釋的核心問題是建立地下構(gòu)造模型，今后在這方面仍需繼續(xù)加強(qiáng)和完善。

1.3.2 巖性解釋

從技術(shù)工藝方面分析巖性解釋技術(shù)，總體上可分為三類：第一，從地震相解釋出發(fā)，對(duì)沉積相、巖相、巖性體圈閉等進(jìn)行解釋；第二，從地層序列框架開始，通過正演和反演的模擬與迭代來完成各種巖性體模型的解釋；第三，在三維精細(xì)構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上，建立各種巖性體構(gòu)造框架的模型，把握好多種地震屬性和巖性參數(shù)之間的關(guān)系，進(jìn)一步利用地震數(shù)據(jù)進(jìn)行巖性解釋。由上可見，巖性解釋一般情況下是在建立構(gòu)造模型前提下完成各種解釋，其介質(zhì)是在切片上實(shí)現(xiàn)的。目前，切片可視化顯示、切片瀏覽動(dòng)畫顯示的潛力很大，因此對(duì)于這方面的軟件產(chǎn)品仍需加強(qiáng)研究和開發(fā)。

1.3.3 地質(zhì)解釋

這主要是針對(duì)砂體、生物礁、鹽巖等各種類型的地質(zhì)體形成的各種專用的解釋，是當(dāng)前油氣勘探十分緊迫的任務(wù)。對(duì)于地質(zhì)解釋可歸納成兩類：一是多屬性綜合解釋，在疊后數(shù)據(jù)解釋后不斷擴(kuò)大疊前數(shù)據(jù)信息解釋的比例；二是組成處理解釋，根據(jù)地質(zhì)體的特征應(yīng)用速度各向異性模型和邊緣檢測(cè)處理解釋。近年來這項(xiàng)技術(shù)正在有針對(duì)性的逐步形成，但目前還不是很成熟，今后仍需加強(qiáng)這方面的研究。

2 地震勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，地震勘探技術(shù)已受到人們的高度重視，對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)也已成為研究熱點(diǎn)，并已獲得了成功的應(yīng)用。特別是近年來應(yīng)用該技術(shù)在許多地區(qū)獲得了豐富的地質(zhì)成果和有價(jià)值成果，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益?？梢哉f，地震勘探技術(shù)蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展?jié)摿?。縱觀當(dāng)前地震勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，大體上沿著如下幾個(gè)途徑：從常規(guī)地震采集向全數(shù)字精細(xì)地震采集發(fā)展；從三維勘探向四維勘探發(fā)展；從單純的縱波勘探向多波勘探發(fā)展；從疊后成像向疊前成像處理發(fā)展；從時(shí)間域向深度域發(fā)展；從各向同性向各向異性發(fā)展。

總之，地震勘探技術(shù)現(xiàn)正處于快速發(fā)展之中，并正在油氣勘探和開發(fā)項(xiàng)目中發(fā)揮著極其重要的作用。為了適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的不斷需求，我們必須加快實(shí)現(xiàn)的步伐，在傳統(tǒng)技術(shù)扎實(shí)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，不斷去更新，不斷去完善，提高應(yīng)用地震勘探技術(shù)進(jìn)行油氣勘探的能力，最終促進(jìn)地震勘探技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

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