数字三分量地震勘探技术及其在大庆油田的应用

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【摘 要】地球物理勘探的三分量技术是一门前沿技术，是传感器技术、微机电技术、电子技术、控制技术等高端技术与地震勘探原理的紧密结合。多分量地震勘探技术将为人们提供一种认识油藏的新手段，可以确定仅靠纵波资料无法认识的油藏特征。有了这项技术，在从勘探到综合油藏优化的所有关键经营决策中，地震资料都将起到非常重要的作用。

【关键词】三分量地震勘探技术 地震仪器 数字三分量检波器 MEMS 动态范围

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-255-01

引言

地震数据采集是地震勘探工作的重要环节，采集资料的好坏直接影响勘探成果。三分量数字检波器技术是最新型全数字地震数据采集系统的关键技术，因此开展数字三分量地震勘探技术研究及其在海拉尔油田的应用，一是探讨利用数字检波器采集的三分量地震资料能否进一步提高海拉尔凹陷油层分辨率的潜力；二是探索利用数字检波器采集的三分量地震资料识别地质构造的潜力，提高储层岩性识别以及含油气储层预测的精度；三是要形成一套细致详实的数字三分量地震资料采集、处理、解释方法并制定相应的技术流程，同时，为大庆、海拉尔探区及其它地区油气勘探开发进行技术准备。

数字三分量检波器基本原理

三分量数字检波器由三个部分构成：电源支持和数据传输部分；接收垂直地震信号分量的电路以及接收两个水平分量地震信号的电路部分[3]。三分量数字检波器的数字检波电路部分都是基于微机电系统（Micro Electro Mechanical System简称MEMS）和用于力反馈用途的集成电路（ASIC）构成的。

MEMS系统是由单晶硅制成的惯性质量块电极系统。MEMS本质上是由两对固定电极和一块可移动的质量块电极构成的，可移动的质量块电极和固定电极之间形成了两个动态电容，当检测到信号时，可移动的质量块电极就会沿着工作轴的方向来回加速度运动，那么电极之间形成的电容间隙就会发生变化，产生不同的电容量，电容量变化的信息反馈到ASIC电路中，从而使ASIC电路产生一个力来平衡可移动质量块电极的运动，迫使质量块电极返回到零位置。这个平衡力在ASIC电路中被转换成一个电压值信号来阻止可移动质量块电极的运动，用于力反馈用途的集成电路主要用于伺服控制回路和∑ 的变换并输出24位数字信号[4]。

贝39井地区三分量设计关键思路

通过2008年的乌南三维资料分析，找到适于本区地震采集的技术方法，新采集资料频带较以往提高了15～20Hz，基本能满足地质任务要求。利用数字检波器接收，动态范围大，接收频谱宽，有利于进一步提高目的层资料的分辨率。在以上分析的基础上，对地震采集参数进行优化，采取以下具有针对行的采集设计思路，最终取得满足地质任务的地震资料。

采集思路：

（1）增大采集排列长度：提高主要目的层陡坡带的成像精度

（2）增加覆盖次数：提高目的层资料信噪比

（3）缩小面元：提高采样精度

（4）激发技术：追踪岩性逐点设计井深

（5）接收技术：采用数字检波器接收，提高分辨率

该区地势平坦，地表条件相对简单，但地下局部构造复杂，总的构造走向为北东向，主要断层的发育方向多为北东向。根据以往采集经验，沿倾向、尽量垂直断层和构造方向观测，地震信息丰富，对于准确落实构造形态较为有利。综合考虑地表及地下地震地质条件，观测方位角确定为129°，即垂直大断层和构造走向方向观测。线束观测系统野外施工、质量控制、资料处理都较为简单易行，考虑到本区静校正问题相对简单，因此本次勘探可以采用线束式。本区对速度分析精度要求较高，对岩性研究要求更均匀的方位角和偏移距分布，当炮排距较大时，为改善炮检距和方位角分布，应采用斜交式观测系统。斜交观测系统炮线间的转换是渐变的，有利于提高方位角和偏移距分布的均匀性。该区构造复杂，主要目的层埋深差异变化大，为保证对各个方向波场采样的对称，宜采用对称排列观测。该区断裂复杂，纵横向倾角均较大，速度变化较快，束线间排列滚动距离不宜过大，考虑到三维叠前偏移对空间采样的要求以及保证横向具有一定的覆盖次数，本次拟采用较多的接收线数。

根据地质任务中对采集的要求，运用求取的地球物理参数进行分析论证，分别计算出不同目的层所能达到的纵横向分辨率和要求的最高保护频率。

通过分析可以看出，达到本次采集对频率的要求，通过后期的处理，基本可以完成地质任务。

面元大小一方面直接影响资料的品质，另一方面对于勘探成本、勘探效益均有重要影响。由于该区地层倾角较大，断裂非常发育，局部构造复杂，绕射波和侧面波较为发育，而较小的面元尺度是提高资料纵横向分辨率的保证，有利于落实断裂细节特征，同时考虑到本区局部构造轴向特征不明显，纵横向地层倾角均较大，横向小断裂也较为发育，为提高资料纵横向分辨率、有效落实断裂位置，面元边长不宜过大。另外，基于对岩性的研究依赖于较高的横向分辨率，同样要求较小的面元。

根据以上的分析和论证，结合本次采集的地质任务主要目的层为T2-2及其以下地层，目的层倾角较大、断裂发育，对采集资料横向分辨率要求较高，不大于20m的面元可满足本次采集要求。

结束语

虽然我们对数字三分量检波器的应用取得了一定认识，但必须认识到应用数字检波器应该着眼于信噪比和分辨率的问题，为此需要对模拟检波器的组合方法进行认真的思考，避免因为组合而对最终资料产生不利影响；要重点考虑施工方法的进一步更新，尝试使用高采样率，使得在采集阶段能采集到更高频率的地震波，同时进行单炮和剖面处理综合分析。相信随着地震检波器的改进，影响地震勘探进一步发展的因素将会很大改观，必将为提升资料品质和提高勘探效益提供坚实的技术保证[35]。

参考文献：

[1]刘光林等.地震检波器的发展方向.勘探地球物理进展，2003，26（3）

[2]董世学，张春雨.地震检波器的性能与精确地震勘探[J].石油物探，2000，39（2）：124-130

[3]数字检波器原理与维修（培训教材）.西安石油仪器总厂

[4]张丙和等.新型三分量数字检波器DSU3.石油仪器，2005，19（4）：39-40