多分量地震勘探技术新进展及趋势

地震勘探中的多分量数据处理方法研究一、前言地震勘探技术在油气勘探领域中扮演着重要的角色，而多分量数据处理方法在地震勘探中也显得尤为重要。

本文将介绍多分量数据处理方法的基本原理和应用，以及目前研究取得的成果。

二、地震勘探中的多分量数据地震勘探中所采集的数据主要包括空气枪震源产生的横向波和纵向波，以及地层反射波。

这些数据都经过处理后，成为“常规地震反射剖面数据”，其他的数据形式就是多分量数据。

在常规地震数据中处理时，往往会忽略横向波数据。

而在多分量数据中，横向波数据的处理和应用是非常重要的。

三、多分量数据处理方法多分量数据处理方法是指从多分量数据中提取横向波数据和其他有效地震信号的处理技术。

(一) 分量旋转在常规地震勘探中，采集的数据主要是横向波和纵向波两个分量。

而在多分量数据中，一般会采集到三个或更多个分量数据。

为了更好地处理这些数据，需要进行分量旋转。

分量旋转就是通过数学方法将多分量数据中的横向波分量旋转到纵向波分量方向上，使得处理时符合地震波传播的物理机理和数学规律，同时也减少了噪声干扰。

(二) 极化滤波极化滤波是用于分离横向波和纵向波数据的技术。

传统的带通滤波是无法同时滤除横向波和纵向波干扰的，而极化滤波则可以针对性地分离这两种波。

(三) 偏移校正在地震勘探中，地震波从震源处开始传播并进入地下，被地下介质反射和折射后再回到地面上。

这里会产生时间差异，使得多分量数据中的不同分量之间时间不一致。

为了处理这种差异，需要进行偏移校正操作。

偏移校正是指通过数学方法将多分量数据中的不同分量对齐，进而进行数据处理和分析。

偏移校正可以通过速度谱校正、反射时差校正等多种方法实现。

四、多分量数据的应用多分量数据处理方法的应用很广泛，包括油气勘探、地质灾害预防等领域。

下面以油气勘探为例，介绍多分量数据在油气勘探中的应用情况：(一) 海上油气勘探海上油气勘探中，地下结构复杂，表层水深较大，靠常规地震数据难以得到精确的地下结构图像。

地震勘探技术进步与开展趋势一、三维地震技术80年代以来，三维地震技术的广泛应用推动了整个油气工业的开展，其应用效果是有目共睹的，人们普遍认为，三维地震是增加储量、提高产量和钻井成功率的有效方法。

三维地震技术经过二十余年的应用日趋成熟和完善，无论是装备、采集技术、处理技术和解释技术都有长足的进展。

近年来，全世界三维地震工作量猛增，随着三维勘探本钱的不断降低，三维取代二维已成定局。

三维地震技术已成为当今世界油气勘探的主导技术之一。

1、地震装备技术地震装备技术的开展是地震勘探技术开展的根底。

自从90年代以来，24位多道地震仪取得了突破性进展，当前先进的地震仪器的主要技术特点如下：采集道数大幅度增加，一般在千道以上，可达上万道；记录动态围增大；小采样率、宽频带记录；具有现场实时交互的质量监控系统和实时相关功能。

SEG 66届年会上发表的“二千年地震系统〞一文指出了地震仪器的开展趋势：轻型、数千道、高可靠性、每道单价降低、采集数据存储在采集站上由中心站控制、控制方式无线电或电缆任选。

此外，三维地震技术的迅猛开展促进了有关技术的进步，如：高效震源、高精度检波器、GPS定位系统、海底电缆OBC，适于复杂地表的运载设备等。

目前，胜利油田的地震采集装备严重老化，不能适应复杂地表勘探以及高精度勘探的要求，更新装备，提高采集水平和精度是当务之急。

2、采集技术〔1〕覆盖次数普遍提高：80年代初由于受地震仪器道数的限制，三维覆盖次数多以12次为主，90年代初随着多道地震仪器的出现，三维覆盖次数一般为20—30次，一些低信噪比地区的覆盖次数那么高达60 —120次以上。

〔2〕观测系统灵活多样：传统的三维观测系统一般为条带式，近年来由于先进仪器设备的出现，三维观测系统的设计也采用了一些新的技术，如“全三维〞观测系统、棋盘式观测系统、可变面元观测系统、不规那么或蛛网观测系统以及放射状观测系统等。

〔3〕采集速度明显加快：在提高采集速度方面，除了采用多道地震仪外，还采用了扫描编码方法〔可控震源〕，同时用两个以上的振动器以不同的扫描信号产生振动，实现多炮同时采集。

第一节多分量转换波地震技术简介1．1多分量转换波地震技术同常规纵波地震技术一样，多分量转换波地震也是一门研究地球内部物质弹性与非弹性属性的技术。

其中多分量地震数据的采集、处理与解释是这门技术的主体研究内容。

它是认识地球本体、监测与预报地质灾害以及探查与开发油气资源的一项最为重要的地球物理方法。

不同于目前广泛使用的常规地震勘探，多分量转换波地震勘探开发技术有其自身的一些特点，以三分量转换波地震技术为例，我们可以列表对比说明他们之间的异同点。

1．2多分量转换波地震技术研究的意义多分量转换波地震技术既具有纵波勘探深度大、资料采集相对容易和投资少的特点，又能反映地下介质的横波速度变化。

多分量转换波地震的这一特点，使岩性勘探和油气的直接识别成为可能。

同时由于多分量的数据采集，在记录两个水平分量地震数据的前提下，可以利用横波分裂产生的快慢横波时差反映裂缝发育的主方向和发育密度，使得裂缝裂隙型油气藏的勘探开发成为可能。

如今多分量转换波地震技术以及与这一技术紧密相连的各向异性理论方法研究已成为国内外地震勘探领域的研究热点之一；建立与完善成熟可靠的多分量地震资料采集、处理、解释系统是目前这项技术发展的当务之急。

多分量转换波技术的优点多分量转换波地震勘探同通常采用的单一纵波勘探相比，所能提供的地震属性(如走时、速度、振幅、频率、相位、偏振、波阻抗、吸收、AVO、复分量等)信息将成倍的增加，并能衍生出各种组合参数(如快慢横波差值、走时比值、乘积、几何平均值、求取的弹性系数等)。

利用这些参数估算地层岩性、孔隙度、裂隙、含油气性等将比只用单纯P波的可能性更大，可靠性更高。

通过三分量地震资料的观测，人们利用三分量地震记录上的运动学与动力学特征以及快慢横波的偏振方向指示裂缝带的优势方位；利用分裂时差来推算裂缝与裂隙密度等物理与几何参数。

与纵波速度资料结合，可以做碳烃检测，即区分真假亮点。

利用纵横波速度比、传播时间比、振幅比、泊松比等可以研究岩石孔隙度的变化、孔隙流体性质、裂隙发育区、岩性变化等，这些参数的预测对储层研究具有直接的物理意义。

地震勘探仪的发展与趋向遥测地震仪具有很多优点:如基于分布式数据采集的设计理念,提高了仪器的带道能力,适合三维地震勘探;大线中传输的数据为数字信号,大幅降低了信号传输过程中的道间串音、天电干扰、工频干扰等影响;去掉了转换开关、瞬时浮点放大器和模拟滤波器等,减轻外设和系统质量,降低了功耗,提高了工作效率;采用24位A/D转换器,使记录动态范围增大、量化误差(白噪声)减小;采样率大幅提高,波形畸变减小,频带宽度增大,串音减小;另外,采用遥测技术实现数据的网络传输,传输速率增加,可以实现实时采集;在地震仪中植入GPS(GlobalPositioningSystem)授时系统,使地震仪可以独立定位、同步授时。

当然,该仪器也存在一些缺点,如检波器和采集站之间传输的信号为模拟信号,处于数据采集前端的检波器的动态范围一般只有50~60dB,采集道数增加后仪器系统显得笨重等。

第5代———全数字遥测地震仪2002年,ION公司首次研制出MEMS(MicroE-lectroMechanicalSystems)加速度检波器。

可以替代传统的动圈式传感器,地震勘探仪又进入了一个新的发展阶段。

目前,以MEMS检波器接收为特征的全数字遥测地震仪中,无线采集系统的代表性仪器有FireFly、Hawk、UNITE,有线采集系统的代表性仪器有428XL、System-Ⅳ等,核心技术与器件为MEMS技术全数字传输记录。

该采集系统的外设能耗低、质量小、斜角度可达±180°、带道能力可达10万道,采用三分量全数字传感器接收,动态范围达120dB(4ms)、失真小(-90dB)、频带宽(0~800Hz),幅频特性好、数据传输可靠性高,具有超低噪声、动态范围大、向量保真度高等优点,一些地震勘探队伍也已引进了设备。

全数字遥测地震仪的主要特点有:①采用MEMS数字检波器,解决了高频信号接收的问题;②检波器直接输出数字信号,大幅提高了信号保真度;③采用新工艺使仪器的集成度更高、体积更小、质量更小、耗电更少。

收稿日期:2005-03-02作者简介:田晓红(1967-),女,吉林长春人,助理工程师,从事勘探战略研究。

文章编号:1000-3754(2005)04-0094-03多波多分量地震勘探的现状与进展田晓红(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆 163712)摘要:综述了多波多分量地震勘探技术的现状和发展趋势。

引用较新资料,对多分量地震勘探技术的应用进行了分析,指明多分量地震勘探应在深度域资料处理和各向异性处理方面加大研究力度,注重资料综合分析利用。

关键词:多分量;地震;勘探;现状;进展中图分类号:P63114 文献标识码:A随着油气勘探程度的增加,勘探难度不断加大。

常规的纵波地震勘探技术面临诸多挑战性的地质勘探问题,如对尖灭、小幅度构造、小断层、礁体、古潜山的准确定位,对非构造油气藏的勘探,真假亮点的识别,气囱内部成像,裂缝发育带分析,流体的识别与监测等。

解决这些复杂问题,就地震勘探技术而言,仅仅依靠纵波单一波型的常规三维地震已无法解决,必须采用综合物探技术方法。

多波多分量地震勘探技术是其中最有科学价值和发展前途的勘探地震学前缘学科之一。

1 多波多分量地震勘探的优越性利用多波多分量的走时、振幅、波场特性、速度场以及它们之间的时差、振幅比、纵横波速度比、泊松比、品质因子Q 和各向异性系数(裂隙等的表征),就可以对油气储集体几何形态、岩石物性、流体性质等进行全面的成像与刻画,可以最大限度地消除利用单纯纵波进行储层预测的不唯一性[1-7]。

国内外大量实例表明多分量地震勘探能推动这些复杂目标勘探中诸如此类问题的解决[8-25]。

同样,在油气田开发初期增加转换波信息也可以更好地描述油气藏、刻画油气藏动态[26-37]。

如图1,转换波较好地解决气云下构造成像的质量,图2中横波波阻抗变化大于纵波波阻抗变化,有利于识别储层顶底。

当前,多分量地震在我国海上已经取得初步成功,陆上开展大规模多分量地震勘探试验应用研究具备了一定的技术和物质基础,一直困扰陆上多分量地震勘探的静校正问题、处理软件及方法的完善问题、解释软件及方法的配套问题正在得到逐步的解决。

浅析多分量地震勘探技术的原理与实际应用效果摘要：多分量地震勘探技术是利用地震波的多向性，即横波、纵波、转换波等的采集和分析，以此形成相应的线性图，并通过纵横波的联合反演来分析和判断地下地质结构特征和岩层特性的一种新兴的地震勘探方法，能够相应弥补纵波勘探的不足，是目前国内外地震勘探专家正在努力研究的一个方向。

关键词：多分量技术勘探原理实际应用前景展望一、多分量地震勘探技术概述40年前，地球物理学家开始对多波地震勘探进行研究，特别是在学者证实了裂隙诱导各向异性的特征和横波分裂的存在后，地震波的各向异性就成为了学术界研究的方向和热点，同国外相比我国的地震各向异性的研究起步较晚，在进入到改革开放后才逐步发展起来。

具体到多分量地震勘探技术来讲，近10多年来，主要集中在以下领域的研究拓展：1、多分量地震勘探原理多分量地震波的勘探原理是利用地震产生的横纵波对勘测的区域进行回波信息采集。

大量的多波技术研究仍然是针对转换波采集，激发采用常规纵波震源，接收采用多分量数字检波器，以获得纵(p)波和转换(p-s)波。

地震波在岩层中以球面形式传播，当遇到岩层物性界面的时候就会一部分反射，一部分发生折射进入前方的介质。

反射和折射回来的信号被高灵敏度的多分量数字检波器采集并传送至中央处理器，此时就可以根据地震波在不同介质中的传播特性差异来进行分析，并利用综合解释系统来反演地下地质结构。

针对煤田勘探来讲，由横波速度比纵波速度慢可看出，对于厚度较小的同一岩层，横波从某一岩层顶传播到其岩层底所需的时间比纵波长。

由于煤层厚度一般不大，因此，根据横波来分辨煤层的能力要比纵波强。

理论与试验表明，综合应用纵波和横波资料可获得更准确的反映构造和岩性的参数，2、多分量的数据采集多波多分量地震研究首先要解决的是信息采集技术，其采集的重点是对转换波测量。

目前，在三分量野外数据采集设备的研究和发展方面，已经取得了突破，多道遥测数字地震仪和多分量数字检波器相继问世。