复杂山地地震采集方法研究

摘要

随着国民经济建设速度的加快，对石油的需求逐年增加，导致了石油进口量增加，这将会影响到国家的经济安全，解决这一问题的渠道有多种，其中有一条最为重要的渠道是加大国内石油资源勘探的力度。然而陆上很多地区，存在着地表或地下构造复杂、储层结构复杂和横向变化剧烈等问题。其中复杂山地问题最为突出，复杂山地顾名思义就是地表起伏剧烈和地下构造复杂，如黄土塬地区、塔里木盆地、四川龙门山和米仓山-大巴山等地区，这类地区随着油气勘探程度的不断深入，地震勘探工作越来越多，所带来的采集技术难题也随之增加，它们共同的特点有施工难度大、采集成本高、地表激发条件不好和构造复杂等，难以获得较高品质的地震数据，从而影响后续的构造解释和储层预测等工作。不难看出在这一区域勘探，首先要保证获得较高质量的单炮数据，显然这需要高水平的采集设计，而地震采集设计的核心工作实际上就是观测系统设计。值得注意的是在观测系统设计方面，目前国内外还基本沿用简单模型的假设条件，这已不能适应复杂山地的要求。
　　基于简单地质模型的观测系统参数设计，即基于水平层状介质的假设，地表水平地下水平，基于这种假设的观测系统设计方法在地质条件不很复杂的构造勘探中能够满足地质解释的要求，当勘探对象是复杂山地时，地表构造起伏和地下地层横向变化剧烈，这些假设与野外实际地质条件差别很大，就不能满足地质解释的要求，从而难以获得较高品质的地震数据。此时，对观测系统的评价也不仅限于简单的覆盖次数、炮检距、方位角等属性的评价，还要考虑复杂地质结构对地震波传播的影响，如想全面考虑地表和地下构造对地震采集的影响，这就需要能基于模型的观测系统设计方法。而针对复杂地表与地下地质条件利用波动方程数值模拟技术和照明技术，进行基于模型的观测系统设计是当前国内外理论与应用研究的一个热点。
　　本文在大量调研基础上，总结出复杂山地观测系统设计存在的问题是:地表激发条件不好，得不到高质量的单炮数据，及地下复杂的地质构造与水平层状介质假设条件严重不符，导致目的层能量分布不均，严重影响后期的成像质量。从而提出从地表和地下两个方面来化解以上问题。
　　①针对地表优先选择炮点的不规则观测系统设计，目前绝大部分思路都是只考虑地表炮点位置，不考虑地下真正的反射点为一条直线的问题，这样采集的数据不能真实的反映构造形态。因此，既要在优选激发岩性和优化激发位置，同时还要保证地下CRP反射点为一条直线，提高野外采集数据信噪比。形成真正的以激发为中心的基于CRP（或CMP）的观测系统设计方法。并通过一个理论模型和一个南方海相模型对方法进行验证，验证的结果显示，在复杂地区，以激发为中心的观测系统设计思路要优于以往直线的观测系统设计思路。
　　②针对地下构造与水平层状假设差异甚远，造成实际地震数据同相轴连续性不好的问题。围绕怎么样提高连续性，很多学者提出局部加密炮点方法，但都局限于定性分析，没有给出具体的位置和数量。因此在以上不规则观测系统设计基础上，围绕怎么样提高地震剖面的连续性，提出以地下目的层能量均匀为目标，形成基于CRP理论的采集参数设计方法，包括最大纵向距、排列宽度和局部加密炮设计，根据实际构造形态，自动选择加密炮点的位置和数量，摒弃以往整体加炮的方法，从而既提高了目的层能量连续性，又降低了采集的成本。
　　针对基于模型采集参数设计方法，选择了三个模型进行验证，其中包括SEG岩丘模型，模型数据经过了波动方程正演和叠前深度偏移等手段，获得了最终的深度偏移剖面，剖面对比结果显示，该方法思路具有较好的可行性。同时，在以上研究基础上提出了最优性价比的观测系统优化设计方法及思路，阐述了观测系统参数与成本因素的关系，简单描述了观测系统质量最优这一理念，并将观测系统成本和质量两个方面有机的结合起来，形成最优性价比的观测系统优化设计方法。
　　纵观本文的研究内容，文章紧扣复杂山地地表和地下构造复杂这一鲜明的特点，以提高原始地震记录质量为目标，开展复杂山地基于模型思想的观测系统设计及评价方法研究。以地质勘探的目标为基础，站在提高复杂山地地震采集信噪比和连续性的角度，形成合理有效的地震采集设计技术研究，为复杂山地的地震采集设计提供思路和实践方法。推动复杂山地地震勘探技术向前发展。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究思路及内容

1．4 技术线路

1．5 创新点

第2章 地震波正演及照明方法概述与实现

2．1 高斯射线束正演方法简介

2．1．1 二维高斯射线束表达式

2．1．2 三维高斯射线束表达式

2．1．3 三维运动学射线追踪

2．2 地震照明能量提取与分析

2．3 复杂山地共反射点计算方法研究

2．3．1 空间射线与界面交点计算

2．3．2 试射射线迭代收敛计算

第3章 采集参数优化设计方法研究

3．1 基于模型的最大纵向距及排列宽度优化设计方法研究

3．1．1 基于检波器效率最大化的最大纵向距优化设计

3．1．2 排列宽度优化设计

3．1．3 实例分析

3．2 基于目的层能量均匀自动加密炮方法研究

3．2．1 基于目的层能量均匀自动加密炮方法实现

3．2．2 二维模型实例分析

3．2．3 三维模型实例分析

3．3 小结

第4章 观测系统整体优化及评价方法研究

4．1 最优性价比观测系统优化方法研究

4．1．1 观测系统成本计算函数

4．1．2 最优性价比观测系统优化

4．2 炮检距及方位角均匀性评价方法研究

4．2．1 炮检距非均匀性系数评价方法

4．2．2 方位角非均匀性系数评价方法

4．3 小结

第5章 以激发为中心不规则观测系统设计方法研究

5．1 以激发为中心基于CMP的不规则观测系统设计方法研究

5．1．1 以激发为中心基于CMP的不规则观测系统设计思想

5．1．2 实例分析

5．2 以激发为中心基于CRP的不规则观测系统设计方法研究

5．2．1 以激发为中心基于CRP的不规则观测系统设计思想

5．2．2 实例分析

5．3 小结

结论及建议

结论

建议

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录A 作者简介