三维地震数据采集的炮点变观方法

三维地震数据采集的炮点变观方法

1局部炮点变观的组合随着三维地震勘探技术的逐步成熟和应用领域的不断拓展，勘探区的地面条件变得越来越复杂。这不可避免地导致一些地方修改基本三维观测系统的现象。可是在野外数据采集过程中，变观越频繁、形式越复杂，班报记录就越容易出现诸如空间属性等参数方面的错误。因此，有必要对此问题进行一些探讨，总结出变观的实用方法及其所应满足的前提条件，指导野外数据采集工作，提高效率和质量。本文仅就局部炮点的改变从技术方法和施工的结合方面进行探讨。为方便讨论，首先定义如下几个概念。(1)纵向道距用ΔX表示，纵向开动道数用n(2)横向炮排内炮点间距用ΔP(3)CMP大小为D(4)单炮反射点集合面积S(5)设变观时炮点纵向移动量为δ(6)l2变观的恢复性放炮法技术这种变观方法的中心思想就是既不改变应变观炮点所对应的反射点分布范围，又不增加炮点数量（或说也不增加反射点数量）。因此，对于这种通过改变炮点与排列片之间的空间对应关系，从而完全实现原设计炮点所对应的反射点（即确保覆盖次数不变）的变观方法叫做恢复性放炮法。恢复性放炮法只能是三维地震数据采集过程中的一种补救措施而已，它只保证了达到设计覆盖次数不变的目的，而保证道集内炮检距和方位角不变的目的是不能实现的。理论上恢复性放炮法有三种实现方式。2.1纯纵向移动炮点恢复方法当某个炮点O变观后实际的最大炮检距应满足勘探区最大炮检距要求，这是保证变观效果的关键之一，即满足下列公式：2.2接收线距、接收线数当炮点O否则，线束重新铺设的工作量太大，不易实现。接收线距较大或接收线数较少的观测系统实现起来较难或工作量较大，而接收线距较小或接收线数较多的观测系统实现起来工作量要小一些，也好实现一些。变观后实际的最大炮检距应满足勘探区最大炮检距要求，即满足下列公式：2.3斜向移动发射点的恢复和重复放炮方法当炮点O后两种方法因为变动排列片时需要大量铺设检波器，施工起来非常不便而且效率低下，因此，一般都不采用。3变观的应用条件对于这些点要按照理论变观的要求完全达到目的是受到多种因素限制的。在实际野外数据采集过程中，除了特别大的地物影响到成片的炮点或检波点不能布设在设计位置，通常的情况是只是偶尔有少量的炮点受到影响。对于这种情况，有必要探讨采用变观的必要性以及变观的应用条件。无论是炮点移动还是检波点排列片移动，如果实际所获得的地下反射点分布范围变化不大（大部分CMP的分布与原设计位置相符），就可以认为能够达到设计要求，也就是说所谓的变观要有足够的灵活性。3.1变观后最炮检距的要求众所周知，对于煤炭三维地震勘探而言，数字地震仪的开动道数已不受限制。一方面，为了提高工效，设计道数越来越多，最大炮检距十分接近最大炮检距的允许值，这样势必给局部变观带来很大的限制。实际上，变观后最大炮检距通常要明显增加，所以，变观后要求所有的炮检距均满足最大炮检距的限定条件显得过于苛刻。另一方面，对地层倾角较大或煤层埋藏较浅的勘探区，一个区的最大炮检距允许值也不一定是一个确定的值，观测系统又不可能总是改变，因此人们通常的做法是取平均值，可以说本来就有个别炮检距并不满足最大炮检距要求，再严格按照炮点与排列片对称移动效果就会更差。鉴于这两点，在变观炮点不多或不集中时，只要变观炮点记录中有80%的炮检距满足最大炮检距要求就可以认为变观是成功的。这就是“三维变观80原则”的第一层含义。3.2变观80原则的要求确立在考虑了上述限制条件的基础上，完全可以对恢复性放炮方法进行变通，做法是在排列正常滚动时，只改变炮点位置。具体做法如下。炮点有纵向移动量δ将反射点集合面积的变化量δS那么，K=1-k就是符合率。将这些受影响的炮点改变位置布设，当排列片位置不随之变动而是正常滚动时，只要K值不低于80%时，就说明有不低于80%的道满足最大炮检距要求（因为这些炮检距是与设计一样的，只要设计正确，这部分当然正确）。这时就可认为，改变炮点达到了变观的目的，这就是三维变观80原则的第二层含义。对于的局部受地形或地物影响的炮点，按照三维变观80原则的要求进行变观应属较好的选择，在效果没有受明显影响的情况下，不但可以提高工效，减少空间属性出错的机会，而且可以降低丢炮率。根据这个原则要求，对上式分析可知：只要炮点移动距离不超过排列片长度的20%，就没有必要采取完全意义下的恢复性放炮法施工，但是一定要记录清楚炮点位置以及其与排列片的对应关系。如果炮点移动超过了排列片长度的20%，则需要将排列片做反向移动，是否一定等距离反向移动，一要满足三维变观的80原则，二还要满足最大炮检距要求。同时，炮点纵向移动的距离一定是道间距的整数倍，即满足按照式（1）要求。变观炮点纵向允许移动道数的最大值与纵向开动道数的关系见表1。3.3改变横向射点的方法3.3.1检波线z变换在2.2中提到过炮点横向移动量的确定，这里对炮点的横向移动法详细讨论。讨论时只考虑炮点有横向移动分量，而排列片不动的情况。以8线8炮制束状三维观测系统为例（其基本参数：线距40m，炮排内炮点距20m,CMP网格为100m×100m）为例（图2a），进行Z变换分析如下。设检波线的Z变换为Z由以上的Z变换结果分析，我们可知：O(1)当变观炮点在设计的基础上横向移动ΔP(2)当变观炮点在设计的基础上横向移动ΔY的整数倍时，总有一部分反射剖面落在原设计位置上，但移动距离越大，一致部分就越少，只要重复两炮的反射剖面有交叉就可达到变观目的；(3)当炮点横向移动D以上分析方法，具有普遍的适应性。还可分析另一种情况，如图2(b）所示，对8线1炮制平行三维观测系统（其基本参数为：线距20m，线束横向移动时搬动40m即两条测线，CMP网格也是10m×10m，不存在ΔP3.3.2横向变观的特点为了克服图1所示恢复性放炮第一种情况不能施工，而第二第三种又不易实现的问题，通过总结实际工作经验，人们也常使用重复性放炮的方法。其基本出发点就是为解决施工过程中因接收排列调整而大量铺设检波器的问题，提高工效率。具体做法为：重点考虑炮点与排列片的“纵向恢复性”关系，而将不能施工的炮点变成两个横向对称于设计炮点所在线（纵向线）的炮点，从而完成受地形地物影响炮点的补救。由这种补救工作的特点，人们习惯上称其为重复性放炮法。重复性放炮的方法有两种情况。第一种，纯横向移动炮点的重复性放炮方法。如图3所示，当某个炮点O(0）因多种因素影响不能采用恢复性放炮变观时，可采用接收排列（片）不动，炮点沿垂直线束方向（横向）偏移一定距离δ某一炮横向移动一个距离δ因此，对于8线8炮制束状三维观测系统而言，变观时炮点横向只能移动1、2或3个线间距，相当于只有三个位置可选，而这三个位置还有正常炮点。由此可见，横向变观受限制是非常明显的，并不象想象那样随便对称布设两个炮点就能解决问题。第二种情况，如图3所示，炮点的改变相当于恢复性变观炮点的“重复性”改变，既有纵向分量δ从对图4的分析我们还可以得到这样的认识，重复放炮时的两个炮点也不一定非要对称于设计炮点就可达到变观要求。虽然O(5）与O′（5）组合成的变观炮点对不能完成变观任务，但O(5）与O′（3）、O′（2）、O′（1）中任何一个炮点都能组成比较理想的重复性变观的炮点对。同样，O(4）与O′（3）、O′（2）、O′（1）中任何一个炮点组成的重复性变观的炮点对，O(3）与O′（4）、O′（2）、O′（1）中任何一个炮点组成的重复性变观炮点对均能满足变观之要求。重复性放炮可以说是恢复性放炮的变通方式。但这种变方式具有明显的局限性，应该在三维变观80原则的指导下进行变通设计。3.4排列片正常滚动轴承综合分析了恢复性放炮和重复性放炮的局限性，我们提出一种综合变通方式———选择变观炮点位置为主的近似恢复性变观方法。其主导思想是：尽可能采用排列的正常滚动，选择变观炮点时，同时避免用旧井位置激发和重复性放炮，又能满足三维变观的80原则。如果将受影响的炮点斜向移动某一距离，其纵向和横向分量分别为δ式中：略去高次项由上式分析可知：只要纵向移动排列片长度的百分比与横向移动排列片长度的百分比之和不超过20%，则变观结果满足三维变观80原则，即变观是成功的；否则，排列片沿纵向反向做适当滚动即可。如果仍然不能满足要示，则需要考虑重复性放炮甚至重新进行局部变观设计。下面举例说明，对于8线6炮制束状观测系统而言，参数如图5a所示，要保证变观所得到的反射点与设计CMP重合，在排列片正常滚动的情况下，受地形地物影响的炮点O(i,j）可选的变观位置有24个，其中有6个点位与设计的其它炮点重合。所以，可供选择的新激发点位共有18个。而对于8线1炮制平行观测系统系统而言，观测系统参数如图5b所示。要保证变观所得到的反射点与设计CMP重合，在排列片正常滚动的情况下，受地形地物影响的炮点O(i,j）可选的变观位置有16个，其中有2个点位与设计的其它炮点重合。所以，可供选择的新激发点位共有14个。由此可见，变观并不是很随意的事情，当然对中心点要求不严另当别论。4地震勘探变观的技术对策通过上述分析，可以得出如下结论。(1)如果要得到严格意义下的CMP面元，变观时炮点的移动不能太随意，不同的观测系统变观炮点的可选位置数有可能是不同的，所以，一个勘探区在设计完观测系统的同时，还需要计算出一个炮排内每个炮点不能放炮时所能