《高精度三维地震采集设计技术规范》编制说明

团体标准

《高精度三维地震采集设计技术规范》

编制说明

2023年11月

《高精度三维地震采集设计技术规范》编制说明

一、标准制定的必要性

本世纪以来，我国油气资源勘探东部转向残留隐蔽油气藏和海上深水深层油气资源，

西部迈开大步向深层海相和盆地边缘山前带等复杂地区战略转移，地震勘探面临复杂的地

震地质条件，呈现低信噪比、低分辨率和低照明度的“三低”特征，极大地挑战现有勘探

理论方法极限。与医学CT的360度照射/接收不同，给地球做CT的地震勘探只能在地面有限

范围激发/接收，其最大缺陷是看得清大部分平缓地层，但看不清陡倾角构和隐蔽储层。

因此，针对上述复杂地区，传统三维地震勘探技术面临“看不清”、“探不准”和“盲目

性”的发展困境。

数据采集是地震勘探的关键技术环节，经历了从常规三维到高密度三维，目前进入

“两宽（宽频、宽方位）一高（高密度）”时代，引领勘探地震学技术发展。然而，多年

来的地震勘探实践表明，“两宽一高”地震采集模式由于基于平缓层状介质地震波传播理

论，地面采集设计无法深入地下确保深部目标的有效照明，采集参数设计主要依赖经验，

采集系统缺乏整体性能评价，与后续地震成像系统脱节。普遍认为地震激发-接收布设台

阵越宽越密就越好，导致采集实施成本过高、效率低，投入产出比较低，总之，常规“两

宽一高”地震采集技术缺乏有效的理论支撑，深部目标缺乏有效的分辨分析手段，长期面

临在哪采和采多少的科技难题。

本项目团队依托863主题项目《现代三维地震观测系统设计技术及软件系统开发》，

创新性提出了地下复杂构造波动方程延拓地震采集理论方法，将地面观测台阵向下数值延

拓至地质目标处进行激发排列与接收排列的共聚焦成像分辨分析，建立了地震采集系统与

成像系统之间的理论联系，据此定义了采集系统的成像分辨率和成像清晰度，为地下复杂

构造介质“两宽一高”高精度三维地震采集提供理论支撑。在此基础上，研发了根据地表

和地下地质条件，优化台阵布设和采集密度、强化目标定向探测的高精度地震采集技术体

系。生产实践表明，采集参数具有临界值，并非越宽越密就越好，理论支撑了“两宽一高”

参数定量分析，为低成本高质量采集奠定基础。基于复杂构造介质波动方程延拓的地震采

集设计理论方法，突破了传统三维地震采集设计基于平缓层状介质的理论局限性，实现了

从地表台阵的均匀布设到地下目标的均匀照射，支撑“两宽一高”采集从经验设计到高精

度设计的跨越。

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本标准服务于勘探地球物理领域，目前实施的关于地震数据采集的标准有SY/T7614-

2021海底节点地震资料采集技术规程、SY/T5454-2017井中地震资料采集技术规程、

NB/T10010-2014煤层气地震勘探资料采集规范、SY5391-1991【现行】DSC地震数据采

集站等均未涉及“两宽一高”高精度三维地震采集设计问题，目前国外也未见相关行业标

准及技术规范的报道。为了规范“两宽一高”高精度三维地震采集设计的技术规程、技术

要求和精度指标，特制定该标准，有力促进三维高精度地震采集技术在我国东部断陷盆地

油气勘探、西部高陡构造油气勘探、以及煤田及煤层气地球物理勘探的推广应用。

二、标准编制原则及依据

1.按照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起

草规则》要求进行编写。

2.参照相关法律、法规和规定，在编制过程中着重考虑了科学性、适用性和可

操作性。

三、主要试验（或验证）情况分析

2009年在濮城-卫城-马寨地区进行高精度三维地震资料重新采集工作，期望通过

采用新的勘探技术改善本区地震资料品质，进一步落实该区复杂断块群的构造格局及

小断块圈闭，满足储层预测需要，为加快该区油气勘探做好准备。

按照地质设计要求，勘探目标分布在1.3-3.0s范围。经计算，2.3s以上达到15m

纵向分辨能力，有效反射最高频率要达到60Hz以上；2.3s-3.0s达到30m纵向分辨能力，

有效反射最高频率要达到35Hz以上。基于以上地质模型进行相关参数论证，并结合马

厂勘探的成功经验，经过常规三维观测系统方法设计，并借鉴马厂采集成功经验，最

终确定主要的三维观测系统参数如下：面元尺寸为25m×25m，最大炮检距3500m左右

（3000-4000m），覆盖次数为25m×25m面元40×10次较合适。根据参数论证结果提出

以下三套采集方案：32线5炮、32线10炮、16线10炮均能满足参数设计要求。其中方

案1为马厂采用的观测系统。另外把濮卫文北过去应用的观测系统8线12炮作为方案四

进行对比，作为参考。在地震勘探技术设计阶段，根据地质任务要求，结合地下速度

模型，针对以上参数设计所提出的观测系统预案，应用高精度三维地震观测系统设计

分析评价技术软件，分析优化选择观测系统。具体参数如表1所示：

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表1观测系统参数表

工区濮卫文北

方案号方案1方案2方案3方案4

接收道距(m)50502550

接收线距(m)50100200150

接收线数(m)3232168

单线道数128128256128

接收道数4096409640961024

激发点距(m)80808050

激发线距(m)808080200

束间距(m)400800800600

最大炮检距3309373536903274

排列片横纵比0.250.490.470.18

观测系统32L5S32L×10S16L×10S8L×12S

面元尺寸25m×25m25m×25m25m×25m25m×25m

覆盖次数40040040064

（40×10）（40×10）（40×10）(16×4)

三维观测系统聚焦分辨率和聚焦清晰度分析方法，采用波动方程理论，依据地下

速度模型、由观测系统得到SPS数据，计算出三维地震观测系统的检波点聚焦属性、

震源点聚焦属性及炮检点聚焦属性，对整个观测系统的聚焦分辨率、聚焦清晰度以及

AVP属性进行定量、定性分析。

观测系统聚焦清晰度的概念是应用观测系统进行满覆盖施工后，满覆盖区（大体

指偏移孔径覆盖范围）所有物理点进行共聚焦运算，聚焦后主瓣能量和总能量的比值。

按方向切片后还可以细分为纵、横聚焦清晰度。聚焦清晰度越高，潜在分辨率实现程

度越高。

应用软件分别对表1中4个观测系统，对勘探最深目的层为3873M深度的聚焦性能

分析如图1，定量分析结果如表2、3所示：

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图1四个观测系统聚焦性能分析成像图

表2四个观测系统聚焦清晰度定量分析

方案方案1方案2方案3方案4

号

聚焦度：58.57%聚焦度：47.00%聚焦度：49.63%聚焦度：9.52%

炮点

x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：

聚焦

82.43%83.89%83.88%39.74%

清晰

y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：

度

71.06%56.03%59.16%23.96%

聚焦度：61.18%聚焦度：53.25%聚焦度：36.13%聚焦度：22.94%

检波

x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：

点聚

90.58%91.38%91.36%91.91%

焦清

y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：

晰度

67.54%58.28%39.55%24.96%

聚焦度：58.19%聚焦度：51.49%聚焦度：49.19%聚焦度：16.89%

炮检

x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：

点聚

88.26%89.25%89.24%68.95%

焦清

y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：

晰度

69.33%54.34%51.76%24.50%

聚焦分辨率分析显示：炮检点聚焦分辨率分析方案2、方案3最好，方案1次之，

方案4最差，而且在X方向上聚焦分辨率相近，在Y方向上方案1、方案4差，分析结论

是方案1和方案4横向排列长度不够长引起的。

聚焦清晰度分析显示：对炮检点聚焦清晰度分析，方案1优，方案2次之，方案3

和方案4最差。

综合聚焦分辨率和聚焦清晰度分析，方案1、方案2均优，能达到改善地震资料分

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辨率和偏移成像精度的目的，方案三次之、方案四最差。

结论：为了改善构造成像精度、改善岩性分析效果、提高综合勘探效果，削弱观

测系统产生的采集脚印干扰信息，优化提高观测系统资料偏移成像效果和分辨率，通

过对濮卫文北三维观测系统均匀性、观测系统采集脚印以观测系统聚焦性能进行综合

分析显示，方案2最优，方案1次之，方案3再次，方案4最差。最终选择方案2应用生

产。

四、项目背景及工作情况

（一）任务来源

根据《中国国际科技促进会标准化工作委员会团体标准管理办法》的有关规定，经中

国国际科技促进会标准化工作委员会及相关专家技术审核，由中国石油大学（华东）制定

《高精度三维地震采集设计技术规范》标准，项目计划编号C12023455。

（二）标准起草单位

本标准的主要起草单位是中国石油大学（华东），中国石油天然气股份有限公司大港

油田分公司，中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，中海油研究总院有限责任

公司，中石化石油工程地球物理有限公司华北分公司，中国科学院地质与地球物理研究所。

（三）标准研制过程及相关工作计划

2023年6-9月，广泛收集、整理高精度三维地震采集规范国内外标准和相关文献，进

行调研工作，初步拟定方案，完成准备工作。

2023年10-11月，依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第一部分：标准的结构和编

写规则》、GB20001.4-2015《标准编写规则第4部分：试验方法标准》，团体标准立项

通知公示后，编写人员根据工作计划分工和编写要求开展了相关工作。在标准起草期间，

编制小组主编单位及参编单位组织了数次内部研讨会，经过多次修改，于2023年12月上旬

完成了标准初稿及编制说明的撰写⼯作。完成了本标准的征求意见稿及标准编制说明。

2023年12月向业界数十家单位的专家发送《征求意见稿》，汇总各方意见并对本标准

进行修改，完成了本标准的送审稿。

计划2024年1月，对送审稿的审查意见，经实验补充和数据、资料的补充，进一步修

订并完善了送审稿。

计划2024年2月，根据评审会议评审委员会成员的审查意见，对标准文本的格式进行

修订，完成了标准报批稿。

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五、标准制定的基本原则

标准编制过程中，遵循了以下基本原则：

1)标准需要具有行业特点，指标及其对应的分析方法要积极参照采用国家标准和行

业标准。

2)标准能够体现出产品的具有关键共性的技术要素。

3)标准能够为产品的开发、改进指出明确的方向。

4)标准需要具有科学性、先进性和可操作性。

5)要能够结合行业实际情况和产品特点。

6)与相关标准法规协调一致。

7)促进行业健康发展与技术进步。

六、标准主要内容

本规范规定了高精度三维地震采集的技术规程、技术要求和精度指标。为了规范“两

宽一高”高精度三维地震采集设计的技术规程、技术要求和精度指标，特制定该标准，有

力促进三维高精度地震采集技术在我国东部断陷盆地油气勘探、西部高陡构造油气勘探、

以及煤田及煤层气地球物理勘探的推广应用。高精度三维地震采集设计是一种基于复杂介

质模型波动方程延拓的地震采集设计方法，从三个方面定义了采集系统的成像分辨特性：

（1）“宽频”控制采集系统对地下速度变化的感应能力，（2）“宽方位”控制采集系统

的成像分辨率，（3）“高密度”控制采集系统的成像清晰度。高精度三维地震采集设计

的目标是解决地震采集的实效分析评价问题，通过对“两宽一高”布设台阵采集效能的解

析，优化建立“两宽一高”采集参数与采集成本的经济效益优化模型，为低成本高质量采

集奠定技术基础。本规范拟制订的标准构成由以下五个部分组成：（1）适用范围、规范

性引用文件、术语和定义，（2）三维速度建模与采集系统波动方程延拓，（3）“宽方位”

与采集系统成像分辨率设计准则及技术规程，（4）“高密度”与采集系统成像清晰度设

计准则及技术规程，（5）“两宽一高”三维地震采集系统的整体性能评价。

七、与有关法律法规和强制性标准的关系

遵守和符合相关法律法规和强制性标准要求。规范性引