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地震勘探部署与设计

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1.勘探区域部署与设计的指标分析

勘探区域部署与设计的指标分析,主要针对三维地震勘探设计的边缘处理,通常按照三维地震勘探,由观测系统,将不同炮点、接收点联系在一次的,对于一个特定的检波点,每接收一次地震信号,我们认为检波点被“激活”一次,在测区边界的检波点“激活”的次数不断地减少,要达到相同的覆盖次数,根据特定勘探区域面积大小及形状变化,必须增加不同数量的炮点,数量的多与少取决于部署的勘探面积的设计,直接影响到勘探费用。分析内容:在三维地震观测系统一定的情况下,勘探部署(地质解释区域)面积的大小变化,使得满覆盖区域面积对地震资料总面积、覆盖次数渐减带区域面积的影响(变化)情况;在地质解释区域面积一定的情况下,地质解释区域面积拐点布设对覆盖次数渐减带区域面积的影响情况;地震测线方向与勘探部署面积的纵横比对覆盖次数渐减带区域的影响情况;三维地震滚动勘探,勘探各区块衔接问题对覆盖次数渐减带区域的影响情况。在论述之前,阐述几个概念:

(1)三维地震资料面积:三维地震资料面积一般为三个区域面积,内部为地质解释区域,也就是甲方(业主)部署的勘探面积,其面积为偏移前的满覆盖面积,甲方按照其面积支付给乙方的勘探费用;中部为三维地震资料的满覆盖区域,在不考虑偏移孔径(为了使任意倾斜同相轴能正确成像,而加到地质解释区域外的宽度)的情况下,满覆盖区域与地质解释区域面积大小相等;外部为未满覆盖区域,也就是覆盖区域的渐减带,设计者在此内布设炮点、检波点,以便保证满覆盖区域边界处达到满覆盖次数,最大的炮点、检波点面积为施工面积(见图2)。

(2)平均覆盖次数:将获取地下地震数据的勘探区域,按照网格(面元)大小进行划分,如地震采集的观测系统为6L*4S*120,即每放一炮共计720个地震道接收,每接收一道地震信息,获取地下地震反射一次,即覆盖次数为一次,地震采集总炮数×每炮的地震道接收总数/网格(面元)数,也就是地震资料面积内一个CMP面元内反射的射线数目。资料面积内的平均覆盖次数越高,则未满覆盖面积占总资料面积的比值越小,其勘探的效能越高。1)勘探区域面积大小与采集指标分析根据特定观测系统,按照小、中、大的矩形勘探面积进行采集(表1),并根据满覆盖次数面积与资料总面积、未满覆盖次数(覆盖次数渐减带)面积变化情况,完成如下不同方式的变化规律的显示(图3、图4)。覆盖次数渐减带面积在很大程度上依赖于满覆盖次数面积,其变化规律为二次函数(图3),而满覆盖次数面积相对于资料总面积而言,其变化规律为对数函数(图4)。当勘探满覆盖面积为12.32km2,则覆盖次数渐减带面积为54.88km2,这时勘探满覆盖面积占覆盖次数渐减带面积的22.45%;当满覆盖次数面积扩大到214.32km2,则覆盖次数渐减带面积为118.98km2,这时勘探满覆盖面积占覆盖次数渐减带面积的180.13%。因此,勘探部署面积越大,覆盖次数渐减带面积也随之缓慢增大,使得较大满覆盖次数面积所占资料总面积的百分比提高很快,在覆盖次数渐减带面积内不必要部署更多的炮点,从而提高了地震勘探的能效。对于特定的勘探区域,根据勘探目标层,其观测系统发生变化时,必然使未满覆盖面积或覆盖次数渐减带面积发生变化,对于水平地层,覆盖次数渐减带大约是目标深度的20%~25%。地震排列长度越长,覆盖次数渐减带则越大,当覆盖次数渐减带为200~1600m变化范围时,同样方法,完成满覆盖面积与总资料面积的规律关系图[1](图5),勘探面积越小,且覆盖次数渐减带越大,则满覆盖面积所占总资料面积的百分比越低,地震采集能效特低。2)勘探区域面积形状与采集指标分析对特定的勘探区域(图6),按照面积相同原则,将小部分矩形面积(I、II、III)沿纵向、横向移动,放置在不同位置处(ⅰ、ⅱ、ⅲ),分解成不同形状的矩形面积(图7、图8),矩形面积的拐点,由4个增加到8个,并对面积相同、形状各异的勘探区域(图6、图7、图8)进行三维地震采集(见表2)。在采集参数相同的情况下,地震采集使覆盖次数渐减带面积、总资料面积发生较大变化。首先,资料面积内的平均覆盖次数发生了变化。矩形面积拐点越少(图6),平均覆盖次数较高,矩形面积拐点越多(图7、图8),平均覆盖次数较低,尤其是垂直采集方向增加的勘探面积(图8),平均覆盖次数最低。平均覆盖次数越高,勘探效能越高。其次,地震资料采集的总资料面积、满覆盖面积与资料总面积的比值发生了变化。矩形面积拐点越少(图6),地震资料采集的总资料面积最小,矩形面积拐点越多(图7、图8),地震资料采集的总资料面积较大,尤其是垂直采集方向增加的勘探面积(图8),地震资料采集的资料面积最最大。地震资料总面积越小,则覆盖次数渐减带面积不断缩小,在带内的部署的炮点、检波点数目、检波点。因此,对于特定的勘探区域面积,纵横比值差异引起的地震采集边界的处理问题,与不同方向的地震采集同理。对于地震采集工程设计,尽量在勘探区域面积长边方向布设测线,减少接收测线的条数,可以提高勘探能效。4)勘探区域衔接与采集指标分析以某油田的三维地震勘探为例,A、B为相邻的两个三维地震勘探区块,地质设计上其测线的方位角保持一致,在地震采集工程设计中,面元大小、覆盖次数作为衡量地震资料的信噪比和分辨率的重要参数。从A、B区块的采集参数来看,观测方式:8线/8炮/360砖墙式,观测系统:5385-15-30-15-5385,面元尺寸:15m×30m,覆盖次数:72次。由于A、B区为不同年度施工的三维地震勘探区块,在相邻区块的边界处理设计时,没有更多的考虑工程设计的衔接问题,为保证边界满覆盖次数,在覆盖次数渐减带,相邻区块各自布设炮点、检波点,采用甩道施工,使得炮密度增加一倍(图10),覆盖次数(72-136-72次)逐渐增加、来回过度(图11)。按照其方法进行地震采集,首先,造成采集成本的直接增加,对于工区A,满覆盖资料面积为201.132Km2,设计炮数16856炮,与工区B的炮点重合面积达91.58Km2,如炮密度56.92炮/km2进行计算,炮点重合5212炮,占工区A总炮数30.9%;占工区B总炮数24.72%。其次,对于地震资料的连片处理,增加的覆盖次数(CMP面元)主要在相邻区块的边界,对主体构造的地震资料信噪比没有任何改善。再次,造成地震资料静校正问题的风险,在相邻区块的边界,虽然面元内的覆盖次数比设计要高,受两套观测系统影响,炮点、检波点联通性差,高斯—赛德尔迭代法计算延迟时[2],仍然按照各自的观测系统进行计算,边界效应引起的静校正量误差较大,对于连片处理,容易造成不同勘探区块(地震剖面)的闭合问题。

2.结论与建议

通过上述三维地震勘探部署与设计的经济指标分析,特定勘探区域面积的大小、形状及纵横比的变化,使满覆盖次数的地震资料面积、覆盖次数渐减带面积、施工面积发生较大变化,这些归咎于地震采集的边缘处理。从勘探部署、地震采集工程设计、勘探经济效率等综合考虑,对今后的地震勘探提出如下建议:(1)从三维地震采集能效考虑,地震勘探区域面积部署,使地震采集的满覆盖面积占总资料面积的百分比提高到60%以上,地质勘探解释面积部署最少在200km2以上,面积越大勘探能效越高。(2)在布设地质勘探面积形状时,矩形面积布设尽量减少拐点数,同时要考虑以后相邻区块的勘探面积布设。如果矩形面积的拐点增多,与相邻勘探区块衔接时,相邻勘探区块的地震采集,其边缘处理问题特别突出,其勘探费用惊人。(3)勘探区域矩形面积的纵横比或不同方向的地震采集,对于相同勘探区域面积,其炮点、检波点的布设数量差异较大,从勘探能效考虑,勘探区域矩形面积的纵横比在0.7~1.5范围内比较合理,且地震测线方向尽量垂直地质构造走向。(4)做好三维地震滚动勘探部署区块的整体规划设计,根据地下构造特征,尽量保持各相邻勘探区块的衔接方向,使本区块与相邻区块没有勘探的盲区。相邻勘探区块的边缘处理时,地震采集禁止甩道施工,尽量接纳相邻区块、以往的炮检点数据,减少了地震资料的重复采集,降低勘探费用,使地震采集达到事半功倍的效果。(5)至于地震采集勘探费用问题,按照国际惯例进行估算比较合理,充分考虑了地震采集的边缘处理问题所发生的额外费用。勘探费用预算完全不能按照单位面积的费用计算,而是将勘探费用逐项估算,如测量及测量计算(/km2)、采集(/炮)、处理(/炮)、设计(/km2)、试验、项目管理(/日)、HSE、清理工区、农作物赔偿、踏勘等,最后估算出(最低、最高、平均)总费用,并将总费用落实到每平方千米的费用,每道费用。

作者:罗岐峰 宁宏晓 章多荣 李文建 王雷 单位:东方地球物理公司青海物探处

地震勘探部署与设计责任编辑:杨雪    阅读:人次