三維(3D)地震勘探.ppt

1 3D 地震勘探 2 3 一維勘探是觀測 一個(gè)點(diǎn) 的地下情況； 二維勘探是觀測 一條線 下面的地下情況； 三維勘探是觀測 一塊面積 下面的地下情況； 四維地震勘探是在 同一地區(qū)不同時(shí)間 重復(fù)做三維地震 勘探，則可稱之為四維地震勘探（時(shí)移地震）。四維 是觀測同一塊面積下面不同時(shí)間的地下變化情況。根 據(jù)地質(zhì)任務(wù)和達(dá)到的目的不同，可采用不同維的勘探 方法。 大大改善記錄質(zhì)量，提高信號的清晰度和分辨率，從而提高解決地質(zhì)問題的能力，能 把油氣田的位置確定得更準(zhǔn)確。 由于三維地震最后得到的是一組立體的數(shù)據(jù)，根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)體就能給出地層的立體圖 像（三維立體圖）。同時(shí)，也可給出由淺至深，一層層的水平切片圖，將這些圖制成 動畫，人們就能像看電影一樣來解釋地下地質(zhì)情況，省時(shí)省力又精確。 4 發(fā)達(dá)國家 20世紀(jì) 70年代開始使用 中國 20世紀(jì) 80年代迅速發(fā)展起 來 野外資料采集 室內(nèi)資料處理 成果解釋 三維地震 是將地震測網(wǎng)按一定規(guī)律布置成方格 狀或環(huán)狀的地震面積勘探方法。 5 三維地震勘探技術(shù)發(fā)展方向主要包括 3方面： 一是發(fā)展萬道地震采集技術(shù)。 采用萬道地震儀 (測線在 30000道以上 )和數(shù)字 檢波器進(jìn)行單點(diǎn)激發(fā)、單點(diǎn)接收、大動態(tài)范圍、多記錄道數(shù)、多分量地震、全 方位信息、小面元網(wǎng)格、高覆蓋次數(shù)的特高精度三維地震采集技術(shù)。 二是發(fā)展數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。 為提高處理精度，必須發(fā)展海量機(jī)群 并行處理和海量存儲技術(shù)。海量機(jī)群并行處理技術(shù)是指 PC-CLUSTER(針對大型數(shù) 據(jù)庫及大負(fù)荷運(yùn)算量的集群計(jì)算機(jī) )的節(jié)點(diǎn)要多，同時(shí)發(fā)展相關(guān)的靜校正處理、 組合處理、疊前時(shí)間偏移、疊前深度偏移、全三維各向異性等處理技術(shù)，以提 高地下成像精度和儲層描述精度及含油氣分析精度。海量存儲技術(shù)指發(fā)展大容 量的磁盤和自動帶庫，以滿足大數(shù)據(jù)量的存儲需求。 三是進(jìn)行高精度精細(xì)地震解釋。 隨著微機(jī)性能的提高、成本的降低以及可 視化解釋軟件的發(fā)展，三維可視化解釋技術(shù)的發(fā)展趨向是微機(jī)群，即用于解釋 的微機(jī)群將以兩種形式存在：一種是集成并行機(jī)群，用于大數(shù)據(jù)量的計(jì)算和三 維可視化分析；另一種是分布式機(jī)群，人手一臺，通過網(wǎng)絡(luò)連接，用于精細(xì)解 釋研究。 6 用三維的觀點(diǎn)和方法 研究地下三維問題， 才能得出地質(zhì)構(gòu)造的 全面認(rèn)識。 a、三維地震模型 b 、原始剖面 c 、二維偏移剖面 d 、三維偏移剖面 7 8 三維地震勘探與二維地震勘探相比的優(yōu)越性 三維數(shù)據(jù)采集不存在二維數(shù)據(jù)采集時(shí)來自非射線平面 內(nèi)的側(cè)面反射波。 三維采集的數(shù)據(jù)按三維空間成象處理，可以真實(shí)地確 定反射界面的空間位置。 三維觀測可以避開地形、地物的障礙，對地表?xiàng)l件適 應(yīng)性很強(qiáng)。 三維觀測可對資料有更大的保真度，相位數(shù)據(jù)更齊全， 便于研究地層的巖性。 三維地震勘探資料的完整統(tǒng)一性及顯示技術(shù)的現(xiàn)代化， 更便于人工聯(lián)機(jī)解釋。 9 三維地震野外數(shù)據(jù)采集 觀測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 1.在一個(gè)共炮點(diǎn)道集式一個(gè)共 CDP道集內(nèi)地震道應(yīng)均勻分布。即，炮點(diǎn)距、道 間距一般均勻分布，布保證同時(shí)勘探淺、中、深各目的層。即能取得各反射 層的有用反射波信息，又能用來進(jìn)行速度分析。 2.在一 CDP道集內(nèi)各炮檢距連線的方位方向應(yīng)當(dāng)盡可能比較均勻地分布在中心 點(diǎn)的 CDP點(diǎn) 360 的方位上。 3.地下各點(diǎn)的覆蓋參數(shù)應(yīng)盡可能相同，保證疊加參數(shù)相同。均勻的覆蓋參數(shù) 是保證反射記錄振幅均勻，頻率均勻的前提，從而保證地震記錄特征穩(wěn)定， 便于巖性、巖相研究。 觀測系統(tǒng)的類型與選擇： 規(guī)則型：地面施工條件好，無施工障礙的地區(qū)。炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)按一定的規(guī)律 有規(guī)則的分布。 不規(guī)則型：地面施工條件不好，有施工障礙的山區(qū) 、水泡等。 不規(guī)則型觀 測系統(tǒng)僅適用于地表障礙物多，通行條件差，不能按正常觀測系統(tǒng)施工的地 區(qū)，可根據(jù)地面條件和地質(zhì)任務(wù)的要求設(shè)計(jì)成各種類型。 10 規(guī)則型觀測系統(tǒng)：十字型觀測系統(tǒng)， 由此衍生成 L 型、 T型 o o o o o o o o o o o L型 寬十字型 T型 1.十字型觀測系統(tǒng) 這類觀測系統(tǒng)可將地下網(wǎng)格面積分布在需要勘探的地區(qū)，湖泊、村鎮(zhèn)等。在進(jìn) 行小面積三維觀測時(shí)，用多道儀器，多個(gè)炮點(diǎn)即可完成野外采集。 施工時(shí)，接收點(diǎn)排列不動，炮點(diǎn)沿炮線逐點(diǎn)激發(fā)。 缺點(diǎn)是：單次覆蓋 11 組合型觀測系統(tǒng) 從炮點(diǎn)和接收點(diǎn)分布關(guān)系，可分為垂直型、平行型和斜交型。 1）垂直型觀測系統(tǒng) 該系統(tǒng)一般由十字型觀測系統(tǒng) 組合或衍生而來，主要有 直式柵 狀系統(tǒng) 和 地震線束觀測系統(tǒng) 。 可作為小面積三維觀測網(wǎng)，將 地下網(wǎng)格面積分布在需要勘探的 地區(qū)。 12 60 120 180 240 160m 210 150 90 61 121 181 1 30m 80m 40m 圖 5-7四線六 炮中點(diǎn)激發(fā) 50cm 200m 60 120 180 240 61 121 181 1 100m 四線六炮端點(diǎn)激發(fā) 這種觀測系統(tǒng)的的優(yōu)點(diǎn)：可以獲得從小到大均勻的炮檢距和均勻的覆 蓋參數(shù)，適應(yīng)于復(fù)雜地質(zhì)條件的三維地震勘探。此外在多居民點(diǎn)、多 農(nóng)田地區(qū)可改變偏移距和發(fā)炮方向進(jìn)行施工，亦可獲得滿意的資料。 地震線束觀測系統(tǒng)是目前三維地震大面積施工中最常用的類型， 該系統(tǒng)是由多條平行的接收排列和垂直的炮點(diǎn)排列組成。 13 觀測方式： 8線 5炮 240道 使用道數(shù)： 8 （ 120+120）道 =1920道 覆蓋次數(shù)： 4 15 面元大小： 12.5m 25m 道 距： 25m 排列線距： 250m 縱向炮排距： 200m 橫向炮點(diǎn)距： 50m 最大縱向炮檢距： 2987.5m 排列橫向滾動距離： 250m 最小縱向炮檢距： 12.5m 觀測系統(tǒng)（大港油田王官屯三維 ） 14 2）平行線型布置 15 3)積木型（又稱斜交型）炮點(diǎn)線與接收點(diǎn)線彼此斜交 16 沿測線布置檢波和炮點(diǎn)，可以得到測線附近條帶上的反射資料。 寬線剖面處理后，能確定地下反射界面的位置、傾角和傾向， 分析波的來源，提高剖面信噪比。 4)路線型（寬線剖面） 17 不規(guī)則型觀測系統(tǒng)僅適用于地表障礙物多，通行條件 差，不能接正常觀測系統(tǒng)施工的地區(qū)，可根據(jù)地面條件 和地質(zhì)任務(wù)的要求設(shè)計(jì)成各種類型。 不規(guī)則型觀測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是靈活機(jī)動，放炮時(shí)炮點(diǎn)和 檢波點(diǎn)位置選擇靈活方便，但它們有以下共同缺點(diǎn)。 疊加次數(shù)一般較低，而且不均勻。 炮檢距變化范圍一般較小，僅在個(gè)別點(diǎn)上有從小到 大比較完整的炮檢距。 資料處理比較復(fù)雜。 由于存在上述問題，不規(guī)則型觀測系統(tǒng)一般只用于通 行條件困難的地區(qū)，并且僅在信噪比高的地區(qū)才能得到 較滿意的結(jié)果。 2、不規(guī)則型觀測系統(tǒng) 18 19 一、面積測量系統(tǒng)反射波時(shí)距圖 O到 P點(diǎn)的路徑 r1為 由 P點(diǎn)到 S點(diǎn)的路徑 r2為 令速度為 V,則 S點(diǎn)記錄到的來自 P點(diǎn)的繞射波到達(dá)時(shí)間為 為了簡化起見 ,令繞射源 P在坐標(biāo)原點(diǎn) O的正下方 ,則自激自收旅行時(shí)為 : 為了書寫方便 ,將 xi寫成 x,則 由此可見 ,面積測量反射波時(shí)距圖為 極小點(diǎn)在 P點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)雙曲面。 20 有的地區(qū)由于地表?xiàng)l件受限制，為了完成地震勘探任務(wù)，往往把測線布 成折曲測線，波狀測線及環(huán)形測線。這類測線的基礎(chǔ)是彎曲測線，彎曲 測線的時(shí)距方程為： 二、折曲測線觀測系統(tǒng)反射波時(shí)距圖 由上式可見，彎曲 測線反射波時(shí)距曲 線是一條與激發(fā)和 接收點(diǎn)的平面坐標(biāo) 有關(guān)的，復(fù)雜的空 間曲線，不管曲線 多么復(fù)雜，只要能 用數(shù)學(xué)方式模擬， 就可通過方程的方 法把反射界面研究 下來。 21 三、共反射面元 面積測量和折曲測線觀測系統(tǒng)的三維多次覆蓋技術(shù)不能 嚴(yán)格遵守共反射點(diǎn)疊加的定義，必須給予新的含義，實(shí) 際的共反射點(diǎn)道集隨著測線的改變或測線彎曲會有一定 的離散， 圍繞著理論共反射點(diǎn)位置的這些實(shí)際的地下共 反射點(diǎn)道集，稱為“共反射面元”。 “共反射面元”疊加，是指“共反射面元”道集內(nèi)各反 射點(diǎn)信號的疊加，疊加結(jié)果應(yīng)該象來自同一反射點(diǎn)那樣 使信號得到加強(qiáng)。 22 三維地震資料處理與二 維相似，但各個(gè)處理環(huán)節(jié) 必須 考慮三維特性和龐大 的數(shù)據(jù)體的操作與管理 。 三維地震資料處理大致 可分為 預(yù)處理，常規(guī)處理， 特殊處理 及 成果顯示 四大 部分。 三維地震資料處理流程 23 三維地震資料的解釋 構(gòu)造解釋 巖性解釋 24 三維地震的六個(gè)特點(diǎn)： 真歸位后交點(diǎn)閉合 無側(cè)反射 水平分辨率高 具水平切片和層振幅顯示功能 人機(jī)聯(lián)作解釋 彩色顯示 三維地震資料的解釋 25 一、三維地震 資料的特點(diǎn) 1.與二維相比， 三維可以做到真 正的空間歸位， 因此三維偏移資 料上無閉合差， 剖面上的背斜、 斷層等形態(tài)、大 小、位置也較準(zhǔn) 確。 26 交叉剖面顯示 27 2.三維地震 可消除側(cè)反 射影響，因 而背斜圈閉 形態(tài)與大小 比較真實(shí)。 不像二維地 震由于側(cè)反 射影響，背 斜往往變寬， 變大，尤其 是低幅度背 斜的失真明 顯。 28 3.三維地震在縱、橫兩個(gè)方向上密集設(shè)置測點(diǎn)，測點(diǎn)距 一般 20-100m，常見為 50 50或 50 75m，因而在地下 每 20-37.5m獲得一個(gè)信息，使 水平分辯率顯著提高 。 一個(gè)蛇 曲河 道 在三維 地震顯 示中， 得到了 河道整 體展布。 29 A、 L75線局部剖面，淺層斷層清楚，信噪比高。 30 4.三維資料是一個(gè)數(shù)據(jù)體，可以在任意方位上切片顯示：如 主測線方向 In line，橫測線方向 Cross line，過井切片，斜切 片，水平切片，層切片，尤其象 水平切片和層振幅切片是 三維解釋中所特有的功能 。 31 用水平切片直接 做構(gòu)造圖。 32 5.彩色顯示 ： 三維資料 均采用彩色顯示，彩色 成圖，彩色輸出。這樣 提高了地震資料的視覺 分辨率 。 33 34 6.人機(jī)聯(lián)作解釋 解釋常在 工作站 上進(jìn)行。工作站一般包括圖象處理機(jī)，輔助圖象存 儲器，數(shù)據(jù)輸入裝置和 顯示終端。配備的軟件包括許多專用的模塊。 國內(nèi)市場上常用的是 Landmark工作站， Geoquest工作站等。具軟硬 件系統(tǒng)成套，由多家石油公司生產(chǎn)銷售。 35 三維地震資料顯示 三維數(shù)據(jù)體 折曲測線剖面 對角線測線剖面 橫剖面 水平剖面 縱剖面 立體顯示 垂向剖面 等時(shí)切面 等時(shí)系列切面 全息圖 三維立體圖 36 inline 、 subline：垂直于構(gòu)造走向的剖面（主測線） Crossline：平行于構(gòu)造走向的剖面（聯(lián)絡(luò)測線） 水平切片 ： （ time slice）每一張切片是地下不同層位 的信息在同一時(shí)間內(nèi)的反映。相當(dāng)于 某一等時(shí)面得地 質(zhì)圖 。即同一張切片里顯示了不同層位的信息，如反 射振幅強(qiáng)弱、頻率高低、信噪比變化、斷裂分布、斷 距、構(gòu)造、異常體等。而同一層位的信息又連續(xù)清晰 地反映到多張切片上。利用連續(xù)的水平切片進(jìn)行三維 作圖，能大大提高構(gòu)造圖的精度。 37 三維地震數(shù)據(jù)體 從三維地震數(shù)據(jù)體提取的 垂直剖面和地震切片 38 水平切片 是地下不同層位的信息在同一時(shí)間內(nèi)的反映，它相當(dāng)于某一等時(shí)面的地質(zhì)圖， 即同一張切片里顯示了不同層位的信息。 沿層切片 是沿某一個(gè)沒有極性變化的反射界面，即沿著或平行于追蹤地震同向軸所得 的層位進(jìn)行切片 ,它更傾向于具有地球物理意義。沿層切片把地下同一層位的信息顯示 到一張切片上。 地層切片 是以解釋的兩個(gè)等時(shí)沉積面為頂?shù)?，在地層的頂?shù)捉缑骈g按照厚度等比例內(nèi) 插一系列的層面，沿這些內(nèi)插的層面逐一生成切片，這種切片比時(shí)間切片和沿層切片 更接近于等時(shí)界面。 39 沿層切片立體顯示 40 三維數(shù)據(jù)體中部分?jǐn)?shù)據(jù)體的顯示 41 42 層位解釋 某地區(qū)高精度三維地震資料解釋 層面透視圖顯示 T1 T2 43 T06 T1g4 T2 T1-1 T1 立體雕刻圖 從各反射層構(gòu)造圖上看，本區(qū)整體的構(gòu)造趨勢是兩邊高，中間低 ,各層構(gòu)造格局大體一 致，三級構(gòu)造具有良好的繼承性，由深至淺逐漸趨于平緩。 構(gòu)造及斷裂特征 44 層位解釋 某地區(qū)高精度三維地震資料解釋 地震數(shù)據(jù)體的三維立體顯示 45 某 地 區(qū) 單 砂 體 立 體 展 示 總之，通過一系列的方法結(jié)合屬性預(yù)測圈定單砂體，對各段單砂體 的進(jìn)行空間立體展示。 46