三維地震數(shù)據(jù)采集的炮點(diǎn)變觀方法

三維地震數(shù)據(jù)采集的炮點(diǎn)變觀方法

1局部炮點(diǎn)變觀的組合

隨著三維地震勘探技術(shù)的逐步成熟和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，勘探區(qū)的地面條件變得越來(lái)越

復(fù)雜。這不可避免地導(dǎo)致一曲地方修改基本三維觀測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)象。可是在野外數(shù)據(jù)采集過(guò)

程中，變觀越頻繁、形式越復(fù)雜，班報(bào)記錄就越容易出現(xiàn)諸如空間屬性等參數(shù)方面的錯(cuò)誤。

因此，有必要對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行一些探討，總結(jié)出變觀的實(shí)用方法及其所應(yīng)滿足的前提條件，

指導(dǎo)野外數(shù)據(jù)采集工作，提高效率和質(zhì)量。本文僅就局部炮點(diǎn)的改變從技術(shù)方法和施工的

結(jié)合方面進(jìn)行探討。

為方便討論，首先定義如下幾個(gè)概念。

(1)縱向道距用AX表示，縱向開(kāi)動(dòng)道數(shù)用n

(2)橫向炮排內(nèi)炮點(diǎn)間距用AP

(3)CMP大小為D

(4)單炮反射點(diǎn)集合面積S

(5)設(shè)變觀時(shí)炮點(diǎn)縱向移動(dòng)量為8

(6)1

2變觀的恢復(fù)性放炮法技術(shù)

這種變觀方法的中心思想就是既不改變應(yīng)變觀炮點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的反射點(diǎn)分布范圍，又不增加炮

點(diǎn)數(shù)量(或說(shuō)也不增加反射點(diǎn)數(shù)量)。因此，對(duì)于這種通過(guò)改變炮點(diǎn)與排列片之間的空間

對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而完全實(shí)現(xiàn)原設(shè)計(jì)炮點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的反射點(diǎn)(即確保覆蓋次數(shù)不變)的變觀方法

叫做恢復(fù)性放炮法。恢復(fù)性放炮法只能是三維地震數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的一種補(bǔ)救措施而己，

它只保證了達(dá)到設(shè)計(jì)覆蓋次數(shù)不變的目的，而保證道集內(nèi)炮檢距和方位角不變的目的是不

能實(shí)現(xiàn)的。理論上恢復(fù)性放炮法有三種實(shí)現(xiàn)方式。

2.1純縱向移動(dòng)炮點(diǎn)恢復(fù)方法

當(dāng)某個(gè)炮點(diǎn)o

變觀后實(shí)際的最大炮檢距應(yīng)滿足勘探區(qū)最大炮檢距要求，這是保證變觀效果的關(guān)鍵之一，

即滿足下列公式：

2.2接收線距、接收線數(shù)

當(dāng)炮點(diǎn)o

否則，線束重新鋪設(shè)的工作量太大，不易實(shí)現(xiàn)。接收線距較大或接收線數(shù)較少的觀測(cè)系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)起來(lái)較難或工作量較大，而接收線距較小或接收線數(shù)較多的觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)工作量

要小一些，也好實(shí)現(xiàn)一些，變觀后實(shí)際的最大炮檢距應(yīng)滿足勘探區(qū)最大炮檢距要求，即滿

足下列公式：

2.3斜向移動(dòng)發(fā)射點(diǎn)的恢復(fù)和重復(fù)放炮方法

當(dāng)炮點(diǎn)o

后兩種方法因?yàn)樽儎?dòng)排列片時(shí)需要大量鋪設(shè)檢波器，施工起來(lái)非常不便而且效率低下，因

此，一般都不采用。

3變觀的應(yīng)用條件

對(duì)于這些點(diǎn)要按照理論變現(xiàn)的要求完全達(dá)到目的是受到多種因素限制的。在實(shí)際野外數(shù)據(jù)

采集過(guò)程中，除了特別大的地物影響到成片的炮點(diǎn)或檢波點(diǎn)不能布設(shè)在設(shè)計(jì)位置，通常的

情況是只是偶爾有少量的炮點(diǎn)受到影響。對(duì)于這種情況，有必要探討采用變觀的必要性以

及變觀的應(yīng)用條件。無(wú)論是炮點(diǎn)移動(dòng)還是檢波點(diǎn)排列片移動(dòng)，如果實(shí)際所獲得的地下反射

點(diǎn)分布范圍變化不大（大部分CMP的分布與原設(shè)計(jì)位置相符），就可以認(rèn)為能夠達(dá)到設(shè)計(jì)

要求，也就是說(shuō)所謂的變觀要有足夠的靈活性。

3.1變觀后最炮檢距的要求

眾所周知，對(duì)于煤炭三維地震勘探而言，數(shù)字地震儀的開(kāi)動(dòng)道數(shù)-不受限制。一方面，為

了提高工效，設(shè)計(jì)道數(shù)越來(lái)越多，最大炮檢距十分接近最大炮檢距的允許值，這樣勢(shì)必給

局部變觀帶來(lái)很大的限制，實(shí)際上，變觀后最大炮檢距通常要明顯增加，所以，變觀后要

求所有的炮檢距均滿足最大炮檢距的限定條件顯得過(guò)于苛刻。另一方面，對(duì)地層傾角較大

或煤層埋藏較淺的勘探區(qū)，一個(gè)區(qū)的最大炮檢距允許值也不一定是一個(gè)確定的值，觀測(cè)系

統(tǒng)又不可能總是改變，因比人們通常的做法是取平均值，可以說(shuō)本來(lái)就有個(gè)別炮檢距并不

滿足最大炮檢距要求，再叱格按照炮點(diǎn)與排列片對(duì)稱移動(dòng)效果就會(huì)更差。鑒于這兩點(diǎn)，在

變觀炮點(diǎn)不多或不集中時(shí)，只要變觀炮點(diǎn)記錄中有80%的炮檢距滿足最大炮檢距要求就可

以認(rèn)為變觀是成功的。這就是“三維變觀80原則”的第一層含義。

3.2變觀80原則的要求確立

在考慮了上述限制條件的基礎(chǔ)上，完全可以為恢復(fù)性放炮方法進(jìn)行變通，做法是在排列正

常滾動(dòng)時(shí)，只改變炮點(diǎn)位置。具體做法如下。

炮點(diǎn)有縱向移動(dòng)量6

將反射點(diǎn)集合面積的變化量8S

那么，K=l-k就是符合率。

將這些受影響的炮點(diǎn)改變位置布設(shè)，當(dāng)排列片位置不隨之變動(dòng)而是正常滾動(dòng)時(shí)，只要K值

不低于80%時(shí)，就說(shuō)明有不低于80%的道滿足最大炮檢距要求（因?yàn)檫@些炮檢距是與設(shè)計(jì)

一樣的，只要設(shè)計(jì)正確，這部分當(dāng)然正確）。這時(shí)就可認(rèn)為，改變炮點(diǎn)達(dá)到了變觀的目的,

這就是三維變觀80原則的第二層含義。對(duì)于的局部受地形或地物影響的炮點(diǎn)，按照三維

變觀80原則的要求進(jìn)行變觀應(yīng)屬較好的選擇，在效果沒(méi)有受明顯影響的情況下，不但可

以提高工效，減少空間屬性出錯(cuò)的機(jī)會(huì)，而且可以降低丟炮率。

根據(jù)這個(gè)原則要求，對(duì)上式分析可知：只要炮點(diǎn)移動(dòng)距離不超過(guò)排列片長(zhǎng)度的20%,就沒(méi)

有必要采取完全意義下的恢復(fù)性放炮法施工，但是一定要記錄清楚炮點(diǎn)位置以及其與排列

片的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果炮點(diǎn)移動(dòng)超過(guò)了排列片長(zhǎng)度的20船則需要將排列片做反向移動(dòng)，是

否一定等距離反向移動(dòng)，一要滿足三維變觀的80原則，二還要滿足最大炮檢距要求。同

時(shí)，炮點(diǎn)縱向移動(dòng)的距離一定是道間距的整數(shù)倍，即滿足按照式（1）要求。變觀炮點(diǎn)縱

向允許移動(dòng)道數(shù)的最大值與縱向開(kāi)動(dòng)道數(shù)的關(guān)系見(jiàn)表1<

3.3改變橫向射點(diǎn)的方法

3.3.1檢波線z變換

在2.2中提到過(guò)炮點(diǎn)橫向移動(dòng)量的確定，這里對(duì)炮點(diǎn)的橫向移動(dòng)法詳細(xì)討論。討論時(shí)只考

慮炮點(diǎn)有橫向移動(dòng)分量，而排列片不動(dòng)的情況。以8線8炮制束狀三維觀測(cè)系統(tǒng)為例（其

基本參數(shù)：線距40nb炮排內(nèi)炮點(diǎn)距20m,CMP網(wǎng)格為lOJniX100m）為例（圖2a）,進(jìn)行Z

變換分析如下。

設(shè)檢波線的Z變換為Z

由以上的Z變換結(jié)果分析，我們可知：0

（1）當(dāng)變觀炮點(diǎn)在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上橫向移動(dòng)AP

（2）當(dāng)變觀炮點(diǎn)在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上橫向移動(dòng)AY的整數(shù)倍時(shí)，總有一部分反射剖面落在原設(shè)

計(jì)位置上，但移動(dòng)距離越大，一致部分就越少，只要重復(fù)兩炮的反射剖面有交叉就可達(dá)到

變觀目的；

⑶當(dāng)炮點(diǎn)橫向移動(dòng)D

以上分析方法，具有普遍的適應(yīng)性。還可分析另一種情況，如圖2（b）所示，對(duì)8線1炮

制平行三維觀測(cè)系統(tǒng)（其基本參數(shù)為：線距20m,線束橫向移動(dòng)時(shí)搬動(dòng)40m即兩條測(cè)線，

CMP網(wǎng)格也是lOmXIOm,不存在AP

3.3.2橫向變觀的特點(diǎn)

為了克服圖1所示恢復(fù)性放炮第一種情況不能施工，而第二第三種乂不易實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，通

過(guò)總結(jié)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，人們也常使用重復(fù)性放炮的方法。其基本出發(fā)點(diǎn)就是為解決施工過(guò)

程中因接收排列調(diào)整而大量鋪設(shè)檢波器的問(wèn)題，提高工效率。具體做法為：重點(diǎn)考慮炮點(diǎn)

與排列片的“縱向恢復(fù)性”關(guān)系，而將不能施工的炮點(diǎn)變成兩個(gè)橫向?qū)ΨQ于設(shè)計(jì)炮點(diǎn)所在

線(縱向線)的炮點(diǎn)，從而完成受地形地物影響炮點(diǎn)的補(bǔ)救。由這種補(bǔ)救工作的特點(diǎn)，人

們習(xí)慣上稱其為重復(fù)性放炮法。重復(fù)性放炮的方法有兩種情況。

第一種，純橫向移動(dòng)炮點(diǎn)的重復(fù)性放炮方法。如圖3所示，當(dāng)某個(gè)炮點(diǎn)0(0)因多種因素

影響不能采用恢復(fù)性放炮變觀時(shí)，可采用接收排列(片)不動(dòng)，炮點(diǎn)沿垂直線束方向(橫

向)偏移一定距離6

某一炮橫向移動(dòng)一個(gè)距離6

因此，對(duì)?于8線8炮制束狀三維觀測(cè)系統(tǒng)而言，變觀時(shí)炮點(diǎn)橫向只能移動(dòng)1、2或3個(gè)線

間距，相當(dāng)于只有三個(gè)位置可選，而這三個(gè)位置還有正常炮點(diǎn)。由此可見(jiàn)，橫向變觀受限

制是非常明顯的，并不象想象那樣隨便對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)炮點(diǎn)就能解決問(wèn)題。

第二種情況，如圖3所示，炮點(diǎn)的改變相當(dāng)于恢復(fù)性變觀炮點(diǎn)的“重復(fù)性”改變，既有縱

向分量S

從對(duì)圖4的分析我們還可以得到這樣的認(rèn)識(shí)，重復(fù)放炮時(shí)的兩個(gè)炮點(diǎn)也不一定非要對(duì)稱于

設(shè)計(jì)炮點(diǎn)就可達(dá)到變觀要求。雖然0(5)與0'(5)組合成的變觀炮點(diǎn)對(duì)不能完成變觀任

務(wù)，但0(5)與0'(3)、0,(2)、0,(1)中任何一個(gè)炮點(diǎn)都能組成比較理想的重復(fù)

性變觀的炮點(diǎn)對(duì)。同樣，0(4)與0'(3)、0,(2)、O'(1)中任何一個(gè)炮點(diǎn)組成的

重復(fù)性變觀的炮點(diǎn)對(duì)，0(3)與0'(4)、0'(2)、O'(1)中任何一個(gè)炮點(diǎn)組成的重

復(fù)性變觀炮點(diǎn)對(duì)均能滿足變觀之要求。

重復(fù)性放炮可以說(shuō)是恢復(fù)性放炮的變通方式。但這種變方式具有明顯的局限性，應(yīng)該在三

維變觀80原則的指導(dǎo)下進(jìn)行變通設(shè)計(jì)。

3.4排列片正常滾動(dòng)軸承

綜合分析了恢復(fù)性放炮和重復(fù)性放炮的局限性，我們提出一種綜合變通方式-----選擇變

觀炮點(diǎn)位置為主的近似恢復(fù)性變觀方法。其主導(dǎo)思想是：盡可能采用排列的正常滾動(dòng)，選

擇變觀炮點(diǎn)時(shí)，同時(shí)避免用舊井位置激發(fā)和重復(fù)性放炮，又能滿足三維變觀的80原則。

如果將受影響的炮點(diǎn)斜向移動(dòng)某一距離，其縱向和橫向分量分別為6

式中：

略去高次項(xiàng)

由上式分析可知：只要縱句移動(dòng)排列片長(zhǎng)度的百分比與橫向移動(dòng)排列片長(zhǎng)度的百分比之和

不超過(guò)20樂(lè)則變觀結(jié)果滿足三維變觀80原則，即變觀是成功的；否則，排列片沿縱向反

向做適當(dāng)滾動(dòng)即可。如果仍然不能滿足要示，則需要考慮重復(fù)性放炮甚至重新進(jìn)行局部變

觀設(shè)計(jì)。

下面舉例說(shuō)明，對(duì)于8線6炮制束狀觀測(cè)系統(tǒng)而言，參數(shù)如圖5a所示，要保證變觀所得

到的反射點(diǎn)與設(shè)計(jì)CMP重合，在排列片正常滾動(dòng)的情況下，受地形地物影響的炮點(diǎn)()(i,j)

可選的變觀位置有24個(gè)，其中有6個(gè)點(diǎn)位與設(shè)計(jì)的其它炮點(diǎn)重合。所以，可供選擇的新

激發(fā)點(diǎn)位共有18個(gè)。而對(duì)于8線1炮制平行觀測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)而言，觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)如圖5b所

示。要保證變觀所得到的反射點(diǎn)與設(shè)計(jì)CMP重合，在排列片正常滾動(dòng)的情況下，受地形地

物影響的炮點(diǎn)O(i,j)可選的變觀位置有16個(gè)，其中有2個(gè)點(diǎn)位與設(shè)計(jì)的其它炮點(diǎn)重合。

所以，可供選擇的新激發(fā)點(diǎn)位共有14個(gè)。由此可見(jiàn)，變觀并不是很隨意的事情，當(dāng)然對(duì)

中心點(diǎn)要求不嚴(yán)另當(dāng)別論，

4地震勘探變觀的技術(shù)對(duì)策

通過(guò)上述分析，可以得出如下結(jié)論。

(1)如果要得到嚴(yán)格意義下的CYP面元，變觀時(shí)炮點(diǎn)的移動(dòng)不能太隨意，不同的觀測(cè)系統(tǒng)

變觀炮點(diǎn)的可選位置數(shù)有可能是不同的，所以，一個(gè)勘探區(qū)在設(shè)計(jì)完觀測(cè)系統(tǒng)的同時(shí)，還

需要計(jì)算出一個(gè)炮排內(nèi)每個(gè)炮點(diǎn)不能放炮時(shí)所