单点高密度地震勘探的优势综述

摘要： 常规的检波器组合采集方法由于受到组内干扰等其他缺点的影响，已无法满足高精度地震勘探的需要。为此，后人在单点技术的基础上提出了高密度三维地震勘探。但是目前对单点高密度勘探的优势尚缺乏客观准确的认识和系统的总结。因此，本文主要从空间采样率、分辨率、保真度、信噪比等方面对单点高密度地震勘探的优势进行分析总结。得到以下结论和认识：该技术与常规勘探比总体上来看具有空间采样率高、地震资料的分辨率高、保真度高、成像精度高等优点。

Abstract： Conventional methods of collecting combination exists within group interference and other shortcomings， has been unable to meet the demands of high resolution seismic exploration. Therefore， emerge as the times require exploration technology of single point high density 3-D seismic. But the single point high density exploration advantage lack of the objective and accurate summary. So， this article mainly from the spatial sampling rate， resolution， fidelity， S/N and other aspects of a single point of high density seismic exploration are analyzed and summarized. Get the following conclusions and understanding： the technique with conventional exploration than the overall point of view have the advantages of high spatial sampling rate and resolution of seismic data， high fidelity， high imaging accuracy and so on.

关键词： 高密度；保真度；分辨率；信噪比

Key words： high density；fidelity；resolution；signal to noise ratio

中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）09-0314-02

0 引言

所谓高密度地震勘探就是指在地震采集时道间距小于常规的采集道距，甚至单点不组合的采集方式。该方法起源于国外，并且取得了很好的使用效果[1]。但目前很多人对高密度的优势到底是什么这个问题没有一个客观准确的答案，而且以往的关于这方面的文章并没有给出高密度具有这些优势的机制，为此本文将从以下方面对单点高密度地震勘探的优势进行分析总结，为以后选择单点高密度勘探提供一些参考。

1 提高了空间采样率

空间采样率由空间采样间隔原理决定，只有当地震信号每个频率的波长范围内有两个以上的采样点时，才能保证地震资料在空间上具有良好的空间分辨率，根据王喜双2007年给出的地震信号中的最高频率和空间采样间隔的关系公式：b？燮vint/2fmax=1/2k （1）

式中：b为空间采样间隔；vint为目的层层速度；fmax为地震信号中的最高频率；k为地震波传播方向的波数。

由（1）式可以得出，当fmax增大时，b逐渐减小。所以当地震采集的空间采样率增加时，地震波中的高频成分能够得到很好的保护，这对于提高地震波的分辨率很有帮助[2]。而高密度地震勘探的一个主要特点就是小道间距采集，目前采样间隔可以达到5m×5m，这就满足了空间采样间隔原理可以大大的提高空间采样率，与此同时也可以避免假频的出现。

2 提高了保真度

保真度在地震勘探上指对有效信号和干扰噪声的采集的完整性和真实性。最终解释成果的准确性会受到保真度的高低的影响。如果保真度低，就不能保证反射信号真实的反映地下的实际情况[3]。高密度地震勘探能够提高地震资料的保真度的原因如下：

①激发因素：与常规地震勘探相比高密度的激发条件不同主要表现在炸药类型、炮密度和震源的不组合上。高密度勘探的激发炸药一般选用高密度、高爆速的震源药柱，这样做的好处在于可以尽量地减小声波的强度，进而降低面波干扰，使激发出的有效波与常规震源相比较频率更高、能量更强，有利于提高保真度。

②接收因素：与常规勘探中的模拟检波器相比，高密度地震采集中使用的数字检波器接收频带范围更宽，可以达到1Hz到几百Hz，这远远超出了地震有效波的频带范围，对有效波和干扰波都进行充分采样。高密度勘探放弃了野外检波器组合，采用室内组合可对检波器的信息进行二次分析，对故障检波器进行排除，补偿定位和耦合等误差，从而避免组内干扰，减少非同相叠加造成的信号畸变和属性失真，进而提高了信号保真度。

3 提高了分辨率、成像精度

①纵向分辨率：熊金良通过对面元大小和纵向分辨率关系研究得出，纵向分辨率的提高并不是由小面元本身产生的，实质是它使单位面积内数据量增大，单位长度内总道数增加，也就是提高了覆盖次数。这就给出了小面元能够提高纵向分辨率的真正原因，而高密度的采集就是小面元的采集，因此高密度地震资料能够提高地震资料的纵向分辨率[4，5]。

②横向分辨率：横向分辨率可以表达为区分地下两个绕射点距离的能力，一般用第一Fresnel带半径来度量，Fresnel带的大小与频率有关，这是因为Fresnel带是按时间差与1/2周期关系来衡量的。Fresnel带的面积与频率近似成反比。由公式（1）可以得出高密度采集应用小面元时，它的地震反射波主频是提高的，这有利于高频信号的接收和保护，再根据频率与横向分辨率的关系，可以得出横向分辨率得到了相应的提高。

③提高成像精度：高密度提高成像精度主要有两方面的因素。一是在满足空间采样定理的前提下，小道间距有利于改善偏移的成像效果。二是碗学俭等通过对炮检距的分布进行研究，发现高密度的采集观测系统的炮检距分布很均匀，能够改善地下反射信息的连续性，进而提高了纵向和横向的成像精度[6]。

4 总结与展望

由以上论述得到如下结论：

①高密度地震勘探具有单点接收、小道间距、宽方位、高道数、大动态范围等特点，正是由于这些特点使得高密度地震勘具有较高的空间采样率，进而避免了假频的出现、能够有效的消除组内干扰、提高噪声的压制精度、提高地震资料的分辨率、成像精度和保真度。另外由于高密度地震勘探放弃了野外的检波器组合方法，使得室内的组合方式更灵活，还提高了野外的施工效率，缩短了开发周期，这些对于石油勘探都是非常有益的[7]。②在实际应用时，要根据工区的实际情况进行科学合理的分析，确定合理有效的采集方法，解决好采集中的关键问题，不能盲目的使用单点高密度技术，否则不但达不到预期的效果，还会增加大量的成本[8]。虽然单点高密度勘探在国内的陆地勘探发展的比较晚，还有很多相应的采集以及处理问题等需要解决，但根据以上的论述有理由相信单点高密度地震勘探会在未来的石油勘探中有很好的应用前景。

参考文献：

[1]李庆忠，魏继东.高密度地震采集中组合效应对高频截止频率的影响[J].石油地球物理勘探，2007，42（4）：363-369.

[2]王喜双，谢文导，邓志文.高密度空间采样地震技术发展与展望[J].勘探技术，2007，1：49-53.

[3]刘二鹏.高密度地震采集技术研究—以长治某煤矿采取区为例[D].太原：太原理工大学，2011.

[4]熊金良，岳英，杨勇，等.面元大小与纵向分辨率关系[J].石油地球物理勘探，2006，41（4）：489-491.

[5]云美厚.地震分辨率[J].勘探地球物理进展，2005，28（1）：12-18.

[6]碗学俭，吴树奎，杨素玉.马厂油田高密度三维观测系统设计研究[J].石油物探，2008，47（6）：598-608.

[7]刘欣欣，吴国忱，梁锴.单点高密度地震勘探技术研究综述[J].地球物理学进展，2009，24（4）：1354-1366.

[8]曹务祥.高空间密度采样资料分析[J].勘探地球物理进展， 2006，29（3）：178-182.