基本介紹
- 中文名：地震數據採集
- 外文名：seismic data acquisition
- 領域：地震、計算機
- 釋義：油氣地震勘探工程中第一道工序
- 採集參數：激發參數、排列參數和接收參數
- 系統裝置：地震檢波器、地震勘探儀器
地震數據採集參數分析,激發參數,排列參數,接收參數,地震勘探儀器及其技術發展的主要特點,對地震儀器的需求,地震儀器的發展,
地震數據採集參數分析
地震數據採集參數主要涉及三個方面的內容，即激發參數、排列參數和接收參數。激發參數分析包括激發井深的確定；排列參數包括接收排列最小、最大炮檢距、面元大小、接收道距、偏移孔徑等；接收參數包括接收組合距計算和組合特性分析。這些參數是地震數據採集的關鍵，選擇的好與壞，將直接決定能否得到好的原始單炮地震資料。因此，採集參數分析是一項十分重要的工作，必須科學地、系統地進行論證分析，以便得到最佳的採集參數。
激發參數
激發參數主要是確定最佳的激發井深，以保證激發能量可最大限度地向地下傳播，且有一個寬頻帶的激發子波。要得到最佳的激發參數，首先要進行表層結構的調查。表層結構一般地可通過小折射、微測井方法來調查清楚。表層調查的目的對激發分析來說，是要了解地下潛水面，因為在潛水面下(膠泥層中)最有利於地震波的激發。潛水面在工區中常常是變化的，激發深度也應該隨著變化，才能夠得到最好激發效果；其次，需要進行虛反射分析，即激發的子波一部分直接向地下傳播，另一部分向上(潛水面)傳播後再反射向地下傳播。把這兩部分能量將疊加在一起，從而改變了原始激發子波的能量和頻帶，井深選擇合適子波的能量能夠加強，頻帶影響小；反之，子波的能量減弱，頻帶影響大。激發參數分析即要查明潛水面，並在潛水面下適當的深度激發以避免虛反射的影響，保證最佳激發效果。
排列參數
排列參數包括接收排列最小、最大炮檢距、面元大小、接收道距、偏移孔徑等。分述如下。
（1）最小炮檢距指接收排列的最小偏移距離。在原則上，最小炮檢距應當足夠小，最大不能超過淺層目的層的深度，以便保證對淺層目的層有適當的覆蓋次數。檢波點離跑點太近，爆炸將引起較嚴重的干擾，接收到的是無意義的干擾信息，太大會造成淺層覆蓋次數空白，實際生產中一般選在100m左右就可以了。
（2）最大炮檢距指接收排列的最大偏移距離。最大炮檢距是採集觀測系統中一個最重要的參數之一，需要考慮的因素較多。如地震處理中動校拉伸使波形畸變，炮檢距越大，波形畸變就越大。因此，根據動校拉伸係數的限制就決定了最大炮檢距的上限值；根據速度精度分析的要求，炮檢距越大，速度分析的精度就越高，由此根據對速度精度的要求可決定最大炮檢距的下限值；根據目的層的反射係數可決定最大炮檢距，如常歸的縱波勘探要求具有穩定的反射係數；根據面波和深層折射波的干擾帶確定最大炮檢距，當大於干擾帶處理時被切除。此外，在多次波發育的地區，既要考慮利用排列長度壓制多次波，又要有足夠的排列長度。在實際生產中，對最大炮檢距的分析，要根據勘探工區的實際特點，綜合上述因素，才能確定最合理的最大炮檢距值。
（3）面元是三維勘探中的術語，在二維中稱CDP點距。面元的大小與勘探工作量(或勘探成本)成平方關係。因此，在滿足勘探任務的前提下，應儘可能採用大的面元。決定面元的因素有三個方面，第一是勘探目標，要能夠得到分辨一個小目標，最少要有三個記錄道數。因此，勘探中分辨最小目標的三分之一，即是對面元大小的基本估計；第二是無混疊頻率產生，它依賴於地層的傾角、地層的層速度和最大有效頻率。地層的傾角越大、最大有效頻率越高，面元就越小，地層的層速度越快，面元越大；第三是橫向解析度，空間兩個繞射點距離小於最高頻率的一個空間波長，它們就不能夠分辨開。因此，要滿足橫向解析度的需要，要求對每個優勢頻率的波長取二個樣點，此距離即面元的長度。
（4）接收道距是指兩個相鄰的接收道的間距。接收道距應當滿足空間採樣定理，要求接收道距要小於有效波，最小視波長的一半。
（5）偏移孔徑是指傾斜地層、斷層、繞射點正確歸位的距離。傾斜地層和斷層的偏移孔徑可根據其傾角大小，通過射線路徑計算。繞射點的偏移孔徑可根據菲涅耳半徑或30°繞射範圍來計算，前者能夠使繞射能量的75%得到收斂；後者能夠使繞射能量的98%得到收斂。
接收參數
由多個檢波器組合在一起進行接收，是為了增強接收地震信號的能量，同時能夠很好地壓制隨機噪聲。對於環境的噪聲干擾(如颳風、跑車等)，可將檢波器埋置到表層20～30 cm處來避開環境噪聲干擾。在實際勘探中，存在多種規則的干擾波(如面波、折射干擾、側面障礙物反射等)，其干擾波特點是具有一定的方向、能量、視速度和視波長。這些規則干擾波如果不在接收過程中壓制掉，那么，在後續的處理中就無法將其剔除，從而影響最終地震資料的品質。要壓制規則干擾波，首先必須了解干擾波的特點，可採用方形排列的接收來調查干擾波的方向及速度等特性，然後，計算組合距參數，原則是在保護有效波不被壓制的條件下，最大限度地壓制干擾波。最後，根據干擾波的方向和視波長，設計出最好的組合圖形，使干擾波得到壓制。同時，也應考慮野外施工的可操作性。
地震勘探儀器及其技術發展的主要特點
地震勘探儀器及其技術發展的主要特點，也是其發展變化的一般規律，主要為：
①油氣資源在國計民生中的戰略位置，決定了最有效地尋找油氣資源的地震勘探工作的重要性，也就決定了地震勘探儀器具有廣闊的市場空間，這是地震勘探儀器能夠持續發展的根本動力。
②物探方法和技術的進步為地震勘探儀器發展提出了目標，例如物探技術向著高解析度、高信噪比、高保真度、多波多維多道等技術方向發展，地震勘探儀器向著低噪音、低失真、寬頻回響、高速度、實時萬道採集能力方向發展。
③上一代儀器存在的固有缺陷為下一代儀器的完善和發展提供了空間，例如模擬光點記錄地震儀器不能實現資料共享和重複利用這一問題，就為發展能長期記憶且能重複再現地震數據的磁帶記錄地震儀器提供了機會。
④用戶的追求和希望為地震勘探儀器發展明確了有針對性的、具體的物理特性內容，例如用戶總是要求儀器輕巧、耐用、穩定且價廉等，地震勘探儀器便努力做到輕便、牢固、免維護、低功耗、寬工作溫度範圍、低成本等。
⑤新工藝、新材料、新技術是地震勘探儀器發展進步的依託和基礎，各個年代的地震勘探儀器無一不是跟蹤套用了當時最先進的計算機技術、電子工程技術、數據傳輸技術、信號感測技術等，同時也採用了當時最優質的材料和最先進的工藝。
⑥全球電子工業製造技術的規範化和標準化以及軟體技術的個性化發展使得地震勘探儀器的硬體組成更為通用和簡單，同時，系統的特點和核心技術越來越多地取決於套用軟體的功能與性能。在一定意義上，地震勘探儀器關鍵技術就是電子工程、計算機軟、硬體等最新技術的再現。
對地震儀器的需求
地震儀器是真實記錄返回地面地震信號的核心裝備，既要求不丟失有用的地震信號，又要求對干擾信號充分採樣，以利於在野外或室內進行壓制。
對於低滲透層、深層、深海、非常規等勘探目標，要求地震勘探的核心裝備具有大道數、大動態範圍、頻率回響寬、數據採集效率高等特點，因此需要地震儀器具有靈活、適應和管理萬道以上、海量數據作業的能力，檢波器具有高保真、大動態範圍、寬頻回響的性能，激發設備能夠環保且適應高效採集、寬頻激發的要求。
地震儀器的發展
地震儀器一直伴隨著基礎電子工業的發展在不斷地發展，經歷了光點、模擬、數字、初期遙測、後期遙測、全數字記錄、節點到實時無線萬道網路遙測等七代發展歷程。
（1）第一代是模擬光點記錄地震儀器。以51型儀器為代表，以光點感光照相紙記錄作為地震勘探的原始資料，信號的動態範圍小，頻帶窄，接收道數少。
（2）第二代為模擬磁帶記錄地震儀器。以CGG59為代表，以磁帶為介質。上述第一、第二階段代表了模擬地震階段。
（3）第三代是數字磁帶記錄地震儀器。以DFS-V、SN338為代表，採用了前置放大、瞬時浮點放大和A/D轉換技術，實現了由模擬記錄到數字記錄的變革，其記錄的動態範圍、有效頻帶與接收道數均有大幅提高。這一階段代表了數字階段。
（4）第四代是遙測數字地震儀器。以SN368 、OPSEIS5586等為代表，實現了以數位訊號形式在電纜上串列傳輸地震道信息，主機充分地簡化，系統的採集能力、抗干擾能力得到了顯著提高，帶道能力達到1000道。這一階段促進了三維地震的到來。
（5）第五代是多道遙測數字地震儀器。以SN388、ARIES、BOX 、SYSTEM II等為代表，採用集成的24位A/D轉換器取代了先前的瞬時浮點放大器和16位A/D轉換器，系統的瞬時動態範圍、記錄頻帶又有大幅提升，帶道能力達到5000道。
（6）第六代是全數字地震儀器。以原I/O公司的VECTORSEIS和Sercel的DSU系列為代表，以MEMS技術為核心的加速度數字檢波器，使整個接收系統的動態範圍達}o aB以上，實現了全數位化萬道以上實時採集。
圖1 歷代地震儀器主要性能指標對比
圖1 歷代地震儀器主要性能指標對比（7）第七代地震儀器野外作業方式更加靈活，適宜十萬道以上的大道數作業。以有線U系統、實時無線儀器RT2、節點儀器UNITE、 HWAK等為代表。野外布設靈活，具有強大的網路化數據管理能力，促進了“兩寬一高”地震採集技術、高效採集技術的推廣套用。目前各製造商推出的第七代地震儀器具有不同技術特點和適用能力，大體有三類系統，即有線傳輸系統、節點系統、實時無線傳輸系統。
歷代地震儀器主要性能見圖1。
