复杂山地地震采集理论与实践

论文摘要

山地、深层与碳酸盐岩层系是当前国内外油气勘探的三大难点与热点领域。研究区(如黔中隆起及其周缘、川东北探区)同时具复杂山地、深层与碳酸盐岩层系的地质特征，油气勘探属世界级难题。 挑战南方复杂山地地震勘探难题，涉及采集、处理和综合研究三大环节。首先必须提高地震采集精度。选择影响采集质量的关键因素——激发和接收作为研究对象，旨在从信噪比与分辨率两方面提高采集精度。从野外采集遇到的问题出发，重点开展激发、接收机制理论研究与试验验证，夯实应用基础，形成相应采集方法、理论与工艺技术。在普光大气田的发现与探明过程中，提供了强有力的技术支撑，普光大气田的发现是其典型范例。 在地震采集理论、方法技术上取得如下重大突破： 一、基于岩石力学、岩石物理学和爆破理论，通过炸药激发子波的动力学特征与岩石弹性参数、爆炸药量的关系研究，结合野外试验与室内物性测定分析，提出饱和激发理论。 饱和激发理论认为：地震波振幅表征着介质的应变特征，药量表征着介质的应力特征；使介质弹性应变最大时的激发为饱和激发；饱和激发时能满足线性叠加特性；在饱和激发状态下，可保证激发高频能量，提高高频信号的信噪比。对提高地震采集精度的意义在于：饱和激发理论可以指导激发参数优选，实现其最佳匹配组合；在饱和状态下激发，提高了激发能量和高频成分，保证了高频信号信噪比，实现了信噪比与分辨率的有机统一；同时在理论上澄清了多年来高分辨率地震采集中是采用大药量好，还是小药量激发好的争论。 二、基于饱和激发与岩石的弹性，提出在碳酸盐岩裸露区的地震观测中激发和观测高频地震波的新观念，实现了碳酸盐岩裸露区地震采集理论与实践的突破。在黔中隆起及周缘大面积碳酸盐岩裸露区地震采集禁区，获得了可用于解释的地震资料，特别是获得了雪峰推覆体十分古老的板溪群变质岩下的有效反射。 三、基于饱和激发理论，复杂山地高精度地震采集技术取得突破性进展，成功地实现了信噪比与分辨率的有机统一，新、老地震资料相比，主频由30Hz提高到50Hz，结合高精度成像，在2500ms(大于6000m)地震资料主频达到70Hz。 四、城市三维地震观测取得突破性进展，主要采用规则观测与不规则观测相结合的变观观测方式，城外加密炮补偿激发，弥补覆盖次数与获取城区深层信息，城区采用深井小药量激发，获取浅层信息，成功地实现了水网山城的三维地震观测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 引言
• 1.1 研究意义及现状
• 1.1.1 研究意义
• 1.1.2 研究现状
• 1.2 主要研究内容及技术路线
• 1.2.1 主要研究内容
• 1.2.2 技术路线
• 1.3 论文结构及主要创新点
• 1.3.1 论文结构安排
• 1.3.2 创新点及主要贡献
• 第2章 南方复杂山地地震勘探的主要技术难题
• 2.1 中国南方碳酸盐岩地区油气勘探的特殊性
• 2.1.1 中国南方特殊的海相地质问题
• 2.1.2 地球物理勘探的特殊性
• 2.2 碳酸盐岩油气区地震勘探的主要技术难题
• 2.2.1 地震勘探采集的主要难点
• 2.2.2 地震数据处理与解释的主要难点
• 2.3 碳酸盐岩油气区地震勘探对策技术
• 第3章 地震采集的饱和激发理论与实践
• 3.1 最大弹性应变与饱和状态
• 3.1.1 岩石典型的本构关系—应力-应变曲线
• 3.1.2 饱和激发
• 3.2 激发介质的形变与地震波振幅、频率的关系
• 3.2.1 饱和激发的药量与地震波振幅、频率
• 3.2.2 介质的动弹模量与地震波振幅、频率的关系
• 3.3 饱和激发与激发因素
• 3.3.1 饱和激发与药性、药量
• 3.3.2 饱和激发与井深
• 3.4 饱和激发与信噪比、分辨率
• 3.4.2 信噪比与分辨率的有机统一
• 3.5 小结
• 第4章 碳酸盐岩裸露区地震采集理论与实践
• 4.1 碳酸盐岩裸露区地震勘探涉及的问题
• 4.1.1 碳酸盐岩的主要特征
• 4.1.2 碳酸盐岩裸露区地震勘探涉及的问题
• 4.2 饱和激发与碳酸盐岩的力学性质
• 4.2.1 比奥理论（Biot）与岩石的有效弹性参数
• 4.2.2 碳酸盐岩中孔隙流体对弹性的影响
• 4.2.3 碳酸盐岩的岩石力学特征对资料品质的影响
• 4.3 碳酸盐岩裸露区激发接收机制
• 4.3.1 碳酸盐岩地层中激发地震波的特点
• 4.3.2 碳酸盐岩地层中地震波的接收
• 4.4 碳酸盐岩裸露区地震采集工艺技术研究
• 4.5 小结
• 第5章 山地高精度地震采集理论与实践
• 5.1 存在的主要难点
• 5.2 复杂山地与高分辨率地震基础
• 5.2.1 分辨率的基本理论
• 5.2.2 复杂山地条件下噪音对分辨率的影响
• 5.2.3 地震波在传播过程中的吸收衰减规律
• 5.3 复杂山地高分辨率地震激发接收机制研究
• 5.3.1 饱和激发理论与高频激发技术
• 5.3.2 压制干扰、保护高频信号的接收技术
• 5.4 复杂山地高分辨率地震采集方法与工艺技术
• 5.5 小结
• 第6章 勘探实例与效果
• 6.1 黔中隆起及其周缘碳酸盐岩裸露区二维地震采集
• 6.1.1 技术难点
• 6.1.2 对策
• 6.1.3 采集效果分析
• 6.2 普光山地高精度三维地震采集
• 6.2.1 技术难点
• 6.2.2 对策
• 6.2.3 采集效果分析
• 6.3 勘探效果及推广应用情况
• 6.3.1 勘探效果
• 6.3.2 推广应用
• 结论与建议
• 致谢
• 参考文献