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第1页共23页简介三维地震数据解释1.发展史和基本概念不管是地球表层还是我们所寻找和评估的油气储层都是三维的，但是我们所用的地震方法却通常都是二维。直到1972年Walton提出三维地震勘测的概念，三维地震勘测首先被用于一些模型上，几年以后，到1976年的时候，被Bone，Giles和Tegland才把这一新技术推向世界。维地震方法的本质是随着点线面的数据采集进一步获得封闭空间数据体解释。随着表面露头的更多细节的了解，三维地震勘测已经能够对区域研究发展、生产以及探索做出显著的贡献。在此之前已经有很多三维地震勘测获得成功，1977年Tegland首次报道了油气田开发中三维地震的研究范围。在接下来的19世纪80年代以及90年代初期，三维地震勘测在探索方面的应用明显增多。随着宽领域三维地震勘测命名这些就开始了，比如三维地震探测。现在，专项的三维地震勘测采样比较精确而且覆盖的领域也比较宽，应用获得能获得成熟结果的碎片信息，比如墨西哥湾。但，这并非探测的唯一用途。很多公司通过展望常规的方法来获得三维地震勘测，以至于他们大多数预算用来做三维地震处理。三维地震方法的演变以及现存的最新方法2001年被Graebner，Hardage和Schneider整理编册。在最初的这20年间，三维地震勘测经历了很多的成功并且从中获得很多利益。这里转载了5个特别的奖项。第九章也转载了一些，而且整本书里也都穿插暗含了很多。这里是一个三维地震数据和交互工作站的主要共生。2.分辨率三维地震方法的基本目标就是提高分辨率，分辨率既包括垂直分辨率也包括分辨率Sheriff（1985）讨论了主题性质。地震数据分辨率大小总是通过一系列的波长值来计算，这些波长值由波速和频率的商来给出（图1-3）。由于岩石更加古老和紧凑，地震波速随着深度增加。由于高频地震信号随着深度增加迅速较弱因此主频随深度而减小。结果就使得波长随深度显著增加，使得分辨率减小。Martins等人（1995），在海上巴西坎波盆地工作，跟踪了大量的三维地震勘测范围和这个井眼和油气储藏之间的相关性（图1-1）.这些工作很好的向我们证明了三维地震勘测确实正在代替探井。第2页共23页图（1-1）1976年到1994年间在巴西近海坎普斯盆地三维勘测涵盖区域，钻井的井眼和体积（来自Martins等人，1995）图（1-2）水平和垂直地震分辨率的影响因素第3页共23页图（1-3）随着深度使得分辨率变差，波长和地震波速明显的增加图（1-4）相邻空间小波间的相互影响决定岩床顶部和底部反射波的分辨率图（1-2）总结了分辨率的问题。垂直分辨率有两个极限，都是从两个相邻界面反射的小波相互作用得出的。可分离性的极限等于波长的四分之一（或者半周期）（注：这一句的翻译有一些疑问）而且仅仅是地层对应于给定带宽的两个小波最近的分离面（图1-4）。对于比这个更近薄的间隔，当背景噪音遮住反射信号第4页共23页的时候，振幅会逐渐减弱直到可见，可见度的极限取决于我们所研究的地质层与图（1-5）二维到三维的转换对捏菲尔区域大小和形状影响镶嵌在其中的物质地震波传播速度的对比，数据中随即和系统噪音数据的震相以及地震子波的形状。表1-1说明了不同岩石年龄和目标深度的5种地质地质情况。给定估算形成的速度、主频和波长那么可分离性的极限就可以直接计算得出。由第5页共23页表（1-1）地质情况范围内可视性和可分离性极限的典型图（1-6）上表面结构使得反射点垂直面外这条线穿过钻井和油层第6页共23页于能见度的极限是很多不同的波长片段，表1-1对于不同的信噪比提供了四种不同片段。用这种方法通过20种不同的情况计算出可见度极限数据分辨率来说明数据分辨率最大可能范围。图（1-7）从于两个背斜一个断层的模型沿着6号线给出的地震数据看出二维偏移和三维偏移的相对差异偏移是提高水平分辨率的主要技术，并且在这一过程中表现出三种不同的功能。偏移过程（1）由于微降重新定位反射点的位置。（2）聚焦穿过菲涅尔区的能量（3）拟合点和边缘的衍射波图形。地震波前是在三维空间传播而且很明第7页共23页显的这些传播都是三维问题。如果我们把它当做二维问题对待，我们只能期待得到部分潜在答案。在实践中，二维线常常能够给出走向和倾斜角的大部分特征以至于三维偏移影响减少但是不会淘汰。图1-5显示了二维偏移和三维偏移的集中效应。菲涅尔区在二维偏移中变为一个垂直的椭圆在三维偏移中变为一个小圆。图1-5中等于四分之一波长的直径指的是完美偏移。在实践中菲涅尔区可能是这个尺寸的两倍。图1-8三维迁移下的斜面反射的三维运动（CGSinc.）三维偏移的准确性取决于速度场、信噪比以及偏移光圈和方法的运用。假设这些因素所产生的误差非常小的话，那么数据就更加能够很好的说明地层和结构。重叠的事件将会被分离出来，由于衍射图形所产生的困惑也会消失，倾斜事件也会被还原到地下正确的位置。衍射波能量的坍塌以及穿过菲涅尔区能量的聚焦会使得振幅更加的准确和直接的反应储层特性。对于精确偏移和深度转换的真速度的测量是一个关键性问题。合理的分配偏移和方位角来收集数据是可取的，因此在速度场中三维信号倾斜的影响是可以被正确抵消的。3.三维数据优化的实例第8页共23页对于二维垂直剖面的解释通常假定穿过激发点和接收点这条线的下方这个垂直平面记录下了这些数据。这个量的大小也不是完全取决于垂直这条线的这个结构的复杂性。图1-6就说明了这一点，适当的存在结构的复杂性，由正常反射得到的这些深层上的点可能是按照一条不规则的锯齿状的轨迹排列的。只有沿着平行和垂直这条线的方向才有可能知道在地表以下这些反射点属于那里。图1-9二维和三维迁移持续提高不整合面的反射结构Franch（1974）在模型试验中非常清晰地展现了三维迁移的价值。他通过用一个含有两个倾斜面一个断层的模型来收集地震数据（图1-7）。一共收集了13条数据线但是之展示了第6条。原始数据既拥有背斜也拥有断层的衍射图形，所以非常的模糊。二维迁移使得这种情况大大改善，并且1号背斜（图中的绿色部分）非常准确的成像，6号线穿过其顶部。但是，2号背斜（黄色表示）没有如愿的让6号线穿过并且断层面的斜率也是不对的。三维迁移使得断层很好成像并第9页共23页且使得2号背斜迁到属于它的位置。图1-8展示了真是地震数据的下三维事件。相同的平面以6条线呈现出三维迁移前后。我们可以观察到运动相对左边数据离散区块的反射率以及更多线条的方向。图1-9表明不整合面反射的持续提高。二维迁移已经解决掉了大部分的衍射图形但还有遗留下一些困惑。三维迁移的这个重叠部分消除的能量不是来自这个剖面的平面内，并且用一些重要的细节来澄清不整合面的形状。图1-10通过三维迁移去掉干扰事件以后平点反射显著提高图1-11非常有影响力的南澳大利亚地区关于反射方向性和连续性的三维迁移第10页共23页表1-2均方根速度2500m/s下的频率（赫兹）关于分层面间距（米）和倾斜度（度）的函数表1-3三维勘测设计的一个基本公式图1-12由于迁移距离和菲涅尔区半径的原因围绕在三维勘测边缘的数据不完全迁移，解释者在这个区域工作应该要留心一点。图1-10显示了消除不在剖面平面内的能量来加强油层反射面的可视性的三维迁移。图1-11显示了来自澳大利亚这条线的堆叠和三维迁移之间的一些大的差异。可视化的影响显而易见，这个变化也会有一个解释。图1-13显示三条线的部分通过并紧邻盐丘的底辟。180号线显示在在盐体边缘的大倾角反射通过三维迁移带进这个地方。中220号线显示一个明显的背斜是被垂直于图1-13中的这个平面的反射点向盐体表面大倾向倾斜造成的。在这一背景下，三维迁移在盐体底层成像出反射点向外伸并第11页共23页为存在于那里相对于盐体的表层的圈闭提供细节。(Blake,Jennings,Curtis,Phillipson,1982).图1-13三个垂直剖面迁移前（顶）和迁移后（底）穿过或者紧挨墨西哥盐丘海湾，表明在盐丘表面附近对一些反射点的重新定位（CourtesyHuntOilCompany）。图1-14水平剖面迁移前（左）和迁移后（右）表明了观察这个浅通道三维迁移的重要性。(CourtesyAmocoCanadaPetroleumCompanyLimitedandN.E.Pullin.)第12页共23页图1-15三维勘测覆盖区域与被由五条二维线组成的网格覆盖区域的对比，以及各自勾勒出一条蜿蜒通道的能力当通过对比三维迁移前后的剖面来评估其有效性，牢记反射点移动的方式就非常重要。在倾斜面垂直剖面情况存在的时候，三维迁移前后的数据是不同的。比较细节特征和三维迁移的结果是不合理的。比较在三维迁移之前的剖面和三维偏移之后同一位置的剖面可以发现质量比较好的反射消失了。迁移剖面没有因此变得更差；在表面之下质量比较好的反射仅仅是回到了它的位置。图1-14显示了来自在加拿大为了监视蒸汽注入过程高分辨率三维勘测中的224ms时的一个水平剖面。这个左侧剖面来自迁移前的三维体而右面的剖面是来自迁移后三维体。连个黑点代表的是探井。首先穿过菲涅尔区的能令汇聚导致了迁移后一个通道非常明显。事实上一个探井穿过了这个通道另一个并不有效，而两井只相距10m。4.勘察设计采样理论上要求：对保存的信息，采样的波形必须是在最高频率下每个周期至少两个样。自从数字化时代以来，我们已经使用过了利用时间追踪地震来采样。例如：4ms的样理论上可以满足125hz的频率，通过实践，我们常规的在最高频率下每个周期采样三次。在这一安全尺度上，4ms的样可以满足83hz的频率要求。在面上，采样定理变为要求最少两次，三次更好，每一方向上每一最短波长第13页共23页的波形。在一个常规的二维勘测这样的布局可以通过随着深度变化沿线间隔设点得以满足，但是不能再两线之间间隔设点。由于这个约束二维宽间隔线条可以在二维基础上单独处理但是不能在三维立体空间同时处理。图1-16三维数据体显示的墨西哥湾盐丘以及相关斜线(CourtesyHuntOilCompany)如果采样定理不能被给出的数据所满足，例如一个倾斜事件，空间采样必须满足他们明显基本对准。若果没有的话，多声道处理过程之后会有假象发生或者产生虚假倾斜。表1-2显示了在各种倾斜和表层下间隔的时候出现假象时的频率。明显的，三维勘测必须设计满足不在过程中出现假象。向上边存在的这种表可以用来评估考虑倾斜和目前速度的有效间隔。为了保证每一最短波长三个波形的安全区域，而不是两个，频率通常被考虑为大概是列出数的三分之二。表1-3的公式是建立所需间隔常用的方法。第一个公式，建立在给出能够使得结构成像的最第14页共23页大间距时每一最短波长两个波形的基础上。由于对地表以下结构我们一无所知，在进行三维勘测的时候，我们应该要设定一个安全区域，这个区域要通过在每一最短的空间域波长上最少收集三个波形来确定。图1-17有三位数体显示的墨西哥湾气藏亮点(CourtesyChevronU.S.A.Inc）表1-3也显示这两个公式也需要去计算区域边缘延展宽度期望通过这些数据来保证对我们研究的区域能正确成像。迁移距离的计算，结构所需的额外宽度，应该要用到垂直于预计边界所计算的局部倾斜值。菲涅尔区的半径，地层需要的额外边缘宽度，必须要考虑振幅的合适的集中。不管是这两个带还是边缘，这里计算的宽度都要加在一起来确定总的勘测区域。典型的三维地震解释不涉及勘测的设计，但是要了解这些问题。图1-12表明，解释的这些数据量，只有中央部分完全迁移并且完全可靠。内部和外部数据量之间的带就是迁移距离也是菲涅尔去的半径。如果解释着就是在这一边缘区域内做工作的话，他就需要确定这些数据并不可靠而且得出的结果承受非常大的风险。三位勘测的设计是其成功的关键，完全的封闭空间也至关重要。表1-3中的公式是来解决结构设计的问题的，对层状勘测目标中微小倾斜的区域，所选的空第15页共23页间必须满足任一感兴趣的所期望得到的地层特征在其横向延伸上至少有两个波形。图1-15说明了一个典型的二维和三维勘测的对比。图中圆点表示二位勘测图1-18对于数据体像素渲染变透明体以便观察