1、地震资料采集设计培训材料编写人：王梅生采集技术支持部2004 年 12 月一、概述1.地震采集设计分类与地震采集有关的设计主要包括地质设计、地震采集技术设计、地震采集施工设计。地质设计。一般是由投资方完成，其内容主要包括勘探依据、勘探范围及坐标、地质任务，主要技术指标、工期要求等内容。它是地震勘探采集、处理、解释全过程的指导性文件。地质设计中一般所附主要图件是以构造图为背景的设计范围框图。该设计范围为要求的地质解释面积或成像面积，即地震勘探的偏后满覆盖面积，设计人员必须充分了解这个面积的含义。图 1-1 是某探区地质设计的附图。图 1-1 某探区地质设计附图地震采集技术设计。过去地震采集技术设
2、计一般由作业方来完成，但是由于作业方设计难免有根据自己的设备或技术条件来进行设计的问题，因此现在逐渐开始第三方设计。即投资方委托非作业单位的某个地震勘探技术服务公司进行技术设计。地震采集技术设计是为保证地质设计提出的地质任务、技术要求、工期要求而进行的方法论证、技术分析、测网部署、技术措施要求等工作。其主要内容包括任务来源、工区情况分析、勘探难点与技术对策、采集方法设计与方案确定，技术、质量、工期、HSE 要求等内容。 技术设计的主要图件设计图和部署图。设计图一般以地形图为背景的测线设计（2D ）或炮检点分布图（3D） ；部署图一般是由构造图为背景的测线或线束部署图。2D 技术设计部署图与地质
3、设计部署图基本一致； 3D 技术设计部署图比地质设计图多资料覆盖范围、施工范围和束线框。技术设计的主要图件见图 1-2。图 1-2 3D 地震采集设计图从图中可以看到，地质设计中的框图，变成了技术设计的炮检点分布图。也就是说，如果能按技术设计中的炮检点作业，可以实现地质设计范围的地震偏后满覆盖成像。地震采集施工设计。施工设计是对技术设计的进一步细化。将技术设计所确定方法、方案细化为具体的实施措施；将技术要求、质量要求细化为技术措施和质量保证措施，将装备要求细化为装备具体配备数量。技术设计中的所有内容，在施工设计中都应变得更为具体、明确。施工设计的图件与技术设计基本一致，只是施工设计图一般是经过
4、施工方技术人员和项目人员认真踏勘和对工区情况分析之后，经过修改或进行特观设计之后的图件。2D 施工设计图一般是经过技术人员对穿越较大障碍区的测线进行重点踏勘后，根据实际情况对技术设计中的测线进行修改以后形成的图件；3D 针对较大障碍区，进行特殊观测系统设计，将技术设计中障碍区的理论炮检点，按照技术要求和安全要求变成可以实施的炮检点。见图 1-3。图 1-3 施工设计图中的特观设计部分从上面简述中可以看到，由地质设计到地震采集技术设计，再到地震采集施工设计是一个逐步细化的过程。它们之间有关联，也有区别，下表是几个设计的对比。项目内容地质设计 技术设计 施工设计内容比较 任务、要求 方法、方案 措
5、施、安排图件比较 满覆盖框图 测网设计图 包含特观测网设计图设计单位 投资方 第三方 施工方2.设计主要步骤地震采集技术设计与施工设计内容基本相同，施工设计是在技术设计基础上细化形成，因此这里只简要叙述技术设计的主要步骤。学习掌握地质设计通过学习地质设计，掌握地震勘探目标区的地理位置、地表条件、所处区域构造位置、工区内地下主要构造特征，明确该区与周遍工区的关系；学习掌握地质任务，了解主要勘探目的层、主要构造位置、主要寻找的构造或岩性体；掌握地质设计中提出的技术指标。资料收集在学习地质设计，对勘探目标区有一个基本认识之后，就要开始收集资料，为技术设计做准备，收集的资料主要包括以下内容：自然地理、
6、人文地理资料地形、地貌资料；行政区划、道路、地下设施；气象资料。测绘资料工区的精确坐标位置和范围，航空照片、卫星照片、三角点成果等。地质资料勘探部署图、区域地质资料、构造、地层岩性及地面地质图；钻井、测井资料。地球物理资料表层资料、干扰波资料、以往试验及采集方法；典型原始记录、典型剖面。标准、规范、要求相应行业标准、甲方特殊要求工区踏勘根据地质设计中对工区情况的分析，根据对收集到的资料的学习了解与分析研究，找出需要到野外进一步了解主要位置与内容，开始野外踏勘。通过踏勘要达到以下目的：掌握工区的地表特征地表海拔高度、起伏情况，植被、障碍物分布情况，地下设施分布情况；对比较大的障碍区进行实际测量，
7、确定其范围与坐标，供特观设计使用。了解表层岩性情况激发、接收条件，通过绘制岩性分区图，指导野外作业激发参数的变化；影响地震采集作业的因素分析文物古迹分布，野生动植物情况，障碍物情况，灾情、疫情资料情况，民风民俗、宗教信仰。通过工区踏勘，要能够对影响地震采集质量和作业效率的主要因素有一个基本认识，要能够确定适合工区的最佳激发、接收方式，仪器、震源和运载装备。资料采集难点与对策通过对以往地震资料的分析、对其它各种资料消化、吸收，以及对工区的详细踏勘，了解在工区内进行资料采集的主要难点，根据难点制定相应的对策。根据以往地震原始资料，分析资料品质、干扰波发育情况；根据以往地震剖面、构造图，分析工区地下
8、构造.特征、难点；根据钻井、测井资料，分析主要目的层的反射系数；根据地形图、表层资料、踏勘结果，分析地表难点表层结构变化。一般来说针对地表难点采用的相应对策是投入合理的地震采集装备，以适应地表环境；针对表层结构难点、噪音发育情况采用的相应对策是选择合理的激发、接收方式，以适应复杂的表层结构，利用合理的接收、激发组合方法，压制随机和规则噪音，并利用合理的静校正方法，解决复杂表层结构带来的成像问题；针对地下地质难点，一般考虑采取的措施是合理的观测系统与有针对性的激发、接收参数。通过分析，要明确目标区进行地震采集的主要技术难点，并围绕解决难点，形成有针对性的措施和技术思路。主要采集参数设计主要采集参
9、数设计包括观测系统、激发、接收、录制参数设计，由于参数设计是技术设计中最重要的内容，因此在后面将详细叙述，这里只讲主要参数设计的基本步骤：a.观测系统设计。首先要根据以往资料提取观测系统论证所需的地球物理参数；然后分析计算确定观测系统所需的覆盖次数、面元尺寸、最大最小炮检距、最大炮检距、偏移孔径等参数；根据计算的观测系统参数和仪器装备能力，选择几种观测系统；分析所选择的观测系统属性，根据属性分析结果拟定 1-2 种观测系统，作为观测系统的设计方案。b.激发参数设计。根据地表条件选择震源类型，根据表层结构和工区干扰波情况确定激发参数或激发参数的选取原则。 c.接收参数设计。根据地表条件和地质任务
10、确定所使用的检波器类型，根据工区干扰波发育情况确定检波器的组合方式。检波器的组合设计要有利于干扰波的压制，现在组合参数设计的基本步骤是首先分析工区的主要干扰波类型及特性，根据干扰波特性设计组合方式，然后模拟分析组合效果，直到设计组合方式对干扰波压制比较理想为止。d.录制参数设计。现在可选的录制参数比较少，设计中需要确定的主要有记录长度、采样率、滤波方式、记录格式。前放增益一般初步选定范围，在试验后确定。设计图件编制、文字编写、多媒体制作a.图件编制。主要分为以下几步：首先清绘或矢量化工区地形图和构造图作为构造图背景。其次将二维测线或三维测网展绘在地形图和构造图上。在展绘之前要对测线或测网进行检
11、查。第三将展绘完测线或测网的地形图、构造图编排测线号、桩号，加图头、图框、比例尺、责任表等内容。第四三维要对测网中的炮检点形成 SPS 格式。需要注意的问题：二维确定每条线满覆盖长度，测线端点是否位于合理的构造位置、连井测线是否过井、与老测线相接是否很好相接；三维确定工区的满覆盖范围、坐标与周边三维是否满覆盖相接、是否考虑了偏移孔径、边界是否符合构造情况等内容。b.文字编写。文字编写各有特点，但基本上都涵盖了如下内容：前言、勘探任务、工区概况、勘探难点及技术对策、采集方法设计、设计采集方案、试验工作及二次方法论证、工程质量控制指标、技术及质量管理要求、施工进度、人员、设备配备要求、HSE 管理
12、、资料处理要求、野外采集提交的资料及成果。详细内容将在后面叙述。c.多媒体制作。设计多媒体一般将设计中的地质任务、难点与对策、设计方案、主要技术措施等技术问题做以阐述。设计审批在完成设计图件、文字、多媒体以后，首先要提交单位技术负责人审核；在单位审核通过之后，上报甲方。甲方一般组织专家对设计进行评审，评审通过后，按要求向甲方提交技术设计文本、文档；技术设计图件与文档和多媒体文档。3.技术设计文本内容技术设计产品有设计文本、图件、多媒体。图件比较简单，已前面叙述，多媒体重点对文本技术内容叙述，因此这里介绍一下文本的具体内容。前言主要是对工区的地理位置、勘探目的、勘探依据、勘探工作量以及谁为投资方
13、、谁为承包方、工期要求做以简述，从而使阅读人员在尽可能短的时间内对工区情况有一个基本的认识。（1）勘探任务主要描述任务来源、地质任务、工作量部署、部署依据、工程技术指标等内容。任务来源概述为何要进行勘探工作，由谁确定、由谁投资等内容。地质任务明确勘探的主要目的层、主要构造、要解决的主要地质问题。工作量部署2D 为测线端点坐标、测线满覆 盖长度、总工作量，3D 为满覆盖范围拐点坐标、满覆盖工作量；部署依据主要从地质上分析进行勘探的必要性，一般包括地质需求、原有资料问题、勘探目的等内容。工程技术指标及部署要求针对不同目的层段提出不同的指标和要求。其比地质任务更为明确和易于操作。（2）工区概况工区概
14、况主要介绍工区内的地理概况、气候条件、地质概况、地震地质条件、以往勘探简况及资料分析等内容。地理概况介绍工区范围（施工范围） 、行政区划、地表条件、高程起伏、动、植物分布情况、主要障碍物、道路交通情况。通过介绍使人们对工区地表情况有一个清楚的认识，并对作业的难易程度基本了解。气候条件最高、最低温度、平均温度；年降雨量及降雨季节、风季及风的强度、暴雨与雷电或沙暴发生的季节和频度；潮汐、水深变化、禁渔期。通过对地理概况和气候条件的分析，可以为装备选择和配备提供依据，同时可以确定施工的最佳时间、作业顺序。地震地质条件地震地质条件一般分两部分叙述。一是表层地震地质条件，二是深层地震地质条件。表层地震地
15、质条件：低降速带的厚度、速度及在工区内的变化情况。表层地震地质条件直接影响激发、接收效果，因此对表层地震地质条件的充分了解，对激发、接收参数的选取至关重要。深层地震地质条件：地下构造特点、成像特点；各目的层的埋深及波组特征。通过对深层地震地质条件的描述，使技术人员对地下特征进一步了解，从而能对工区内资料特点及变化规律有一个宏观认识。当然对深层地震地质条件的了解是建立在以往该区或邻区有地震资料的基础之上的。以往勘探简况及资料分析分析所进行过的勘探工作，尤其是对以往所完成的地震勘探工作，勘探方法及效果进行分析。通过这些分析，找出影响资料品质的主要因素，为搞好本次地震勘探，选择突破点。（3）勘探难点
16、及技术对策在充分了解工区概况之后，再研究工区地质任务、工程技术指标与部署要求，将会发现要完成这些任务与指标，确实存在着许多问题，概括起来为以下几方面的问题：a.复杂的地表条件 障碍物多、禁炮区多，造成观测系统选择和特观设计困难；b.复杂的表层地震地质条件激发、接收条件多变，激发、接收参数选择困难；c.复杂的深层地震地质条件地震波场复杂、地震能量散射、衰减严重；d.地质任务、技术指标过高要求地质需求与地震地质条件之间的矛盾，给地震勘探提出了较大的挑战。 根据面临的难点和问题，需要制定相应的对策，对策主要从以下几方面考虑：a.根据地表条件和地震地质条件，优化观测设计系统，详细踏勘做好特观设计；b.
17、根据表层地震地质条件，确定合理的表层结构调查方法，达到科学选取激发参数的目的；c.提高设备的配备水平，增强激发能量、拓宽激发频谱，提高弱信号的接收、记录能力；d.加强野外质量监控，降低环境噪音，提高资料信噪比。（4）采集方法设计采集方法设计包括观测系统设计、激发参数设计、接收参数设计、表层调查与静校正方法设计、测量设计、现场处理设计等内容。观测系统设计将在后面做详细论述。这里只介绍观测系统的基本步骤。a.收集观测系统论证参数：包括主要目的层的双程旅行时、迭加速度、层速度、地层深度、地层倾角、最大频率、主频等因素。b.观测系统参数论证：保护的最高频率分析、面元尺寸计算与选择、最大炮检距的计算与选
18、择、最大最小炮检距的选择、覆盖次数的确定。c.观测系统的确定：观测系统类型的选择、观测系统的属性分析、属性比较确定观测系统。 d.观测系统的布设：根据任务下达的满覆盖框，使用确定的观测系统进行布设。统计设计炮数、满覆盖面积、资料覆盖面积、施工面积。进行桩号编排，注明起算点桩号与坐标或对所有激发、接收点提供物理点坐标。 e.特殊观测系统设计：对复杂障碍区，提前踏勘测量，做出特观设计，分析特观设计效果。 明确现场特观设计方法和原则。 激发参数设计主要包括激发方式的选择、激发参数的选取。激发方式的选择：就是根据地表特点、地震地质条件特点和地质任务要求选择采用何种类型的震源激发。激发参数的选取：就是针
19、对初步拟定定激发类型，确定所应采用的参数。接收参数设计主要是根据地表条件和干扰波发育程度确定；接收参数设计内容包括：检波器类型的选择：速度检波器陆地 压电检波器水中检波器组合参数的设计：组合个数、组合图形、埋置方式录制参数设计录制参数设计包括：记录长度、记录格式、采样密度、滤波方式、前放增益等内容。表层结构调查与静校正方法设计表层结构调查设计：就是根据地表和近地表特点，确定表层结构调查的方法和调查点密度。静校正方法设计：选择适合于工区特点的静校正方法。测量设计包括：测量方法、测量装备要求、使用的坐标系、测量精度要求、其它技术要求等内容。现场处理设计现场处理设备要求：软件、硬件配备标准；现场处理
20、人员要求：人员数量、资质；现场处理基本流程：现场处理一般不应有过多的修饰性处理；现场处理工作内容：试验资料需要的分析内容、日常生产需要完成的内容；现场处理技术要求：处理方法、模块使用、资料分析、信息反馈等方面的要求。（5）设计采集方案根据采集方法设计中分析论证结果，在此对采集施工参数予以明确，内容包括：激发参数激发方式、参数或参数选取原则；接收参数检波器类型、组合个数、图形、埋置方式、组合高差要求；记录参数仪器类型、记录道数、记录长度、记录格式、采样密度、滤波方式；观测系统参数观测系统类型、接收线数、接收线距、接收点距、最大、最小炮检距、激发线距、激发点距；工作量统计设计炮数、设计满覆盖面积、
21、设计资料面积、设计施工面积。（6）试验工作及二次方法论证虽然采集方法设计中对采集参数进行了分析论证，但是在正式采集作业之前，仍需进行试验工作，以确定最佳的采集参数：试验内容：干扰波调查、采集参数选取、观测系统确定；试验点（线）位置：依据工区地震地质条件确定点数的多少；在二次采集或投入大、获取资料困难的地区，一般要进行线或线束试验、位置选取在构造主体部位。试验要求：现场要求、资料整理要求；试验资料分析：确定试验资料所需做的分析内容；二次方法论证：依据试验资料确定或修改采集方法设计中的一些需要试验确定的采集参数；试验报告编写要求。（7）工程质量控制指标、技术及质量管理要求采集资料质量指标：资料一级
22、品率、合格率，分频资料的合格率，空炮率、最大空炮段长度，现场处理合格率。执行标准：最新行业标准、投资方指定标准或特殊要求。特殊要求：明确阐述观测系统设计、或其它采集参数设计中的特殊问题并做特殊要求。质量控制技术要求：针对采集的各个环节提出具体的质量要求和控制指标。质量管理要求：质量网络体系，质量检查方式、方法，奖惩制度等内容。（8）施工进度、队伍资质要求施工进度要求：队伍准备时间、动迁时间、试验时间、正式作业时间。正式作业时间要针对工区特点，明确施工的先后次序，明确完工的最后日期。队伍资质要求：在队伍、人员、设备配备上都要提出一定要求队伍要求资质、同类地区作业经验；人员要求管理、技术人员与数量
23、资质；设备要求对投入采集的主要设备提出要求，如：对投入的仪器性能、指标的要求；检波器的性能指标及数量要求；可控震源震源吨位、台数，气枪压力、容量等指标。（9）健康、安全与环保要求工区 HSE 工作重点与要求；必须遵守的 HSE 法律条款；人员安全培训、应急演练等要求（10）资料处理要求结合工区特点强调要应该重点进行的处理内容，或应在限定时间内应完成的内容。 （11）野外采集提交的资料及成果明确应向甲方提交的资料原始资料、报告、总结等及整理方法。（12）其他要求信息上报等应明确的内容。二、观测系统设计1、观测系统介绍观测系统就是地震勘探中激发点与接收点之间的相互位置关系。二维地震勘探与三维地震勘
24、探最大的区别就是地震资料采集所用的观测系统的区别。（1）二维观测系统二维观测系统是指激发点与接收点位于同一直线上，其获得的信息为该条线之下的信息。有时由于地表的特殊性.，激发点和接收点不是分布在一条直线上，而是分布在一条折线上或一条弯线上。其分别称为折线或弯线观测系统；有时由于压制干扰波的需要，采用相互平行的小线距的几条排列线接收，这种观测系统称为宽线观测系统。无论是折线、弯线、还是宽线所获取的地震资料严格意义上并非一条线下的地质信息。但是在处理中一般只能处理出一条线下的地质信息，因此通常将它们仍划属二维观测系统的范畴。二维观测系统涉及的主要术语是：道间距、炮间距、CDP 间距、最小炮检距、最
25、大炮检距、仪器接收道数、覆盖次数。道间距：两个相邻接收点之间的距离。炮间距：两个相邻激发点之间的距离。CDP 间距：两个相邻共中心点之间的距离。最小炮检距：激发点到最近接收点之间的距离。最大炮检距：激发点到最远接收点之间的距离。仪器接收道数：一个点激发时，仪器同时记录的道数。覆盖次数：一个共中心点上重复观测的次数。在常规设计中 CDP 间距=1/2 道间距覆盖次数=N/2d -式中 N 为仪器接收道数、d 为炮间距与道间距之比。二维观测系统可以用图示方法将炮点、检波点、CDP 点和覆盖次数联系起来。见图 2-1图 2-1 二维观测系统图利用观测系统图可以直观的看出不同位置的覆盖次数分布情况。仔
26、细分析还可以看出不同线的含义。见图 2-2图 2-2 二维观测系统不同线的含义认真理解这些线的含义，不仅有利于地震采集设计，而且便于采集与处理的联系。（2）三维观测系统三维观测系统是指炮检点不是分布在一条直线上，而是分布在一个平面内。炮检点通过按一定规律在 Inline 和 Crossline 的连续滚动获得一个面积下面的地质信息。图 2-3 三维观测系统示意图三维观测系统涉及的主要术语是：道间距、接收线距、炮点距、炮线距、CMP 面元尺寸、子区、最大最小炮检距、最大炮检距、仪器接收道数、覆盖次数、排列横纵比。一些术语在二维中已经介绍，这里不再重复。接收线距：指两条相邻接收线之间的距离。炮点距
27、：指同一炮线上两个炮点之间的距离。炮线距：两条相邻炮线之间的距离。CMP 面元尺寸：由 Inline 方向和 Cross 方向上相邻共中心点围成的面积称为 CMP 面元尺寸。子区：由相邻接收线和相邻两条炮线围成的范围称为子区。最大最小炮检距：在一个子区内，不同 CMP 面元的最小炮检距是不同的，其中最大的最小炮检距称为最大最小炮检距。最大炮检距：在三维观测系统中，炮点到最远检波点的距离，称为最大炮检距。实际上，不同炮点对应的炮检距又是不同的，因此现在又提出了最小最大炮检距的概念。覆盖次数：同一 CMP 点的观测次数，称为覆盖次数。三维覆盖次数可分解纵向覆盖次数和横向覆盖次数。总覆盖次数=纵向覆
28、盖次数 横向覆盖次数纵向覆盖次数=N/2d -式中 N 为单条排列线接收道数、d 为炮线距与道间距之比。横向覆盖次数比较复杂：一般横向覆盖次数为接收线数的 1/2； 一些设计中横向覆盖次数与接收线数相等；横向覆盖次数通常可以使用下面公式计算。横向覆盖次数=NrNs/2d式中 Nr 为接收线数；Ns 为一排炮炮点数；d 为相邻束线横向滚动距离相当于炮点距数。横纵比：三维排列片的横向宽度与纵向长度之比。（3）常规观测系统的设计原则：二维炮间距为道间距的整数倍；三维接收线距为炮点距的整数倍；炮线距为道距的整数倍；横向、纵向覆盖次数为整数；中点激发时纵向覆盖次数一般不设计为奇数。若采用细分观测系统，则
29、不遵守上述设计原则。细分面元观测系统往往利用炮点距整数倍与接收线距的差值，实现横向面元边长，利用道距整数倍与炮线距的差值实现纵向面元边长。2、观测系统参数选取方法在上面术语中介绍了观测系统中一些参数的含义，这里开始介绍观测系统中主要参数的选取方法。这些参数包括：覆盖次数、面元尺寸、最大最小炮检距、最大炮检距、偏移孔径、覆盖次数渐减带。（1）覆盖次数选择a.要考虑充分压制干扰的需要；b.有效增加目的层的反射能量，提高资料的信噪比，确保成像效果；c.考虑 crossline 方向自动剩余静校正及 inline 方向速度分析精度的要求，即必须保证纵横向均有较高的覆盖次数；d.若在三维采集之前，已经获
30、得了较好的二维资料，三维覆盖次数可以根据二维资料选取，原则是一般不少于质量较好的二维资料覆盖次数的 1/2 或 2/3。覆盖次数的高低直接影响着地震勘探的成本，因此在设计中，既要保证技术需求的足够覆盖次数，又要考虑成本投入不要设计覆盖次数过高，造成浪费。（2）CDP 尺寸、面元尺寸选择二维的 CDP 尺寸，三维的面元尺寸选择需要考虑三个要素：目标尺度、由倾角推算的最高无混叠频率、横向分辨率。a.目标尺度： 2-3 即可，经验法则：目标尺度的/3 b.最高无混叠频率：条件是零炮检距射线的时差小于半个周期偏前： b=Vint/(4*Fmax*Sin) 偏后： b=Vint/(4*Fmax*Tan)
31、 式中：b面元边长 Vint上一层层速度Fmax最高无混叠频率 地层倾角需要说明的是对公式中的 Vint 存在着争议，现在有人提出应该用最低的叠加速度取代层速度。c.横向分辨率：经验法则，优势频率 Fdom 的波长（ Vint/2Fdom）同样二维 CDP 尺寸和三维面元尺寸，也直接影响着成本投入，显然二维 CDP 尺寸、三维面元尺寸越小，需要的成本投入越大。 （3）最大最小炮检距一个面元内的最小炮检距的大小，决定着该面元地震剖面的浅层缺失的大小。另外由于静校正的计算，也需要近炮检距的信息，因此最大最小炮检距设计，应考虑以下两条原则：a.应为最浅目的层的 1-1.2 倍；b.浅层折射至少应有三
32、个采样点，获取必要的浅层折射信息。（4）最大炮检距 最大炮检距的选择，应该根据工区最深目的层埋深，以及其它因素。a.近似等于主要目的层深度。模型数据和实际数据都证明这一条十分重要；b.直达波干涉。直达波与主要反射在炮检距处相交，显然对于该目的层来说，相交处的炮检距就应是其最大炮检距，因为更大炮检距的地震道，初至切除以后就不会含有该目的层的信息。c.折射波干涉。折射波干涉与直达波干涉道理相似，在设计中，直达波干涉比折射波干涉是更强的约束。因此从直达波和折射波干涉角度分析，最大炮检距应该选择小于直达波与折射波干涉的炮检距。d.深层临界反射炮检距。最大炮检距应小于根据目标层的反射到达临界点计算的炮检
33、距。e.最深低速层（折射面）要求的炮检距。为了能对低速层适当采样，要求最大炮检距要大于最深低速层产生折射的炮检距。f.满足速度鉴别精度要求。从满足速度分析考虑，最大炮检距应该大一些，否则速度分析精度不足。g.允许的最大的 NMO 拉伸。对于同一埋深的目的层，炮检距越大，动校正拉伸越大。因此设计炮检距应小于根据动校拉伸系数计算的炮检距。h.消除多次波。多次波与同一时间的一次波相比速度要小，因此在速度校正之后，多次波存在剩余时差，只有当剩余时差大于一个周期时，多次波才能消除。因此设计的最大炮检距应该大于剩余时差一个周期计算的炮检距。i.AVO 必需的炮检距炮检距范围至少能让目标反射的角度足以表现出
34、 AVO 效应（由于存在气或液体而振幅随炮检距变化） 。窄方位勘查时炮检距分布有利于研究 AVO 效应，但如果估计有裂缝，则AVO 可能随方位变化。j.承包公司现有电缆的最大长度即使通过模拟证实长炮检距好，还要与承包公司核实这样的参数能否实现。（5）偏移孔径为了使倾斜层和断层正确归位，必须进行偏移。在偏移之后成像面积会往地层上倾方向收缩；另外考虑绕射波收敛，也需要附加勘探面积。为了偏移成像，地表需要附加的勘探面积，从一个方向看，附加的勘探长度称为偏移孔径。偏移孔径设计原则一般遵循如下原则：a. 大于地质上估计的每个倾角的横向移动=Ztan ；b.收集 30 出射角（或某个角度）范围内的绕射能量
35、所需要的距离，决不能小于第一菲涅尔的半径。偏移孔径一般选下列二者之中的较大者。（6）覆盖次数渐减带覆盖次数渐减带是勘查区边缘在偏移前未达到满覆盖（或近于满覆盖）的区域。覆盖次数渐减带图 2-4 覆盖次数渐减带示意图在水平层状介质假设下，覆盖次数渐减带要求不小于目的层深度的 20%（即 Xmax 的 20%） 。另一个近似关系是 Xmin覆盖次数渐减带2X min。覆盖次数渐减带的长度与设计排列长度和覆盖次数有关，如果在工区端点炮点与检波点对应的模板不改变，覆盖次数渐减带都远大于上面要求，这无疑会增加野外采集工作量，因此在技术设计时往将端点炮点的部分排列摔掉，即俗称的滚进滚出放炮。三维设计中，一
36、般横线方向覆盖次数的增长到满覆盖要比纵线方向上快些，在窄方位设计中尤其如此。（7）附加段满覆盖到最外端点炮点或检波点的长度称为附加段。在端点炮点模板不变的情况下，附加段的长度会明显大于覆盖次数渐减带，一般约为覆盖次数渐减带的 2 倍；中间激发观测系统，端点炮点采用滚进滚出排列时，沿测线附加段长度与覆盖次数渐减带基本相等。3、不同类型观测系统的优缺点分析在我们计算出观测系统参数之后，我们可以设计出满足这些参数的不同观测系统。究竟采用哪一种观测系统合适，需要根据工区特点、装备条件和地质任务要求。下面我们对不同观测系统的优缺点进行分析，设计人员在选择观测系统时应该充分考虑。（1）不同的二维观测系统优
37、缺点分析端点激发与中间激发分析。比较端点激发和中间激发我们很容易知道在最大炮检距一定时，中间激发比端点激发需要更多的仪器道数，一般中间激发至少是端点激发道数的 2 倍，因此在仪器道数不足的情况下，选择采用端点激发方式。光点仪器、模拟仪器及数字仪器的初期，仪器的道数较少，因此当时主要采用的是端点激发观测方式。从获取资料品质角度分析，我们知道在下伏地层倾斜时，下倾激发上倾接收能够获得更好的原始资料。从改善资料品质角度出发，如果地层是一个单斜，显然我们采用端点激发方式，将排列部署在上倾方向上，对获得地震资料更有利；但是在普遍的情况是下伏地层不是单斜，而是起伏的，如果采用端点激发，就会变得部分资料品质
38、好，而另一部分资料品质不好，因此现在普遍采用中间激发的观测系统。不同类型观测系统分析。二维观测系统有直线排列观测系统、折线排列观测系统、弯线排列观测系统和宽线观测系统。直线排列观测系统比较简单，但是直线排列可能穿越障碍物或表层结构比较复杂的地段，从而导致野外采集作业比较困难，或获取的资料品质比较差。在作业条件或资料品质没有本质性变化时，应该尽可能采用直线排列观测系统。折线排列一般是在采用直线排列遇到较大障碍物，野外作业十分困难或可能导致主要目的层资料缺失时采用。但是折线排列折角要求要小于 8，因为折角越大，地下 CDP 点的离散度越大，折角周围最后获取的地震剖面品质越差。弯线排列一般是在一些复
39、杂的山区或黄土塬区采用。在这些地区采用直线排列作业难度很大，而且由于表层结构变化大，大部分地带激发接收条件差，因此难以获取理想的地震资料。采用沿山沟或黄土冲沟布线，采用弯线排列观测系统，可以极大地减小资料采集作业难度，提高资料品质。另一种可能采用弯线作业的情况是由于环境原因，不能采用井炮震源，只能采用可控震源沿路或沟作业。弯线排列观测系统会给资料处理与资料解释带来极大的难度。弯线处理时首先分析、寻找 CDP 点覆盖次数较为集中的条带，按一定宽度处理、叠加，形成地震剖面。如果野外采集弯线排列设计不好，可能地下 CDP 点离散度很大，按一定宽度叠加覆盖次数仍然很低，不能获得理想的地震剖面。因此采用
40、弯线排列观测系统时，一般首先设计几种可能的方案，然后模拟优选。如果没有模拟软件，要按照总体取直的原则设计测线。宽线排列主要是为了提高信噪比，一般在下面两种情况下考虑采用：一是使用直线排列在最大炮检距范围内覆盖次数受到限制，主要目的层信噪比仍较低，而覆盖次数提高对主要目的层信噪比提高仍有明显作用。二是工区的侧面波发育，利用一般直线排列难以压制侧面干扰，利用宽线观测系统可以在处理中较好地压制侧面干扰。宽线实际上是横向几条 CDP线叠加在一起，因此其往往会降低分辨率，因此如果工区面临的主要是解决分辨率的问题，显然不适合采用宽线观测系统。宽线观测系统还会使采集工作量明显增加，因此技术人员设计时应该充分
41、认识其可能产生的问题。（2）不同类型的三维观测系统优缺点分析概括起来讲三维观测系统可以分为平行式、正交式、砖墙式、奇偶式、非正交式、纽扣状、锯齿形、辐射状、细分面元及其它等不同类型的观测系统。平行式观测系统：即震源线和接收线平行。当炮点在一条线上激发时，检波器沿着平行的接收线记录。此方法野外操作比较简单，适合于海上海底电缆或拖缆作业。CMP 面元的炮检距分布好，但 CMP 面元的射线分布很窄。正交式（直线式）观测系统：即震源线和接收线相互垂直布设的三维观测系统。通常震源点布设在两条接收线之间，也可以设计成震源点布设几条排列线之间。这种观测系统优点是在野外容易布置，便于在野外滚动施工。缺点是子区
42、内的最大最小炮检距较大，因此可能造成剖面的浅层缺失比较严重，因此在目的层比较浅时，应该注意可能产生的问题。砖墙式观测系统：将正交式相邻接收点之间的震源点群移动“半个震源线距”即形成砖墙式观测系统。砖墙式观测系统的一个主要优点是在一个子区中考虑，最大最小炮检距比采用正交式观测系统时小了，因此对浅层比较有利。但是砖墙式观测系统在野外作业相对比较困难。而且炮点在空间分布是不连续的，会导致共接收点道集与共 CMP 点道集分布的不连续，可能使剖面采集脚印增强。奇偶式观测系统：其为砖墙式观测系统的一个变种。只要相邻震源点相互错开“半个震源线距”就形成了奇偶式观测系统。奇偶式观测系统炮检距分布和方位角分布都
43、比正交式分布有所改善。最大最小炮检距的分布，也会比明显减小。但是震源线数目是正交式的两倍，因此采集难度也会增大。非正交式观测系统：即震源线和接收线非正交布置，通常我们也称作斜交式观测系统。非正交式观测系统也可以理解为是砖墙式观测系统的一种极端情况，即相邻炮点逐步错动的砖墙。非正交式观测系统具有炮检距分布好、最大最小炮检距小的优点，但却没有砖墙式观测系统可能造成采集脚印增强的缺点。非正交式观测系统与正交式观测系统相比，也增加了野外作业的难度。为了进一步改善观测系统的炮检距分布，一些地区采用叠瓦状观测系统。即炮线与接收排列斜交，但炮线在空间展布上不是一条直线，而是在相邻接收线之间按一定规律错动，这
44、种错动使炮检距互补，进而改善了 CMP 面元的炮检距分布。纽扣状观测系统：即每一个纽扣都规则地布置检波器排列，典型的是 6*6 或者 8*8 个。若干个纽扣按国际象棋棋盘图形联合形成排列片。多个排列片滚动到下一个位置（一般与原先的排列片保持一些重复） 。然后以同样的炮点布置形式对新的排列片检波器放炮。对不同的纽扣重复多个震源点将改善静校正耦合，而交错的震源点将提供更好的中心点分布。纽扣状设计要求放炮人和可控震源在观测区内能移动自如，通行困难地区使用这种方法是不利的。锯齿形观测系统：即震源线分布在两条接收县线之间，震源线的形状类似于锯齿的形状，这种观测系统称为锯齿形观测系统。锯齿形观测系统特别适
45、合于通行自如的地区可控震源作业。有时为了进一步改善炮检距分布，采用双锯齿观测系统。在通行条件不好或非可控震源作业的地区，不适合采用锯齿形观测系统。辐射状观测系统。即检波器线布置成辐射状，像“轮子”的辐条，炮点在以“轮子”中心为圆心的不断增加半径的几个环形上激发，盐丘地区提倡使用这种方法，因为这种观测系统有助于收集盐丘侧翼反射的能量。在实践中，需要确知盐丘顶部的位置。这种方法仅局限于理论，在实际不层应用过。细分面元观测系统：在前面层简单地介绍了细分面元观测系统，就是它的设计思路与常规的完全不同，常规设计道距的 1/2 是 CMP 面元的纵向尺寸，炮点距的 1/2 是 CMP 面元的横向尺寸。而细
46、分面元却是利用道距整数倍与炮线距的差值的 1/2 实现面元纵向尺寸，利用炮点距整数倍与接收线距的差值的 1/2 实现面元的横向尺寸，细分面元可以利用较少的仪器道数，实现常规设计无法满足的小面元、最大炮检距及横纵向覆盖次数。细分面元观测系统在处理时能够根据地质任务的要求，采用细分小面元处理以提高分辨率，也可以采用基本大面元处理以提高信噪比。细分面元观测系统也有其缺点，如浅层缺失较常规设计更严重，细分小面元处理时相邻面元的属性分布差异较大等缺点。其它观测系统：上面介绍的是常用的或比较经典的观测系统，现在为了一些特殊需要有时也设计一些其他类型的观测系统，如采用海底电缆作业时采用的 PATCH 观测系
47、统。这种观测系统就是利用有限的海底电缆的道数，铺设成一块排列，在排列周围布设许多炮点，这些炮点采用相同的排列片，等到完成这一块的所有炮点之后，排列整体搬家，开始进行下一块采集。这种观测的优点是可以利用较少的接收道数，完成三维数据采集，避开了过渡带、浅海铺设排列的难点，发挥了炮点容易实施的长处。但是，这种观测系统，面元属性在空间变化较大，因此有可能产生较为严重的采集脚印。另外还有时采用面积观测系统，其形状和纽扣式观测系统有些类似。这种观测系统属性和正交式观测系统相似。但是可以根据需要，增加炮点减少接收点，也可以增加接收点减少激发点，从而避开资料采集中的难点。4、观测系统的分析方法根据分析获得观测
48、系统的基本参数后，可以设计出不同类型的观测系统，每种类型观测系统的所具有的优缺点也进行了分析，但是一种类型也可以设计出多个观测系统，因此如何更深入地分析观测系统的优劣，仍是设计人员希望掌握的。现在观测系统的分析方法有很多，概括起来讲有 CMP 面元属性分析、CRP 属性分析、数学模型分析、物理模型分析和照明度分析。（1）CMP 面元属性分析CMP 面元属性分析就是对观测系统的 CMP 面元进行覆盖次数、炮检距、方位角以及由它们衍生出来的其它问题进行分析。现在的采集设计软件可以对全工区、也可以分析局部、还可以限定炮检距分析覆盖次数。从覆盖次数角度分析，显然越均匀越好。从 CMP 角度设计,我们现
49、在已经具备了设计均匀覆盖次数的能力。覆盖次数应该均匀这一点没有争议，但问题是我们在 CMP 面元分析覆盖次数均匀，只适合水平均匀层状介质，对于复杂地质体，CMP 覆盖次数均匀并不意味着 CRP 是均匀的。CMP 面元内的炮检距分布也是十分重要的，现在可以对任何尺寸的 CMP 面元进行炮检距分析，并可以用图形直观地显示出来。从炮检距分析，评价观测系统应考虑以下几方面：炮检距不能缺失，缺少小炮检距意味着浅层缺失严重；炮检距均匀，意味着考虑切除后在不同深度目的层的覆盖次数是均匀的；炮检距分布均匀对速度分析重要，还是炮检距平方分布均匀对速度分析重要，还有待深入探讨。对于炮检距还可以进行包含若干子区的炮检距分布变化系数图，可以分析比较不同观测系统炮检距分布的均匀程度。CMP 属性分析可以显示一个面元、一个子区、或几个子区的射线分部图（俗称蜘蛛图） ，分析面元射线方位角及变化情况。还可以对全区整体方位角分布情况进行统计显示。利用图形与色标，还可以将炮检距-方位角显示在一张图上，从而实现对炮检距和方位角的综合分析。总之 CMP 面元属性分析已经十分成熟，我们可以通过比较各种分析图件，判断观测系统的优劣。（
