地震勘探野外采集方法（地震勘探技术）
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三维地震资料的野外采集
（一）三维野外工作设计的特点及注意的问题
三维地震数据的采集是面积采集，即所有的震源点与检波点的中心点M在一定面积内呈有规律分布，而不是像多次覆盖测量时中心点沿一条测线分布。
为了达到以均匀密集的网络拾取反射波资料的目的，测线的敷设、检波点与炮点相对位置的确定，应遵守以下准则：反射波资料的拾取间隔大约为最短有意义波长的一半，并均匀分布；利用炮点线及检波点线排列，使地下反射波点的网格形成条带或面积分布，并使其能控制测区内的主要勘探对象；利用不同的炮点线距及检波点线距以及炮点距，形成不同的覆盖次数的观测系统，并使覆盖次数最多的部分位于测区内的主要勘探对象；应避免因炮检距太大而造成浅层的反射波的遗漏。
（二）三维地震观测系统
三维地震观测系统，归纳起来基本上有路线型（线型）和面积型两种。
1.线型三维观测系统
主要特点是沿着一定的路线在其两旁狭窄条带上拾取反射波资料，其中包括宽线剖面和弯曲测线。
（1）弯曲测线观测系统。如图7-5-4所示，由于地形的限制，测线只能沿河谷、山沟或公路布置成弯曲形状，这种观测系统称为弯曲测线观测系统。其特点是激发点和排列上的各检测点不在一直线上，它们的平面坐标x、y都是变化的。
（2）宽线剖面。当构造复杂时，需要连续地确定界面的空间位置。为此，要以相当精确的精度测定横向倾角，在野外可采用宽线剖面法进行工作，即把一条单一的测线扩展至一个窄带内的几条测线。如图7-5-5所示，沿测线方向布设多条平行的检波器线。每次激发时，这些检波器线同时接收，获得纵、横向上的多次覆盖信息，处理结果除可通过横向叠加得出单一的测线的地震剖面外，还可精确地测定反射层的横向倾角。
图7-5-4 弯曲测线观测系统
图7-5-5 宽线剖面
对宽线剖面的资料主要处理技术是宽线叠加。根据野外几条平行的共深度点测线，经过横向和纵向倾角的推断和叠加，可提供宽线剖面和反映地层倾向、倾角的资料，并在已知界面倾角、倾向和速度的条件下，有可能正确给出反射面的实际位置。此外，在测线少的情况下，也有可能根据倾角、倾向构制等值线图。
2.面积型观测系统
面积三维观测系统有多种形式，灵活性很大，采样密度大，叠加次数高，可在各种复杂地表条件进行观测，可获得地下界面的面积资料。它不仅能解决复杂构造问题，而且能勘探非构造圈闭，进行储层评价等。图7-5-6、图7-5-7、图7-5-8、图7-5-9，给出了几种典型的面积三维观测系统。
（a）十字型观测系统。将等间距的炮点线垂直于等间距的检波点线，可形成一个地下数据点网格的面积分布，两者相互可成十字型“L”形或“T”形，或相交成其他的图形。如图7-5-6、图7-5-7所示。
图7-5-6 十字型观测系统
图7-5-7 T型观测系统
这类观测系统可将地下网格面积分布在需要勘探的地区，如湖泊、村镇等。在进行小面积三维观测时，用多道仪器、多个炮点即可完成野外采集。
（b）环型观测系统。如图7-5-8所示的环型观测系统，能沿着许多封闭的相互连接的线路进行观测，灵活性较大，但不能保证一定能够获得均匀的覆盖次数和网格密度。
（c）地震线束观测系统。地震线束观测系统是目前三维地震大面积施工中最常用的类型（也可作为小面积三维观测系统）。该系统是由多条平行的接收排列和垂直的炮点排列组成。图7-5-9给出了其中的一种形式。
图7-5-8 环型观测系统
图7-5-9 六线四炮端点激发地震线束观测系统
野外观测时，一排炮点逐点激发后，炮点排列和接收排列同时沿前进方向滚动，再进行下一排炮点的激发，直到完成整条线束面积。然后垂直于原滚动方向整个移动炮点排列及接收排列，重复以上步骤进行第二束线、第三束线……的施工，直至完成整个探区面积的观测。这种观测系统的优点是可以获得从小到大均匀的炮检距和均匀的覆盖次数，适应于复杂地质条件的三维地震勘探。此外在多居民点、多农田地区，可改变偏移距和发炮方向进行施工，亦可获得满意的资料。
由于在弯曲测线情况下，炮点和检波点不在同一直线上，实际上已不再是共反射点了。因而各共中心点所对应的反射点的位置是分散的，这时的多次覆盖也必须代之以新的概念即共反射面元覆盖的概念。
共反射面元覆盖，是指在共反射点概念的可容许偏离范围内，各相邻反射点道的叠加。在这个偏离范围内，来自相邻各反射点的能量叠加，应该像来自一个反射点那样得到加强。因此这个可容许偏离范围，就可被看成是相邻各道的“共反射点”，但它有别于传统的共反射点概念，故定义为共反射面元。
不论宽线型或弯曲测线，多次覆盖观测时有些影响因素是不能忽视的，其中包括共反射面元各道炮检距中点的离散程度、炮点检波点连线方向与岩层倾向间的夹角变化、速度随岩层倾角的变化和界面倾斜引起的地下反射点的分散等。为了保证叠加质量，必须对这些因素作必要的考虑。
总之，三维地震勘探野外观测系统的形式多样，影响因素复杂，如使用灵活恰当，可增加数据的拾取密度、覆盖次数等，从而得到更为精确的同相轴，反映更全面的波动场。
地震勘探数据的采集
地震勘探野外采集的任务是获取原始资料。原始资料的好坏将直接影响资料数字处理的质量和解释结果的精度。地震勘探野外采集工作由现场踏勘、施工设计、试验工作及正式生产等各阶段所组成，需由测量、钻井、激发、接收、解释等多工种密切配合进行。野外采集工作的关键是地震采集仪器和野外工作方法。地震采集仪器包括地震检波器及记录仪，野外工作方法目前则广泛应用多次覆盖方法，并采用组合激发、接收技术。
野外采集所获得的第一手资料是数字形式的地震记录信息。它的特点除了受到波在地层介质内传播特性的制约外，还决定于激发条件、接收条件、工作方法和仪器性能。选择适合的工作方法是取得良好效果的重要因素。近年来，地震勘探技术发展较快，记录仪器已全部实现计算机控制，炸药爆炸震源越来越多的为非爆炸震源所代替，用于横波勘探的水平振动可控震源也得到发展。
1.地震波的激发
地震波由人工激发产生，激发源可分为炸药震源和非炸药震源两类。作为震源的炸药，通常为TNT和硝氨，它们的激发能量高，震源具有良好的脉冲特性。在陆地进行地震勘探工作时，多数情况是在注满水的浅井中爆炸，以激发地震波。在无法钻井地区则采用坑爆，而在江湖海上勘探时则采用水中爆炸。炸药量及爆炸介质的岩性对地震波形状、波的振幅、频率等特点有重要影响。炸药量越大，地震波的视周期愈大，主频愈低。
爆炸介质的性质对所激发的地震脉冲也有影响，在低速带疏松岩石中激发时，产生的振动频率低；在坚硬岩石中激发时得到的振动频率较高；在胶泥、泥岩中或潜水面以下激发会得到适中的频率。炸药震源是较理想的震源，但使用危险性较大，成本较高，在某些地区不能使用。这些因素促使地震勘探逐渐发展了非炸药震源。非炸药震源有以下几种。
落重法震源是将n×102～n×103kg的物体从2～3m高处释放，撞击地面激发地震波。这种震源会产生严重的水平方向的干扰噪声。
可控震源(又称连续震动震源)，它向地下发射的不是脉冲波，而是可控制的连续振荡波。该振荡波持续时间很长，可达数秒，其频率在持续时间内产生徐缓的变化，形成变频扫描信号。这种震源产生的信号经反射返回地面的反射波是重叠的，无法分辨，必须把接收的反射波同震源的振荡信号用互相关技术进行处理，才能提取反射波信号。
气爆震源和气动震源。气爆震源是将甲烷和氧的混合物装在一个密闭的圆柱状爆炸室内爆炸，驱动爆炸室活动底板撞击地面激发地震波。空气枪属于气动震源，它是典型的脉冲震源，主要用于海上地震勘探。
电火花震源，是电火花发生器通过水中电极之间电流的突然放电来激发地震波，这种震源主要用于海上地震勘探，并且多采用组合激发。
2.地震勘探的数据采集
地震勘探的数据采集系统，可将地震检波器接收到的地面震动转换为随时间变化的电信号，经过适当处理后，记录在磁带或磁盘中。通常地震勘探多在很长的测线上布设许多检波点，这些检波点同时观测。对应于每个观测点的地震检波器、放大系统和记录系统所构成的信号传输通道称为地震道。
(1)地震检波器
检波器是安置在地面、水中或井下检测大地振动的探测器。它实际是将机械振动转换为电信号的一种传感器。按工作原理检波器可分为动圈电磁式、动磁式、压电式和涡流检波器等几种类型。目前广泛应用的是动圈电磁式(用于陆地地震勘探)和压电式(用于海洋地震勘探)检波器。动磁式检波器主要用于地震测井。涡流检波器则是20世纪80年代出现的新型检波器。它适用于高分辨率地震勘探，对低频干扰和面波有较强的压制能力，对强波之间的弱反射分辨较好，但总的灵敏度低于动圈式检波器，不宜用于深层勘探。
(2)地震勘探数字记录系统
地震勘探数字记录系统由前置放大器、模拟滤波器、多路采样开关、增益控制放大器、模数转换器、格式编排器、磁带机和回放系统组成。其方框图如图5-8所示。
数字地震仪的发展趋势是向更精密、更迅速的增益控制和更大的总体动态范围发展。为便于三维数据采集，提高分辨率和更好地压制噪声，20世纪80年代初，出现了多达几百到一千道的地震勘探记录系统。这样的系统使用现有的检波器电缆是很困难的，因而开始使用遥测系统。遥测系统沿着排列安放许多数字化单元。在陆地勘探中，数字化单元有时用无线电将信号传送到记录仪，全部操作由计算机控制。近年来，出现了地震勘探用的光缆，它不仅可以传输高密度的数据，而且不受电干扰。
地震数据除记录于磁带、磁盘外，还可以进行照相显示或静电显示。显示方式除波形外，还有变面积显示、变密度显示、波形加变面积或变密度显示等方式，如图5-9所示。
图5-8 数字地震仪框图
图5-9 地震数据的显示方式
3.地震勘探野外观测系统
地震勘探数据野外采集有多种方式，采用哪种方式，由地质任务、干扰波与有效波的特点、地表施工条件等因素所决定。进行地震勘探工作时一般是在探区内布设多条测线进行观测。测线与测线间的相对位置由探区地质构造特征及勘探任务决定，一般布设成网状，在地面条件允许情况下，并尽可能布设成正交网状。测网的疏密程度，主要由勘探任务决定。区域普查阶段测线间距可为几十千米到一百千米，面积勘查阶段测线间距为几千米到十几千米，构造细测阶段或开发阶段测线间距可加密至几百米到几千米。测线网的疏密以探明构造特征为准则。测线应尽可能为直线，主测线应与预测的构造走向垂直，联络测线则平行于构造走向。工作过程中，每条测线都分成若干观测段，逐段进行观测。每次激发时所安置的多道检波器的观测地段称为地震排列，激发点与接收排列的相对空间位置关系称为观测系统。
观测系统通常用综合平面图来表示。如图5-10所示。
图5-10 用综合平面图表示观测系统
O1O6为地震测线，O1、O2…O6为测线上的各激发点。从各激发点出发向两侧作与测线成45°角的直线坐标网，将测线上对应的接收排列投影到该45°角的斜线上，并用颜色或粗线标出对应线段即可。
(1)反射波法观测系统
1)简单连续观测系统：如图5-11所示，沿测线布设O1、O2、O3、O4、O5等激发点，O1点激发时，在O1O2地段接收，可观测A1A2界面段的反射波，O2激发，接收地段仍是O2O1，可观测到A2A3界面段的反射波。然后移动排列在O2O3地段观测，分别在O2、O3处激发，可勘探A3A4和A4A5段界面，依此沿测线连续地激发、接收，直至测线结束，可连续勘探整条测线以下界面。这种观测系统叫做简单连续观测系统。这种观测系统对地下反射界面仅一次采样，又称为单次覆盖观测系统，所得到的地震剖面为单次剖面。这种观测系统由于在排列两端分别激发，又称双边激发或双边放炮观测系统，如图5-11 a所示。如果震源固定在排列的一端激发，每激发一次，排列沿测线方向向前移动一次(半个排列长度)，这种观测系统称为单边激发(单边放炮)简单连续观测系统，如图5-11b所示。震源位于排列中间，也就是在激发点的两边安置数目相等的检波器同时接收，这种观测形式叫做中间激发观测系统，如图5-11 c所示。
图5-11 简单连续观测系统
a—双边激发；b—单边激发；c—中间激发；d—间隔单次覆盖
2)间隔单次覆盖观测系统：激发点与接收排列的第一道检波点间隔一段距离，称为间隔观测系统，如图5-11d所示。
3)多次覆盖观测系统：为压制多次反射波的干扰，提高地震记录的信噪比，采取有规律地同时移动激发点与接收排列，对地下界面反射点多次重复采样的观测方式称 为多次覆盖观测系统。图5-12 是一个六次覆盖系统的实例。
图5-12 单边放炮六次覆盖观测系统
4)非纵直测线观测系统：沿直测线观测时，激发点与接收排列不在一条直线上，激发点偏离排列线一段距离，这种观测方式称为非纵直测线观测系统，这种观测可作为连接测线。
此外，进行三维地震时，还有专门的三维观测系统。
(2)折射波法观测系统
1)完整对比观测系统：沿测线方向通过连续进行相遇时距曲线互换点的连接对比以获得连续剖面的观测系统，称为完整对比观测系统。图5-13是追踪单一界面和勘探多层折射界面所采用的完整对比观测系统。
图5-13 折射波法完整对比观测系统
2)不完整对比观测系统：折射波法勘探中，不完全采用相遇时距曲线互换连接对比观测，也有部分地或完全用追逐时距曲线相似性标志连接对比的观测形式，这种观测形式称为不完整对比观测系统，如图5-14所示。图5-14a是只用追逐时距曲线对比连接的。图5-14b是每对相遇时距曲线在互换点处连接，而每对相遇时距曲线之间利用追逐时距曲线连接。
图5-14 不完整对比观测系统
3)非纵测线观测系统：利用折射波法研究盐丘、陡构造及断层等特殊地质体时，多采用非纵测线观测系统。它具有多种形式，扇形排列是常用的一种。
天然地震与地震勘探处理方法
用
地震仪器
将
天然地震
发生时产生地震勘探野外采集方法的
地震波
记录下来之后地震勘探野外采集方法，
地震学
家用这些资料就可以推断灾区地下地质结构和岩石性质。如今
地震勘探
工作者就是利用地震波来研究地下岩石性质并寻找
石油和天然气
的。所不同的是地震勘探野外采集方法，地震勘探野外采集方法他们不是利用天然地震时产生的地震波地震勘探野外采集方法，而是用人工制造的、可移动的、可控制振动能量大小的地震波。所以，用人工制造的地震波进行的地质探测叫地震勘探。地震勘探工作是一个系统工程，包括地震资料采集、地震资料处理、地震资料解释。这里先介绍一下地震资料采集工作是怎样进行的。地震资料采集是在野外进行的。
野外工作
分施工设计、试验工作和生产三部分。在施工设计阶段，首先对工区进行
踏勘
，然后进行设计。设计的主要内容是明确地质任务，
设计地震
测线
位置，设计人工激发地震波的激发方式、接收地震波的接收方式，确定使用的主要设备，完成采集任务的工期，以及制订安全生产、环境保护的制度措施等等。试验工作阶段包括通过试验选择能完成地质任务的最佳激发方式、接收方式、合适的
观测系统
及仪器因素等。最后，试验内容是否全面系统，地质效果是否理想，能否转入生产等需经专家验收审定。生产工作包括测量、打井、
放炮
、接收和质量监控等工序。通过测量把每条地震测线位置、激发点位置、接收点位置等用明显的
标志物
标示在地面上。施工人员根据施工作业书和地面上的标志物有条不紊地进行打井、放炮、接收，直至全部完成地震资料采集任务。质量监控贯穿在试验阶段和整个生产过程中，尤其对采集工作的各个环节要进行质量监督和控制，只有这样才能保证野外采集和
后序
工作的质量。
什么是地震勘探的资料采集？
现在地震勘探野外采集方法我们已经知道了返回地面的地震波携带着很多与地层性质有关的信息地震勘探野外采集方法，利用这些信息就可以知道地下地层的高低起伏情况，它们是硬地层还是软地层，其厚度如何，孔隙中所含的是石油、是天然气或是水，等等。那么怎样才能得到这些信息呢地震勘探野外采集方法？很明显，要得到这些陆续从地下返回的地震波并将其展示出来绝非易事，这首先需要到野外将这些信息采集回来，也就是野外地震资料采集。
地震资料采集包括测量→钻浅井孔埋炸药（在使用炸药震源时）→埋检波器→布置电缆线至仪器车几个工序。测量的任务是定好测线及爆炸点和接收点的位置。钻井的任务是准备好可下入炸药的浅井，埋炸药就是向井中放入炸药，以在爆炸后产生出地震波。地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并传到仪器车，仪器车将检波器传来的信号记录下来，这就获得了用以研究地下油气埋藏情况的地震记录。
地震勘探野外资料采集主要讲的是怎样产生和怎样接收地震波并将其展示出来。首先，让地震勘探野外采集方法我们看一看采集地震波的主要设备及方法是怎样发展过来的。
世界上一切事物都会经历由发生、发展到完善的过程。地震资料采集技术也不例外，它的发展主要体现在采集设备的进步上。因为在设备发展过程中，也贯穿着新技术、新方法的不断涌现，只有设备发展了，才能使各种先进方法得以实现。早期的地震仪器采用电子管元件，体积大且笨重，用照相的方法将地震波在地下的传播过程用多条线记录在相纸上，这些线时而杂乱无章，时而又呈一条条一起向上跳（称波峰）和一起向下跌（称波谷）的曲线，这些线组成了光点地震记录。在记录上，人们只能惟一地利用地震信号的反射时间，由手工画图以推断地下简单的构造形态。运用这种方法，我国曾发现了克拉玛依油田和大庆油田。
从20世纪60年代开始，中国地震采集设备引入了电子计算机，当时制造的模拟磁带地震接收仪虽然应用时间不长，但它的可重复性观测为多次覆盖技术的发展创造了条件。多次覆盖就是对地下同一地段由只进行一次观测的单次观测技术变为进行多次重复性观测的多次观测技术。这项技术革命大大提高了地震资料质量及解决地质问题的能力。在这个时期发现了华北的任丘油田和渤海湾等油田。
中国从20世纪70年代开始使用数字记录接收仪，采集方法上除继续延用多次覆盖技术外还开发了提高勘探准确性的三维地震勘探技术。在此期间，除扩大了渤海湾油田的储量外，还发现了新疆塔里木的大气田。
现在，采集设备开始采用遥控、遥测、多道（现已发展到千道以上）地震仪。采集方法除采用三维地震及更高覆盖次数观测的方法外还开发了能更好地解决复杂构造等地质问题的高分辨率和横波地震勘探技术。
目前，海洋地震发展也很快，已全部采用非炸药震源进行工作，勘探精度也随着卫星导航系统及一系列新技术的应用而大为提高。
今后，随着高新技术的应用会进一步为地震勘探的发展创造条件，如四维地震勘探技术和开发地震的应用将进一步扩大地震勘探的服务领域，能将以往由于技术所限而遗漏的剩余油气资源开采出来。
中国地震勘探工作虽然比发达国家开始的晚，但经过近20年的不懈努力，地震采集的绝大多数装备不仅能自己制造以满足国内地震勘探的需要，而且还打入了国际市场，中国的地震采集技术水平已跻身国际先进行列。
