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[摘 要]三维地震数据采集是三维地震勘探的第一阶段工作，所得到的第一手资料直接影响后续的处理解释结果和精度，关系到地震勘探的成败。而三维地震观测系统的设计是三维地震勘探野外数据采集的关键环节，在不同地形、地表条件下合理选择观测系统是最大限度取好第一手资料的前提。本文基于三维地震观测系统设计基本理论，从基本原则、参数选择出发，在此基础上，以油田某工区为例，在一定程度上讨论了如何根据具体工区设计三维地震观测系统以及束状正交非对称接收观测系统的设计。
[关键词]三维地震 观测系统 炮检距
中图分类号：P111.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0378-01
三维观测系统与二维观测系统最大的不同之处是三维观测系统是多方位的，能够获取多方位信息，从而使解释结果更接近地下的真实情况，要使炮检距基本分布均匀（多个方位上），就必须有较高的覆盖次数，以使远近炮检距基本均匀，从而提高成像结果。三维地震勘探是利用炮点网格激发，检波点网格接收，从而获得地下一定范围内均匀分布的达到一定叠加次数的数据体，以达到控制地下构造形态的勘探方法。所以，地震记录质量的好坏在很大程度上取决于地震数据的采集。而三维地震观测系统的设计是三维地震勘探野外数据采集的关键环节。不同地形、地表条件下合理选择观测系统是最大限度取好第一手资料的前提。本文主要通过对三维观测系统设计原则、设计参数进行分析，结合X工区实际地质情况，设计了该地区三维地震观测系统，并达到了预期效果。
1 观测系统的设计原则
三维地震观测系统的设计要全面考虑地质任务、工区地形地貌、人文条件和所要使用的设备等方面因素，针对具体工区进行合理的设计。不过，观测系统设计遵循如下主要原则：
1.1 在一个炮点道集或一个共CDP道集内应当有均匀分布的地震道。炮检距应当从小到大均匀分布，能够保证同时勘探浅、中、深各个目的层 使观测系统既能保证取得各目的层的有用反射波信息，又能用来进行速度分析。
1.2 在一个CDP道集内各炮检距连线的方位应当尽可能的比较均匀的分布在共中心点的360。方位上。这样一个可以使面元上的地震道是从各个方向入射到这个面元的。
1.3 各地下点的覆盖次数应尽可能相同或相近，在全区范围内分布是均匀的。均匀的覆盖次数是保证反射记录振幅均匀，频率成分均匀的前提条件，从而才能保证地震记录特征稳定，使地震记录特征变化能够与地质变化的因素联系，有利于对复杂地质结构和岩性岩相的研究。
1.4 三维观测系统的设计还受地面条件的制约，因此，在设计前还要对三维施工区进行详细调查。如果地面条件允许，采用规则观测系统；如地面条件受限，采用不规则观测系统。
1.5 三维观测系统还要受到地层倾角、最大炮检距、道距、规则干扰波类型等各种因素的影响。
2 观测系统基本参数的确定
工区的地质、地球物理参数是进行观测系统设计的前提，因此在设计前，应收集并充分了解探区内有关的地质、地球物理参数，如地层、构造、目的层反射时间、最大勘探深度、地层倾角、地层速度及反射波的动力学特征（波传播中的振幅、频率、相位的变化规律）等。观测系统的基本参数主要包括道距、最大炮检距、最小炮检距、检波点线距和覆盖次数等参数，下面具体分析确定各参数的一般原则。
2.1 道距选择
根据采样定理，时间上的采样间隔应满足时问轴上不出现假频的条件。为使道距选择不产生空间假频，要进行一些分析。信号沿测线方向的空间采样间隔要小于或等于视波长的一半。
2.2 检波点线距的选择检波点线距的选择和道距的选择原则是一样的，如垂直检波点线的方向上的倾角与沿着检波线的倾角和最大炮检距的投影长度相近，就应选择与纵向方向道距相同的线距。但是，有时地层的倾向和走向很清楚。一般选择检波点线沿倾向方向排列，因
此，垂直方向上的倾角很小。所以线距也就选得大些，一般取道距的整数倍为线距。具体的工区，要进行分析后具体确定。
2.3 最大炮检距的选择
最大炮检距的决定主要由以下因素确定，即由反射系数、动较拉仲程度等因素所控制，下面分别对各参数进行论述。
（1）反射系数
反射系数随入射角不同而不同。在临界角内，反射系数虽然变化但比较平稳，特别是入射角小时更小些。
（2）目的层的反射界面变化
要考虑最大炮检距对叠加效果是否有利。过大炮检距可能引起叠加效果不佳。
（3）动校正拉伸
在进行水平叠加时，动校正拉伸是不可避免的。动校正拉伸会减低波的频率。要求准均方根速度，最大炮检距越小越好。还要考虑偏移效果的影响。总之，最大炮检距受多种因素制约，要根据实际情况确定。
（4） 最小炮检距选择
根据最浅目的层深度和爆炸产生的干扰波进行选择。在能避开干扰波情况下最小炮检距越小越好。为此要进行干扰波调查。
（5）炮检距及其分布
炮检距的分布对于三维地震的成败至关重要，炮检距分布不均，会引起倾斜信号、震源噪声甚至一次波发生混叠，严重时会使速度分析失败。另外，炮检距的分布与覆盖次数有很大关系，覆盖次数低，炮检距分布差，覆盖次数增加，炮检距分布就随着改善。方位角分布差，会产生静校正耦合问题，不能检测与方位有关的变化；良好的方位角分布，能保证面元周围所有角度的信息都参与叠加。
（6）覆盖次数
三维地震地下反射点的覆盖次数是纵测线方向覆盖次数与横测线方向覆盖次数的乘积。覆盖次数的高低决定叠加地震记录道的信噪比，因此它与压制干扰波和随机噪声有密切关系，同时也和速度分析和计算静校正量有关。
关于于压制随机干扰，设覆盖次数为n，对压制随机干扰来说，按照统计效应可提高信噪比√n倍。因此和二维地震勘探一样，从统计效应来说，覆盖次数越多越好。
关于压制规则干扰波，用多次覆盖压制的规则干扰波有多次反射波，海上各种强规则干扰波等。多次波的压制是靠多次反射波与一次反射波在叠加时所使用速度差异造成的时差，一般用剩余时差系数q表示：
q=1/2to（1/Vm2-1/V2）1/2
式中：Vm 一多次波所用的速度；v—一次波所用的速度。v 是产生多次波那层的速度，一般比v小，但在浅层倾角较大，深层为水平层的条件下产生多次波，则v 可接近v，使q值小。这时就不能达到压制多次波的目的。
一般来说，压制多次波需要较高的覆盖次数和较大的炮检距。为了压制其他规则干扰波，常用叠前的共炮点和共接收点道集进行两步二维滤波。
3 实际应用
通过严格的采集实践，单炮资料有效反射的频宽达到0～160 Hz，信噪比也明显提高。河滩
区单炮记录的主频达到80 Hz，以往相应区域资料多次波干扰严重，信噪比和分辨率均很低下。
剖面缺口消灭了，80 ms以下成像清晰，不整合面连续，能可靠追踪，其下各反射波组特征明
显，层间反射丰富，浅、深目的层反射的信噪比、分辨率显著提高，断层、断点清晰，剖面视频率达到了60 Hz，比以往二维剖面有实质的进步，勘探结果完全达到了地质目的。
4 结论
（1） 观测系统设计应根据工区的实际地质条件情况来确定设计参数。
（2）三维勘探将逐渐迈向全采样，高分辨率勘探。为了提高数据处理效果，要求面元内炮检关系。具有宽方位、高覆盖次数、方位角～偏移距均匀分布的观测系统。
（3） 观测系统设计完成后，可以通过覆盖次数、方位角和炮检距分布来评价观测系统。一个观测系统的好坏主要看该观测系统的覆盖次数、方位角和炮检距分布是否均匀。
参考文献
[1] 尹成等.基于地球物理目标参数的三维观测系统优化设计[J].石油物探，2006，45（1）：75-78.
[关键词]三维地震 观测系统 炮检距
中图分类号：P111.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0378-01
三维观测系统与二维观测系统最大的不同之处是三维观测系统是多方位的，能够获取多方位信息，从而使解释结果更接近地下的真实情况，要使炮检距基本分布均匀（多个方位上），就必须有较高的覆盖次数，以使远近炮检距基本均匀，从而提高成像结果。三维地震勘探是利用炮点网格激发，检波点网格接收，从而获得地下一定范围内均匀分布的达到一定叠加次数的数据体，以达到控制地下构造形态的勘探方法。所以，地震记录质量的好坏在很大程度上取决于地震数据的采集。而三维地震观测系统的设计是三维地震勘探野外数据采集的关键环节。不同地形、地表条件下合理选择观测系统是最大限度取好第一手资料的前提。本文主要通过对三维观测系统设计原则、设计参数进行分析，结合X工区实际地质情况，设计了该地区三维地震观测系统，并达到了预期效果。
1 观测系统的设计原则
三维地震观测系统的设计要全面考虑地质任务、工区地形地貌、人文条件和所要使用的设备等方面因素，针对具体工区进行合理的设计。不过，观测系统设计遵循如下主要原则：
1.1 在一个炮点道集或一个共CDP道集内应当有均匀分布的地震道。炮检距应当从小到大均匀分布，能够保证同时勘探浅、中、深各个目的层 使观测系统既能保证取得各目的层的有用反射波信息，又能用来进行速度分析。
1.2 在一个CDP道集内各炮检距连线的方位应当尽可能的比较均匀的分布在共中心点的360。方位上。这样一个可以使面元上的地震道是从各个方向入射到这个面元的。
1.3 各地下点的覆盖次数应尽可能相同或相近，在全区范围内分布是均匀的。均匀的覆盖次数是保证反射记录振幅均匀，频率成分均匀的前提条件，从而才能保证地震记录特征稳定，使地震记录特征变化能够与地质变化的因素联系，有利于对复杂地质结构和岩性岩相的研究。
1.4 三维观测系统的设计还受地面条件的制约，因此，在设计前还要对三维施工区进行详细调查。如果地面条件允许，采用规则观测系统；如地面条件受限，采用不规则观测系统。
1.5 三维观测系统还要受到地层倾角、最大炮检距、道距、规则干扰波类型等各种因素的影响。
2 观测系统基本参数的确定
工区的地质、地球物理参数是进行观测系统设计的前提，因此在设计前，应收集并充分了解探区内有关的地质、地球物理参数，如地层、构造、目的层反射时间、最大勘探深度、地层倾角、地层速度及反射波的动力学特征（波传播中的振幅、频率、相位的变化规律）等。观测系统的基本参数主要包括道距、最大炮检距、最小炮检距、检波点线距和覆盖次数等参数，下面具体分析确定各参数的一般原则。
2.1 道距选择
根据采样定理，时间上的采样间隔应满足时问轴上不出现假频的条件。为使道距选择不产生空间假频，要进行一些分析。信号沿测线方向的空间采样间隔要小于或等于视波长的一半。
2.2 检波点线距的选择检波点线距的选择和道距的选择原则是一样的，如垂直检波点线的方向上的倾角与沿着检波线的倾角和最大炮检距的投影长度相近，就应选择与纵向方向道距相同的线距。但是，有时地层的倾向和走向很清楚。一般选择检波点线沿倾向方向排列，因
此，垂直方向上的倾角很小。所以线距也就选得大些，一般取道距的整数倍为线距。具体的工区，要进行分析后具体确定。
2.3 最大炮检距的选择
最大炮检距的决定主要由以下因素确定，即由反射系数、动较拉仲程度等因素所控制，下面分别对各参数进行论述。
（1）反射系数
反射系数随入射角不同而不同。在临界角内，反射系数虽然变化但比较平稳，特别是入射角小时更小些。
（2）目的层的反射界面变化
要考虑最大炮检距对叠加效果是否有利。过大炮检距可能引起叠加效果不佳。
（3）动校正拉伸
在进行水平叠加时，动校正拉伸是不可避免的。动校正拉伸会减低波的频率。要求准均方根速度，最大炮检距越小越好。还要考虑偏移效果的影响。总之，最大炮检距受多种因素制约，要根据实际情况确定。
（4） 最小炮检距选择
根据最浅目的层深度和爆炸产生的干扰波进行选择。在能避开干扰波情况下最小炮检距越小越好。为此要进行干扰波调查。
（5）炮检距及其分布
炮检距的分布对于三维地震的成败至关重要，炮检距分布不均，会引起倾斜信号、震源噪声甚至一次波发生混叠，严重时会使速度分析失败。另外，炮检距的分布与覆盖次数有很大关系，覆盖次数低，炮检距分布差，覆盖次数增加，炮检距分布就随着改善。方位角分布差，会产生静校正耦合问题，不能检测与方位有关的变化；良好的方位角分布，能保证面元周围所有角度的信息都参与叠加。
（6）覆盖次数
三维地震地下反射点的覆盖次数是纵测线方向覆盖次数与横测线方向覆盖次数的乘积。覆盖次数的高低决定叠加地震记录道的信噪比，因此它与压制干扰波和随机噪声有密切关系，同时也和速度分析和计算静校正量有关。
关于于压制随机干扰，设覆盖次数为n，对压制随机干扰来说，按照统计效应可提高信噪比√n倍。因此和二维地震勘探一样，从统计效应来说，覆盖次数越多越好。
关于压制规则干扰波，用多次覆盖压制的规则干扰波有多次反射波，海上各种强规则干扰波等。多次波的压制是靠多次反射波与一次反射波在叠加时所使用速度差异造成的时差，一般用剩余时差系数q表示：
q=1/2to（1/Vm2-1/V2）1/2
式中：Vm 一多次波所用的速度；v—一次波所用的速度。v 是产生多次波那层的速度，一般比v小，但在浅层倾角较大，深层为水平层的条件下产生多次波，则v 可接近v，使q值小。这时就不能达到压制多次波的目的。
一般来说，压制多次波需要较高的覆盖次数和较大的炮检距。为了压制其他规则干扰波，常用叠前的共炮点和共接收点道集进行两步二维滤波。
3 实际应用
通过严格的采集实践，单炮资料有效反射的频宽达到0～160 Hz，信噪比也明显提高。河滩
区单炮记录的主频达到80 Hz，以往相应区域资料多次波干扰严重，信噪比和分辨率均很低下。
剖面缺口消灭了，80 ms以下成像清晰，不整合面连续，能可靠追踪，其下各反射波组特征明
显，层间反射丰富，浅、深目的层反射的信噪比、分辨率显著提高，断层、断点清晰，剖面视频率达到了60 Hz，比以往二维剖面有实质的进步，勘探结果完全达到了地质目的。
4 结论
（1） 观测系统设计应根据工区的实际地质条件情况来确定设计参数。
（2）三维勘探将逐渐迈向全采样，高分辨率勘探。为了提高数据处理效果，要求面元内炮检关系。具有宽方位、高覆盖次数、方位角～偏移距均匀分布的观测系统。
（3） 观测系统设计完成后，可以通过覆盖次数、方位角和炮检距分布来评价观测系统。一个观测系统的好坏主要看该观测系统的覆盖次数、方位角和炮检距分布是否均匀。
参考文献
[1] 尹成等.基于地球物理目标参数的三维观测系统优化设计[J].石油物探，2006，45（1）：75-78.