《高精度三維地震采集設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

《高精度三維地震采集設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》

編制說(shuō)明

2023年11月

《高精度三維地震采集設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明

一、標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性

本世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)油氣資源勘探東部轉(zhuǎn)向殘留隱蔽油氣藏和海上深水深層油氣資源，

西部邁開(kāi)大步向深層海相和盆地邊緣山前帶等復(fù)雜地區(qū)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，地震勘探面臨復(fù)雜的地

震地質(zhì)條件，呈現(xiàn)低信噪比、低分辨率和低照明度的“三低”特征，極大地挑戰(zhàn)現(xiàn)有勘探

理論方法極限。與醫(yī)學(xué)CT的360度照射/接收不同，給地球做CT的地震勘探只能在地面有限

范圍激發(fā)/接收，其最大缺陷是看得清大部分平緩地層，但看不清陡傾角構(gòu)和隱蔽儲(chǔ)層。

因此，針對(duì)上述復(fù)雜地區(qū)，傳統(tǒng)三維地震勘探技術(shù)面臨“看不清”、“探不準(zhǔn)”和“盲目

性”的發(fā)展困境。

數(shù)據(jù)采集是地震勘探的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，經(jīng)歷了從常規(guī)三維到高密度三維，目前進(jìn)入

“兩寬（寬頻、寬方位）一高（高密度）”時(shí)代，引領(lǐng)勘探地震學(xué)技術(shù)發(fā)展。然而，多年

來(lái)的地震勘探實(shí)踐表明，“兩寬一高”地震采集模式由于基于平緩層狀介質(zhì)地震波傳播理

論，地面采集設(shè)計(jì)無(wú)法深入地下確保深部目標(biāo)的有效照明，采集參數(shù)設(shè)計(jì)主要依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)，

采集系統(tǒng)缺乏整體性能評(píng)價(jià)，與后續(xù)地震成像系統(tǒng)脫節(jié)。普遍認(rèn)為地震激發(fā)-接收布設(shè)臺(tái)

陣越寬越密就越好，導(dǎo)致采集實(shí)施成本過(guò)高、效率低，投入產(chǎn)出比較低，總之，常規(guī)“兩

寬一高”地震采集技術(shù)缺乏有效的理論支撐，深部目標(biāo)缺乏有效的分辨分析手段，長(zhǎng)期面

臨在哪采和采多少的科技難題。

本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)依托863主題項(xiàng)目《現(xiàn)代三維地震觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)及軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)》，

創(chuàng)新性提出了地下復(fù)雜構(gòu)造波動(dòng)方程延拓地震采集理論方法，將地面觀測(cè)臺(tái)陣向下數(shù)值延

拓至地質(zhì)目標(biāo)處進(jìn)行激發(fā)排列與接收排列的共聚焦成像分辨分析，建立了地震采集系統(tǒng)與

成像系統(tǒng)之間的理論聯(lián)系，據(jù)此定義了采集系統(tǒng)的成像分辨率和成像清晰度，為地下復(fù)雜

構(gòu)造介質(zhì)“兩寬一高”高精度三維地震采集提供理論支撐。在此基礎(chǔ)上，研發(fā)了根據(jù)地表

和地下地質(zhì)條件，優(yōu)化臺(tái)陣布設(shè)和采集密度、強(qiáng)化目標(biāo)定向探測(cè)的高精度地震采集技術(shù)體

系。生產(chǎn)實(shí)踐表明，采集參數(shù)具有臨界值，并非越寬越密就越好，理論支撐了“兩寬一高”

參數(shù)定量分析，為低成本高質(zhì)量采集奠定基礎(chǔ)?；趶?fù)雜構(gòu)造介質(zhì)波動(dòng)方程延拓的地震采

集設(shè)計(jì)理論方法，突破了傳統(tǒng)三維地震采集設(shè)計(jì)基于平緩層狀介質(zhì)的理論局限性，實(shí)現(xiàn)了

從地表臺(tái)陣的均勻布設(shè)到地下目標(biāo)的均勻照射，支撐“兩寬一高”采集從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到高精

度設(shè)計(jì)的跨越。

2

本標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)于勘探地球物理領(lǐng)域，目前實(shí)施的關(guān)于地震數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)有SY/T7614-

2021海底節(jié)點(diǎn)地震資料采集技術(shù)規(guī)程、SY/T5454-2017井中地震資料采集技術(shù)規(guī)程、

NB/T10010-2014煤層氣地震勘探資料采集規(guī)范、SY5391-1991【現(xiàn)行】DSC地震數(shù)據(jù)采

集站等均未涉及“兩寬一高”高精度三維地震采集設(shè)計(jì)問(wèn)題，目前國(guó)外也未見(jiàn)相關(guān)行業(yè)標(biāo)

準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范的報(bào)道。為了規(guī)范“兩寬一高”高精度三維地震采集設(shè)計(jì)的技術(shù)規(guī)程、技術(shù)

要求和精度指標(biāo)，特制定該標(biāo)準(zhǔn)，有力促進(jìn)三維高精度地震采集技術(shù)在我國(guó)東部斷陷盆地

油氣勘探、西部高陡構(gòu)造油氣勘探、以及煤田及煤層氣地球物理勘探的推廣應(yīng)用。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則及依據(jù)

1.按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起

草規(guī)則》要求進(jìn)行編寫(xiě)。

2.參照相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過(guò)程中著重考慮了科學(xué)性、適用性和可

操作性。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析

2009年在濮城-衛(wèi)城-馬寨地區(qū)進(jìn)行高精度三維地震資料重新采集工作，期望通過(guò)

采用新的勘探技術(shù)改善本區(qū)地震資料品質(zhì)，進(jìn)一步落實(shí)該區(qū)復(fù)雜斷塊群的構(gòu)造格局及

小斷塊圈閉，滿足儲(chǔ)層預(yù)測(cè)需要，為加快該區(qū)油氣勘探做好準(zhǔn)備。

按照地質(zhì)設(shè)計(jì)要求，勘探目標(biāo)分布在1.3-3.0s范圍。經(jīng)計(jì)算，2.3s以上達(dá)到15m

縱向分辨能力，有效反射最高頻率要達(dá)到60Hz以上；2.3s-3.0s達(dá)到30m縱向分辨能力，

有效反射最高頻率要達(dá)到35Hz以上?；谝陨系刭|(zhì)模型進(jìn)行相關(guān)參數(shù)論證，并結(jié)合馬

廠勘探的成功經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)常規(guī)三維觀測(cè)系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)，并借鑒馬廠采集成功經(jīng)驗(yàn)，最

終確定主要的三維觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)如下：面元尺寸為25m×25m，最大炮檢距3500m左右

（3000-4000m），覆蓋次數(shù)為25m×25m面元40×10次較合適。根據(jù)參數(shù)論證結(jié)果提出

以下三套采集方案：32線5炮、32線10炮、16線10炮均能滿足參數(shù)設(shè)計(jì)要求。其中方

案1為馬廠采用的觀測(cè)系統(tǒng)。另外把濮衛(wèi)文北過(guò)去應(yīng)用的觀測(cè)系統(tǒng)8線12炮作為方案四

進(jìn)行對(duì)比，作為參考。在地震勘探技術(shù)設(shè)計(jì)階段，根據(jù)地質(zhì)任務(wù)要求，結(jié)合地下速度

模型，針對(duì)以上參數(shù)設(shè)計(jì)所提出的觀測(cè)系統(tǒng)預(yù)案，應(yīng)用高精度三維地震觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分析評(píng)價(jià)技術(shù)軟件，分析優(yōu)化選擇觀測(cè)系統(tǒng)。具體參數(shù)如表1所示：

3

表1觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)表

工區(qū)濮衛(wèi)文北

方案號(hào)方案1方案2方案3方案4

接收道距(m)50502550

接收線距(m)50100200150

接收線數(shù)(m)3232168

單線道數(shù)128128256128

接收道數(shù)4096409640961024

激發(fā)點(diǎn)距(m)80808050

激發(fā)線距(m)808080200

束間距(m)400800800600

最大炮檢距3309373536903274

排列片橫縱比0.250.490.470.18

觀測(cè)系統(tǒng)32L5S32L×10S16L×10S8L×12S

面元尺寸25m×25m25m×25m25m×25m25m×25m

覆蓋次數(shù)40040040064

（40×10）（40×10）（40×10）(16×4)

三維觀測(cè)系統(tǒng)聚焦分辨率和聚焦清晰度分析方法，采用波動(dòng)方程理論，依據(jù)地下

速度模型、由觀測(cè)系統(tǒng)得到SPS數(shù)據(jù)，計(jì)算出三維地震觀測(cè)系統(tǒng)的檢波點(diǎn)聚焦屬性、

震源點(diǎn)聚焦屬性及炮檢點(diǎn)聚焦屬性，對(duì)整個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)的聚焦分辨率、聚焦清晰度以及

AVP屬性進(jìn)行定量、定性分析。

觀測(cè)系統(tǒng)聚焦清晰度的概念是應(yīng)用觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行滿覆蓋施工后，滿覆蓋區(qū)（大體

指偏移孔徑覆蓋范圍）所有物理點(diǎn)進(jìn)行共聚焦運(yùn)算，聚焦后主瓣能量和總能量的比值。

按方向切片后還可以細(xì)分為縱、橫聚焦清晰度。聚焦清晰度越高，潛在分辨率實(shí)現(xiàn)程

度越高。

應(yīng)用軟件分別對(duì)表1中4個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)，對(duì)勘探最深目的層為3873M深度的聚焦性能

分析如圖1，定量分析結(jié)果如表2、3所示：

4

圖1四個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)聚焦性能分析成像圖

表2四個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)聚焦清晰度定量分析

方案方案1方案2方案3方案4

號(hào)

聚焦度：58.57%聚焦度：47.00%聚焦度：49.63%聚焦度：9.52%

炮點(diǎn)

x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：

聚焦

82.43%83.89%83.88%39.74%

清晰

y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：

度

71.06%56.03%59.16%23.96%

聚焦度：61.18%聚焦度：53.25%聚焦度：36.13%聚焦度：22.94%

檢波

x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：

點(diǎn)聚

90.58%91.38%91.36%91.91%

焦清

y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：

晰度

67.54%58.28%39.55%24.96%

聚焦度：58.19%聚焦度：51.49%聚焦度：49.19%聚焦度：16.89%

炮檢

x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：x方向聚焦度：

點(diǎn)聚

88.26%89.25%89.24%68.95%

焦清

y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：y方向聚焦度：

晰度

69.33%54.34%51.76%24.50%

聚焦分辨率分析顯示：炮檢點(diǎn)聚焦分辨率分析方案2、方案3最好，方案1次之，

方案4最差，而且在X方向上聚焦分辨率相近，在Y方向上方案1、方案4差，分析結(jié)論

是方案1和方案4橫向排列長(zhǎng)度不夠長(zhǎng)引起的。

聚焦清晰度分析顯示：對(duì)炮檢點(diǎn)聚焦清晰度分析，方案1優(yōu)，方案2次之，方案3

和方案4最差。

綜合聚焦分辨率和聚焦清晰度分析，方案1、方案2均優(yōu)，能達(dá)到改善地震資料分

5

辨率和偏移成像精度的目的，方案三次之、方案四最差。

結(jié)論：為了改善構(gòu)造成像精度、改善巖性分析效果、提高綜合勘探效果，削弱觀

測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的采集腳印干擾信息，優(yōu)化提高觀測(cè)系統(tǒng)資料偏移成像效果和分辨率，通

過(guò)對(duì)濮衛(wèi)文北三維觀測(cè)系統(tǒng)均勻性、觀測(cè)系統(tǒng)采集腳印以觀測(cè)系統(tǒng)聚焦性能進(jìn)行綜合

分析顯示，方案2最優(yōu)，方案1次之，方案3再次，方案4最差。最終選擇方案2應(yīng)用生

產(chǎn)。

四、項(xiàng)目背景及工作情況

（一）任務(wù)來(lái)源

根據(jù)《中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》的有關(guān)規(guī)定，經(jīng)中

國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)及相關(guān)專(zhuān)家技術(shù)審核，由中國(guó)石油大學(xué)（華東）制定

《高精度三維地震采集設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目計(jì)劃編號(hào)C12023455。

（二）標(biāo)準(zhǔn)起草單位

本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草單位是中國(guó)石油大學(xué)（華東），中國(guó)石油天然氣股份有限公司大港

油田分公司，中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司，中海油研究總院有限責(zé)任

公司，中石化石油工程地球物理有限公司華北分公司，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所。

（三）標(biāo)準(zhǔn)研制過(guò)程及相關(guān)工作計(jì)劃

2023年6-9月，廣泛收集、整理高精度三維地震采集規(guī)范國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)

行調(diào)研工作，初步擬定方案，完成準(zhǔn)備工作。

2023年10-11月，依據(jù)GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第一部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編

寫(xiě)規(guī)則》、GB20001.4-2015《標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)規(guī)則第4部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)

通知公示后，編寫(xiě)人員根據(jù)工作計(jì)劃分工和編寫(xiě)要求開(kāi)展了相關(guān)工作。在標(biāo)準(zhǔn)起草期間，

編制小組主編單位及參編單位組織了數(shù)次內(nèi)部研討會(huì)，經(jīng)過(guò)多次修改，于2023年12月上旬

完成了標(biāo)準(zhǔn)初稿及編制說(shuō)明的撰寫(xiě)?作。完成了本標(biāo)準(zhǔn)的征求意見(jiàn)稿及標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明。

2023年12月向業(yè)界數(shù)十家單位的專(zhuān)家發(fā)送《征求意見(jiàn)稿》，匯總各方意見(jiàn)并對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)

進(jìn)行修改，完成了本標(biāo)準(zhǔn)的送審稿。

計(jì)劃2024年1月，對(duì)送審稿的審查意見(jiàn)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充和數(shù)據(jù)、資料的補(bǔ)充，進(jìn)一步修

訂并完善了送審稿。

計(jì)劃2024年2月，根據(jù)評(píng)審會(huì)議評(píng)審委員會(huì)成員的審查意見(jiàn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本的格式進(jìn)行

修訂，完成了標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿。

6

五、標(biāo)準(zhǔn)制定的基本原則

標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程中，遵循了以下基本原則：

1)標(biāo)準(zhǔn)需要具有行業(yè)特點(diǎn)，指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的分析方法要積極參照采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行

業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2)標(biāo)準(zhǔn)能夠體現(xiàn)出產(chǎn)品的具有關(guān)鍵共性的技術(shù)要素。

3)標(biāo)準(zhǔn)能夠?yàn)楫a(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、改進(jìn)指出明確的方向。

4)標(biāo)準(zhǔn)需要具有科學(xué)性、先進(jìn)性和可操作性。

5)要能夠結(jié)合行業(yè)實(shí)際情況和產(chǎn)品特點(diǎn)。

6)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)協(xié)調(diào)一致。

7)促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步。

六、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本規(guī)范規(guī)定了高精度三維地震采集的技術(shù)規(guī)程、技術(shù)要求和精度指標(biāo)。為了規(guī)范“兩

寬一高”高精度三維地震采集設(shè)計(jì)的技術(shù)規(guī)程、技術(shù)要求和精度指標(biāo)，特制定該標(biāo)準(zhǔn)，有

力促進(jìn)三維高精度地震采集技術(shù)在我國(guó)東部斷陷盆地油氣勘探、西部高陡構(gòu)造油氣勘探、

以及煤田及煤層氣地球物理勘探的推廣應(yīng)用。高精度三維地震采集設(shè)計(jì)是一種基于復(fù)雜介

質(zhì)模型波動(dòng)方程延拓的地震采集設(shè)計(jì)方法，從三個(gè)方面定義了采集系統(tǒng)的成像分辨特性：

（1）“寬頻”控制采集系統(tǒng)對(duì)地下速度變化的感應(yīng)能力，（2）“寬方位”控制采集系統(tǒng)

的成像分辨率，（3）“高密度”控制采集系統(tǒng)的成像清晰度。高精度三維地震采集設(shè)計(jì)

的目標(biāo)是解決地震采集的實(shí)效分析評(píng)價(jià)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)“兩寬一高”布設(shè)臺(tái)陣采集效能的解

析，優(yōu)化建立“兩寬一高”采集參數(shù)與采集成本的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)化模型，為低成本高質(zhì)量采

集奠定技術(shù)基礎(chǔ)。本規(guī)范擬制訂的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成由以下五個(gè)部分組成：（1）適用范圍、規(guī)范

性引用文件、術(shù)語(yǔ)和定義，（2）三維速度建模與采集系統(tǒng)波動(dòng)方程延拓，（3）“寬方位”

與采集系統(tǒng)成像分辨率設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及技術(shù)規(guī)程，（4）“高密度”與采集系統(tǒng)成像清晰度設(shè)

計(jì)準(zhǔn)則及技術(shù)規(guī)程，（5）“兩寬一高”三維地震采集系統(tǒng)的整體性能評(píng)價(jià)。

七、與有關(guān)法律法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

遵守和符合相關(guān)法律法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求。規(guī)范性引