论文部分内容阅读
[摘要]通过对甘肃陇东黄土塬区赤城煤田三维勘探为例， 分析了黄土塬地震勘探的难点。为此，从激发岩性、激发方式、接收方式、观测系统、覆盖次数等方面进行多参数分析，以克服黄土塬区复杂地震地质条件下的技术难点问题。通过实践证明，在一些二维地震勘探的难区，三维地震勘探以合理的激发、接收以及观测系统参数，凭借其庞大的数据量和多方位对比校正，可以取得理想的数据成果。
[关键词]陇东黄土塬区 三维地震勘探 复杂地震地质条件 多参数分析
[中图分类号] P315 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-160-1
0引言
赤城煤田位于鄂尔多斯盆地西缘断褶带的南端东部，地处甘肃、宁夏两省接壤的黄土塬地区，在2009年至2011年期间，曾先后在该区进行了两次二维地震勘探工作，但由于受该区复杂的地表条件限制，测线进黄土塬地段资料信噪比相对较低，目的层连续性一般，制约了该区煤炭勘探开发步伐。为加快煤矿开发步伐，进一步提高勘探控制程度，酒钢集团平凉分公司决定对该区进行首采区三维地震勘探工作。一方面能为矿井开采提供基础的地质资料，另一方面能优化生产矿井采区的设计及规划、合理布置巷道及回采工作面，从而为煤矿生产的高效安全以及提高资源回收率等方面提供科学的地质依据。
1勘探区概况
地形地貌。勘探区地处陇东黄土塬区，地貌主要由黄土塬、黄土宽梁和河谷阶地组成，区内地势南高北低，海拔标高1200～1500m，相对高差200～300m。
勘查区地层。勘查区发育的地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、新近系和第四系，含煤地层位于侏罗系中统延安组。勘探区总体为一北部抬升，向南西倾伏的单斜构造，倾角20°左右。
地震地质条件。勘查区地形起伏剧烈，相对高差大，塬、梁、峁、沟谷发育，且树木茂密，荆棘丛生，交通不便，因此表层地震地质条件差。浅层黄土层和沟谷的冲积物厚薄不等，黄土层中钙质结核多层分布，成孔难度大，激发条件复杂多变，浅层地震地质条件较差。深层煤层与围岩存在较大的波阻抗差异，能形成较强的地震反射波，分析认为深层地震地质条件较好。因此本区应属地震地质条件复杂地区。
2本区地震勘探难点
沟壑纵横的复杂地表条件，不仅施工难度大，而且取得的单跑记录难以识别出有效的目层位，同时也使资料处理的静校正问题难以解决。
浅层地质条件复杂多变，巨厚黄土覆盖的山塬、松散黄土及料浆石堆积的山坡和基岩出露的沟壑造成该区成孔难度大。
黄土疏松，弹性差，速度低，震源激发的高速弹性波与介质的耦合性极差，同时对地震波的吸收衰减极为严重，且多次波等干扰发育，导致激发、接收条件差，被视为地震勘探的难区。
3资料采集方法分析
3.1激发岩性
由于近地表地震地质条件空间结构几何形态的纵横向复杂多变，造成激发岩性的差异对“地震激发子波”的特性有很大差别，从而影响地震记录的“信噪比”和“频宽”。针对本区激发特点，激发岩性主要为黄土塬区的黄土层，黄土边坡区的黄土层或料浆石层，沟谷区的砾石层。
3.2激发方式
黄土层比较松散，抗压能力差，容易使炸药周围的黄土永久变形，不仅造成绝大部分能量消耗在表层，而且在大部分区域的波散、能衰和频衰相当严重。经过大量的对比试验和资料分析，认为只有采取较小药量才能减少爆炸半径，提高激发地震波的频率，而单井难以激发出较强的地震波。因此只有采用多井组合，组合产生一个平面波同时冲击压缩围岩，这样作用面积大，产生的振幅强，从而产生较强能量的地震波。由此可以保证目的层反射波的能量和高频信号。
3.3接收方面
该区黄土层具有很强的衰减与吸收作用，区内资料整体频率相对较低，采用小组合基距无法压制各种干扰波，根据对干扰波的分析，主要需要压制的是波长15～20m的干扰，因此组合基距选用15～20m之间才是合理的。但考虑到该区地形条件复杂，因此采用灵活的检波器组合方法。在地形起伏较大地段检波器堆插，可以起到单炮目的层清晰的效果；在地形相对平缓地段检波器线性组合，组合基距20m，可以明显压制近地表波和次生干扰波。
3.4观测系统
观测系统实际上就是激发点与接收点之间的几何位置关系，炮检点几何关系决定了地震波场激发、接收传播方向、路径。通过以往二维地震勘探成果和本次初步调查，该区地震资料信噪比较低，在这种情况下，尽可能的增加叠加次数是提高信噪比的关键。高叠加次数虽然降低了有效波的分辨率，但是在该类地区只能在保证信噪比的前提下，在后续的资料处理上研究分辨率的提高。
在三维地震数据采集方面，宽方位角三维地震采集资料具有较高的信噪比和分辨率，资料中含有丰富地质信息，在解决各向异性和对研究岩性、地质沉积微相等方面有一定优越性。在复杂构造、地层和岩性圈闭油气藏的勘探领域，宽方位角地震勘探已成为一种行之有效的方法。但宽方位观测需要较高的覆盖次数，总覆盖次数的增高意味着需要投入更多的设备、财力和人力。
4采集参数
通过对以上的应用分析，确定了本区的施工参数如下：
激发因素：端点激发，6井组合，井距5m，井深10m，单井药量2kg（沟谷地段井深 2m以上至基岩面）
接收因素：10个60Hz检波器两串两并线性组合，组合基距20m（在地形起伏大的地段采用蹲点堆插组合）
观测系统参数：10线10炮规则束状观测系统，CDP网格10m×10m，采样率1ms，覆盖次数30次。
5效果分析
采用以上的野外采集方法，进行了本次野外生产，获得了较好的地震资料。从试验线资料处理后获得的叠加时间剖面反映，在浅层、中层、深层分别有多组反射波，反射波连续且能量较强。通过钻孔资料验证，在深层500ms～800ms出现的多组强相位反射波为煤层组的有效波。这证明了野外的施工参数是合理、成功的，适合本区地震地质条件。
6结束语
三维地震勘探是目前比较先进的地质勘探手段，为煤矿采区的开发决策、巷道布置与开拓提供了可靠的地质依据。在一些二维地震勘探的难区，三维地震勘探凭借其庞大的数据量，通过各个方向的校正归位，可以取得理想的数据成果。通过本次黄土塬区三维地震勘探的成功，为进一步开展山地三维地震勘探积累了经验。
参考文献
[1]郝钧等.三维地震勘探技术[M].北京：石油工业出版社，1992.
[2]吕公河等人.黄土塬地区地震勘探采集技术[J]，石油物探，2001（06）.
[关键词]陇东黄土塬区 三维地震勘探 复杂地震地质条件 多参数分析
[中图分类号] P315 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-160-1
0引言
赤城煤田位于鄂尔多斯盆地西缘断褶带的南端东部，地处甘肃、宁夏两省接壤的黄土塬地区，在2009年至2011年期间，曾先后在该区进行了两次二维地震勘探工作，但由于受该区复杂的地表条件限制，测线进黄土塬地段资料信噪比相对较低，目的层连续性一般，制约了该区煤炭勘探开发步伐。为加快煤矿开发步伐，进一步提高勘探控制程度，酒钢集团平凉分公司决定对该区进行首采区三维地震勘探工作。一方面能为矿井开采提供基础的地质资料，另一方面能优化生产矿井采区的设计及规划、合理布置巷道及回采工作面，从而为煤矿生产的高效安全以及提高资源回收率等方面提供科学的地质依据。
1勘探区概况
地形地貌。勘探区地处陇东黄土塬区，地貌主要由黄土塬、黄土宽梁和河谷阶地组成，区内地势南高北低，海拔标高1200～1500m，相对高差200～300m。
勘查区地层。勘查区发育的地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、新近系和第四系，含煤地层位于侏罗系中统延安组。勘探区总体为一北部抬升，向南西倾伏的单斜构造，倾角20°左右。
地震地质条件。勘查区地形起伏剧烈，相对高差大，塬、梁、峁、沟谷发育，且树木茂密，荆棘丛生，交通不便，因此表层地震地质条件差。浅层黄土层和沟谷的冲积物厚薄不等，黄土层中钙质结核多层分布，成孔难度大，激发条件复杂多变，浅层地震地质条件较差。深层煤层与围岩存在较大的波阻抗差异，能形成较强的地震反射波，分析认为深层地震地质条件较好。因此本区应属地震地质条件复杂地区。
2本区地震勘探难点
沟壑纵横的复杂地表条件，不仅施工难度大，而且取得的单跑记录难以识别出有效的目层位，同时也使资料处理的静校正问题难以解决。
浅层地质条件复杂多变，巨厚黄土覆盖的山塬、松散黄土及料浆石堆积的山坡和基岩出露的沟壑造成该区成孔难度大。
黄土疏松，弹性差，速度低，震源激发的高速弹性波与介质的耦合性极差，同时对地震波的吸收衰减极为严重，且多次波等干扰发育，导致激发、接收条件差，被视为地震勘探的难区。
3资料采集方法分析
3.1激发岩性
由于近地表地震地质条件空间结构几何形态的纵横向复杂多变，造成激发岩性的差异对“地震激发子波”的特性有很大差别，从而影响地震记录的“信噪比”和“频宽”。针对本区激发特点，激发岩性主要为黄土塬区的黄土层，黄土边坡区的黄土层或料浆石层，沟谷区的砾石层。
3.2激发方式
黄土层比较松散，抗压能力差，容易使炸药周围的黄土永久变形，不仅造成绝大部分能量消耗在表层，而且在大部分区域的波散、能衰和频衰相当严重。经过大量的对比试验和资料分析，认为只有采取较小药量才能减少爆炸半径，提高激发地震波的频率，而单井难以激发出较强的地震波。因此只有采用多井组合，组合产生一个平面波同时冲击压缩围岩，这样作用面积大，产生的振幅强，从而产生较强能量的地震波。由此可以保证目的层反射波的能量和高频信号。
3.3接收方面
该区黄土层具有很强的衰减与吸收作用，区内资料整体频率相对较低，采用小组合基距无法压制各种干扰波，根据对干扰波的分析，主要需要压制的是波长15～20m的干扰，因此组合基距选用15～20m之间才是合理的。但考虑到该区地形条件复杂，因此采用灵活的检波器组合方法。在地形起伏较大地段检波器堆插，可以起到单炮目的层清晰的效果；在地形相对平缓地段检波器线性组合，组合基距20m，可以明显压制近地表波和次生干扰波。
3.4观测系统
观测系统实际上就是激发点与接收点之间的几何位置关系，炮检点几何关系决定了地震波场激发、接收传播方向、路径。通过以往二维地震勘探成果和本次初步调查，该区地震资料信噪比较低，在这种情况下，尽可能的增加叠加次数是提高信噪比的关键。高叠加次数虽然降低了有效波的分辨率，但是在该类地区只能在保证信噪比的前提下，在后续的资料处理上研究分辨率的提高。
在三维地震数据采集方面，宽方位角三维地震采集资料具有较高的信噪比和分辨率，资料中含有丰富地质信息，在解决各向异性和对研究岩性、地质沉积微相等方面有一定优越性。在复杂构造、地层和岩性圈闭油气藏的勘探领域，宽方位角地震勘探已成为一种行之有效的方法。但宽方位观测需要较高的覆盖次数，总覆盖次数的增高意味着需要投入更多的设备、财力和人力。
4采集参数
通过对以上的应用分析，确定了本区的施工参数如下：
激发因素：端点激发，6井组合，井距5m，井深10m，单井药量2kg（沟谷地段井深 2m以上至基岩面）
接收因素：10个60Hz检波器两串两并线性组合，组合基距20m（在地形起伏大的地段采用蹲点堆插组合）
观测系统参数：10线10炮规则束状观测系统，CDP网格10m×10m，采样率1ms，覆盖次数30次。
5效果分析
采用以上的野外采集方法，进行了本次野外生产，获得了较好的地震资料。从试验线资料处理后获得的叠加时间剖面反映，在浅层、中层、深层分别有多组反射波，反射波连续且能量较强。通过钻孔资料验证，在深层500ms～800ms出现的多组强相位反射波为煤层组的有效波。这证明了野外的施工参数是合理、成功的，适合本区地震地质条件。
6结束语
三维地震勘探是目前比较先进的地质勘探手段，为煤矿采区的开发决策、巷道布置与开拓提供了可靠的地质依据。在一些二维地震勘探的难区，三维地震勘探凭借其庞大的数据量，通过各个方向的校正归位，可以取得理想的数据成果。通过本次黄土塬区三维地震勘探的成功，为进一步开展山地三维地震勘探积累了经验。
参考文献
[1]郝钧等.三维地震勘探技术[M].北京：石油工业出版社，1992.
[2]吕公河等人.黄土塬地区地震勘探采集技术[J]，石油物探，2001（06）.