沙漠地区地震勘探方法探索

1沙漠丘陵地区地震采集方法探索曹新领，张奋轩(陕西省煤田地质局物探测量队，陕西西安710005)摘要：本文以宁夏某区三维地震勘探为实例，分析了勘探区地震勘探工作的技术难点，提出了解释这些技术难点的技术思路及解决问题的技术措施，对试验中的地震记录进行了充分研究分析，确定了适合勘探区的数据采集方法，获得了信噪比较高的原始资料，圆满完成了地震勘探的各项任务。关键词：三维地震勘探；沙漠丘陵；数据采集；信噪比中图分类号：文献标示码：文章编号：1671-749X（2008）02-收稿日期：2007-10-30作者简介：曹新领（1971-），女，河北沧州人，1996年毕业于中国矿业大学，高级工程师，从事地球物理勘探工作。电话：[phone]研究区第四系广泛发育，经钻孔揭露有三叠系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系。井田主体构造为鸳鸯湖背斜的东翼，井田北部发育有清水营向斜、清水营胡家井背斜，井田北部构造比较复杂；井田南部和东部发育有方家村起伏,构造相对较简单。1地震勘探方法研究1.1技术难点及思路地表条件复杂：地形起伏大,局部有较狭小的冲沟,地表为沙土和部分鹅卵石、碎石掩盖，多被植被覆盖，野外施工难度大。疏松的鹅卵石、碎石对地震反射波有吸收、发散作用，对地震波的能量损失严重。冲沟内有白垩系砾岩（白垩系厚度约6～208.19m）出露，白垩系砾岩对地震波有一定屏蔽作用。区内大部地段无潜水，且第四系和第三系厚度变化较大，激发层位较难确定。煤层埋藏深度变化大，间距小，层数多，厚度变化大，煤层之间的屏蔽作用较强。局部煤层倾角较大，煤层反射波能量发散严重。干扰波强度大，波场波型复杂，资料信噪比较低。通过采集方法的改进，压制强烈的干扰波，提高信噪比，压制干扰波改进记录品质，其技术方法又要经济可取。1.2技术措施利用岩屑录井和低速带调查指导激发层位选择，选择最佳激发层位以达到提高信噪比，压制干扰的目的。用组合爆炸、组合检波技术，寻求压制干扰的方法。用高次覆盖技术，提高信噪比。井田内地层倾角较大，采用下倾放炮上倾接收的采集方法。目的层埋深变化大，西部浅东部深。试验时兼顾深浅层，采用多道数长排列接收，以确定不同地段偏移距大小。对每天的试验记录均利用处理系统现场及时的进行处理分析，对所获记录频带、频谱、干扰波抑制等进行研究，从中找出其规律性。研究沙漠地震资料处理特殊性与对策。精细静校正、线性干扰衰减、面波压制等。1.3试验工作试验工作进行了点试验和段试验。点试验主要进行了激发因素和接收因素试验，其激发因素试验包括：深井激发、浅井组合激发和炸药量试验；接收因素包括：检波器类型（自然频率60HZ、100HZ）、检波器组合个数、检波器组合形式（线性组合、面积组合、组合基距）试验；炮井封孔试验等147个参数，目的是为了了解区内的地震地质条件和有效波、干扰波的发育情况，选择最佳激发、接收因素，以获得信噪比较高的主要煤层反射波，确定完成地质任务采用的基本工作方法及参数。段试验采用宽线观测系统，线距5m，288道（96道×3）接收，道距10m，炮距20m，不对称2排列中间放炮（上倾方向72道接收，下倾方向24道接收）。从而可组成单线24次（处理时可抽为12次叠加）、宽线72次覆盖的时间剖面。1.3.1点试验资料分析从实地踏勘和所获地震记录（图2）上看，由于在本区松散层中无潜水位，地震勘探区干扰波类型比较复杂，受激发岩性（包括深度）制约很大，主要的规则干扰有两类：一类是面波，另一类是浅层多次折射。面波大多分两组，视速度低、主频低为其主要特征，从炮点出发多呈扫帚壮或喇叭状，强度大，几乎占据半张地震记录。浅层多次折射也称折射鸣震，视速度和主频都高于面波，它分布在地震记录上远离炮点段，呈十分明显的不同斜率的线性干扰，可以看出这类干扰随井深加大而减弱或消失，面波也具有如此特征。图2干扰波特征与激发井深关系除规则干扰外，沙漠勘探中主要干扰还有不规则干扰即随机干扰，一类是激发前即已存在的随机干扰，称环境干扰，另一类是与地震波紧密相关的不规则干扰波，即次生干扰。对环境干扰我们在试验中坚持作好警戒工作，防止人员、车辆走动、刮大风不放炮等措施，而次生干扰主要是地震波传播途中遇到地表障碍物或表层岩性的不均体后使之受激形成，区内如沙丘、沟谷等都可能是次生干扰波的因素，次生干扰虽然表现为杂乱，但具有明显方向性。对于上述干扰波的压制，实际工作中我们所采取如下措施。检波器类型试验：60Hz检波器比100Hz检波器所获地震记录信噪比高，反射波能量强（图3）。深井激发试验：从不同试验点采用不同井深分别试验分析，最佳激发层位应为层速度大于1300m/s的层位激发较好，即一般来讲炮孔穿过浅部（深3～4m）硬土砾石层及下部碎石层后，进入第二层胶结层中爆炸，才有可能取得较好记录，最浅井深单井一般不能小于6m（图4）。浅井组合激发试验：可以取得与深井激发相近似的效果，唯主频略有降低(图5)。浅井组合爆炸方式很多，其中以3个×10m、5个×5m浅井组合，井深3～6m为较合理的方式。9.0m6.0m13m3图360Hz与100Hz检波器对比图4浅井组合与深井激发对比记录图5浅井组合形式对比记录药量：单井最佳炸药量2～4Kg，组合浅井每井炸药量1～2Kg，要求高爆速成型炸药。检波器组合形式，通过线性组合、面积组合和点式组合的试验记录对比，各种面积、线性组合记录的信噪比无大的差别，检波器点式组合的记录较差。检波器组合个数：通过4个、8个、16个和24个检波器个数对比试验记录分析，认为检波器组合个数对记录面貌影响不大（图6）。原始单炮记录的提频处理：通过对各试验点原始单炮记录的提频处理，如图7单炮记录滤波前井组合3x10m井组合5x5m井组合9x5m60Hz检波器100Hz检波器井组合5x5m单井16.5m4后对比图，可以看出提频后记录信噪比、分辨率大大提高。图7滤波前后对比记录图6检波器组合个数对比记录图8段试验时间剖面1.3.2段试验资料分析从段试验的时间剖面(图8)上可以看出，发育有3组比较明显的波组：T2波是以2号煤层为主形成的复合波，波形特征突出，易于识别，规律性较强，双相位，视频率约为60Hz，T2波是本区解释构造和煤层的主要反射波。T8波是以8号煤层为主，相邻近煤层为辅形成的复合波，上距T2波约100ms，视频率约为60Hz，在剖面上出现的时间从400～640ms；单相位，波形特征较明显，规律性较强，部分地段能量较弱。T8波是本区解释构造和煤层的辅助反射波。T18波是以18号煤层为主，相邻近煤层为辅形成的复合波，上距T8波约70ms，视频率约为55Hz；由于上部煤层的屏蔽作用，其反射波能量较弱，波形特征变化较大。T18波是本区解释构造和煤层的辅助反射波。2结论本次三维地震勘探采取的技术措施对干扰波的压制起到了明显的作用。本项目在测区东部为较大黄土冲沟，沟深达220m，部分地段基岩出露。针对本区在地表高差较大，且地表条件复杂，本项目施工思路为：寻找最佳激发点及最佳的接收位置，采用不规则的观测系统，并尽量保持覆盖次滤波前滤波后T2T18T8检波器组合数24个检波器组合数8个检波器组合数4个检波器组合数16个5数均匀，取得了很好的地质效果。针对勘探区实际情况，地震资料处理在反复试验测试各参数的同时，着重做好了以下几个环节，一是认真检查野外炮、检点位置,保证准确无误。二是力求精确的静校正计算。三是各种干扰波的去除。四是选择合适的反褶积参数。五是采用速度分析与剩余静校正的多次迭代技术。六是归位正确。从而得到了质量较高可用于资料解释的三维数据体（图9），各种地质构造反映清晰（图10-12）。图9三维数据体图10逆断层的剖面反映图11较大正断层的剖面反映图12小断层的剖面反映沙漠地区地震勘探属地震勘探界的一个难题，由于复杂的表层地质条件，很难得到质量较高的地震反射波，所以历来也被称为地震勘探的禁区。该区为沙土和部分鹅卵石、碎石掩盖，地表高差大，冲沟较狭小且冲沟内有白垩系砾岩出露，激发条件及接收条件都很差。该项目的成功完成，为沙漠地区地震勘探提供了一定的工作经验，充实了沙漠地震勘探技术方法。参考文献：[1]王双明.鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价[M].北京:煤炭工业出版社，1996.[2]王双明，范立民，王国柱.沙漠煤田综合勘探技术在榆神府矿区的应用[J].煤炭工程，2007，（1）：37-39.[3]秦建强，范立民，许建涛.鄂尔多斯盆地沙障图区煤田地质及开发前景[J].煤炭工程，2007，（10）：87-89.[4]张子光唐建益.中日合作煤炭资源勘探新技术[C].西安：西北大出版社，2003.[5]熊煮.复杂地区地震数据处理思路[C].北京:石油工业出版社，2002.[6]张德忠高章伟.地震资料处理技术论文集[M].北京:石油工业出版社，1995.[7]中国煤炭地质总局.煤矿采区三维地震勘探经验交流会论文集[C].徐州：中国矿业大学出版社.2001.[8]唐建益，方正.煤矿采区实用地震勘探技术[M].北京:煤炭工业出版社.1998.