巨厚礫石層覆蓋區(qū)三維地震勘探技術(shù)

煤炭科學(xué)研究總院西安研究院 鄒云超

巨厚礫石層覆蓋區(qū)三維地震勘探技術(shù)

煤炭科學(xué)研究總院西安研究院 鄒云超

厚礫石層對(duì)地震波的強(qiáng)吸收作用嚴(yán)重影響地震勘探的成果質(zhì)量,為了獲得高品質(zhì)的地震資料,厚礫石地區(qū)地震勘探必須從采集、處理、解釋等各個(gè)環(huán)節(jié)采取有效的針對(duì)性措施。結(jié)合在FZ礦的實(shí)際應(yīng)用,本文針對(duì)厚礫石層地區(qū)地震資料的特點(diǎn)及地質(zhì)目標(biāo),通過(guò)有效的技術(shù)方法和手段,形成了一套適用于厚礫石層區(qū)的三維地震勘探特色技術(shù),獲得了信噪比、分辯率較高的成果資料。

礫石三維地震可控震源

FZ礦深部勘探區(qū)是典型的礫石覆蓋地區(qū)(圖1)。鉆孔揭露,本區(qū)發(fā)育地層從老到新為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組,石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組,二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組、新近系和第四系。淺層巖性為第三、四系洪積物,除地表有薄層黃土外,下部多為流砂、厚礫石層,且固結(jié)差,較為松散,厚礫石、流砂對(duì)地震波的強(qiáng)吸收作用,使接收到的地震信號(hào)能量弱,信噪比低。另外,勘探區(qū)內(nèi)公路網(wǎng)發(fā)達(dá)、村莊密集。這也給施工帶來(lái)了較大的困難?？碧絽^(qū)含可采煤層一層,主要受北東向區(qū)域大斷層、北西向斷層控制,為傾角17°左右的單斜構(gòu)造,受斷層影響目的層埋深約450～900m。

圖1 勘探區(qū)地表

一、資料采集方法

(1)勘探區(qū)成孔困難,且吸收本區(qū)原二維地震時(shí)的教訓(xùn),本次采用美國(guó)產(chǎn)M27型可控震源激發(fā),以確保工程質(zhì)量、降低勘探成本。

(2)由于地震勘探的后續(xù)工作中,地震波的接收和一系列的資料處理都依賴(lài)于地震波激發(fā)品質(zhì)的高低。因此,地震波的激發(fā)就顯得尤為重要[1]。經(jīng)過(guò)充分的試驗(yàn),可控震源激發(fā)參數(shù)為:在農(nóng)田區(qū),掃描頻率20～104Hz,震動(dòng)臺(tái)數(shù)2臺(tái),震動(dòng)次數(shù)3次,掃描長(zhǎng)度12s,驅(qū)動(dòng)電平75%;在礫石區(qū),掃描頻率20～104Hz,震動(dòng)臺(tái)數(shù)2臺(tái),震動(dòng)次數(shù)4次,掃描長(zhǎng)度12s,驅(qū)動(dòng)電平80%。

(3)為了壓制干擾,但又不降低資料分辨率,接收采用主頻為60Hz的檢波器,檢波器組合為2串2并堆放。

(4)從試驗(yàn)記錄上看,公路上川流不息的車(chē)輛對(duì)記錄影響較大,故在公路附近施工時(shí),加強(qiáng)警戒、在保證目的層反射波不產(chǎn)生畸變的前提下加大接收排列并適當(dāng)增加炮點(diǎn),使獲得更多的有效資料。

勘探區(qū)采用的觀(guān)測(cè)系統(tǒng)及其參數(shù)為:束狀觀(guān)測(cè)系統(tǒng),10線(xiàn)8炮制,每束重復(fù)5條測(cè)線(xiàn);

840道(84道/線(xiàn)×10線(xiàn))接收;接收線(xiàn)距40m;接收道距20m;橫向炮距20m;縱向炮距120m;地面采樣間隔20m×40m;面元網(wǎng)格10m×10m;疊加次數(shù)28次(縱向7次×橫向4次);中間點(diǎn)激發(fā);束距:200m。

二、資料處理技術(shù)

對(duì)FZ礦探區(qū)而言,要求地震資料具有高信噪比和高分辯率。而最終地震資料分辨率同時(shí)取決于采集因素和處理因素[2]。因此,把提高資料空間位置的準(zhǔn)確性,壓制干擾波,突出有效波,作為高精度處理的關(guān)鍵。在地震資料處理中,著重解決以下幾個(gè)問(wèn)題:

(1)厚礫石層對(duì)地震波的強(qiáng)吸收作用使得地震信號(hào)能量相對(duì)較弱,給初至的拾取造成一定難度。進(jìn)行精細(xì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與手工交互拾取初至的工作,最大限度地獲取有效信息。

(2)考慮工區(qū)內(nèi)遍布采石場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中形成的深坑造成的頻繁的地表起伏、低降速帶影響,要做好本區(qū)靜校正工作。在精細(xì)拾取初至?xí)r間的基礎(chǔ)上,對(duì)比折射靜校方法和層析反演靜校正方法(圖2、圖3、圖4),通過(guò)測(cè)試,用層析反演靜校正對(duì)原始地震記錄進(jìn)行了野外一次靜校正。

圖2 折射靜校正后的初疊剖面

圖3 層析反演靜校正后的初疊剖面

(3)本區(qū)構(gòu)造相對(duì)比較復(fù)雜,偏移工作至關(guān)重要。偏移有很多方法,經(jīng)過(guò)對(duì)比后決定選擇有限差分偏移方法。首先用人工剔除奇異值,采用機(jī)器平滑;其次對(duì)速度的百分比進(jìn)行偏移試驗(yàn)。經(jīng)對(duì)比,最終認(rèn)定90%偏移效果較好。

圖4 FZ礦偏移時(shí)間剖面

三、資料解釋技術(shù)

本區(qū)資料比較復(fù)雜,“去偽存真、去粗取精”是貫穿本區(qū)資料采集、處理、解釋過(guò)程的主導(dǎo)思想。這個(gè)思路在資料解釋的過(guò)程中尤為重要。

使用交互解釋工作站是處理大量3D數(shù)據(jù)體的一個(gè)普遍方式。交互環(huán)境也能提供改善解釋的能力,能實(shí)現(xiàn)層位拉平、標(biāo)準(zhǔn)層位與斷層的相互關(guān)系和一些增強(qiáng)數(shù)據(jù)中的某些特征的圖象處理工具[3]。

以三維偏移數(shù)據(jù)體為基礎(chǔ),交互解釋工作站為橋梁,同時(shí)考慮以往地質(zhì)資料揭示的地質(zhì)規(guī)律,結(jié)合煤層的層數(shù)、厚度與間距等組合特征,綜合利用地質(zhì)、測(cè)井、地震等多種信息,從宏觀(guān)地質(zhì)規(guī)律把握最終成果的精度和可靠性。

四、效果分析

在處理中,我們堅(jiān)持“三高”的處理原則,使得剖面的信噪比和分辨率較高,波組特征明顯,斷點(diǎn)清晰可靠,全區(qū)基本能較好地追蹤目的層,解釋出勘探區(qū)內(nèi)煤層落差大于5m的斷層9條,其中6條斷層為修正勘探前已知的斷層。圖5中紅色斷層為修正的斷層,綠色斷層為新發(fā)現(xiàn)的斷層。

圖5 FZ礦構(gòu)造略圖

五、結(jié)束語(yǔ)

本文在分析FZ礦礫石區(qū)地震資料特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,有針對(duì)性地研究了該區(qū)地震資料采集、處理、解釋方法,這些方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果,同時(shí),該方法對(duì)其他類(lèi)似地震地質(zhì)條件的地區(qū)也同樣適用。

[1]宋玉龍著.地震勘探采集手冊(cè).濟(jì)南:山東省地圖出版社,2004,10

[2]楊汝超,王曉華等.如何制定高分辨率地震勘探中的技術(shù)指標(biāo),石油物探,2001,40(1),121-126

[3]渥·伊爾馬滋.地震數(shù)據(jù)處理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1993,86-98