煤田三維地震勘探在障礙物密集區(qū)的應(yīng)用

劉美玲

(山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局)

煤田三維地震勘探在障礙物密集區(qū)的應(yīng)用

劉美玲

(山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局)

對復(fù)雜障礙物區(qū)三維地震采集變觀原理及基本方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實例進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：在實際生產(chǎn)過程中，變觀應(yīng)確保淺層損失較小，覆蓋次數(shù)達(dá)到原設(shè)計的80%，且炮檢距及方位角要求均勻多樣，保證目的層反射信息充足。上述研究成果對于確保地震資料不受影響，提高煤田三維地震勘探跨越障礙區(qū)的能力，使得三維地震更加適應(yīng)復(fù)雜地表的要求具有一定的參考價值。

煤礦三維地震勘探 障礙物密集區(qū) 變觀技術(shù)

煤田三維地震勘探施工過程中通過大面積障礙物密集區(qū)時，規(guī)則的觀測系統(tǒng)無法實施，只有通過變觀來彌補(bǔ)。傳統(tǒng)變觀設(shè)計主要是在考慮障礙區(qū)范圍及覆蓋次數(shù)的情況下，通過加大接收排列，在障礙物周邊增加炮數(shù)，來滿足覆蓋次數(shù)的要求[1]。隨著地震勘探技術(shù)的發(fā)展以及勘探精度的提高，上述簡單的變觀方法已經(jīng)無法滿足施工要求，必須開展新的變觀研究。對于不同范圍的障礙物，如何合理選擇觀測系統(tǒng)變觀技術(shù)，是提高三維地震最終成果質(zhì)量的關(guān)鍵。在研究區(qū)，通過理論分析，針對障礙物特點，采用多種方法相結(jié)合，在進(jìn)行理論分析、室內(nèi)模擬的基礎(chǔ)上，在允許的區(qū)域內(nèi)根據(jù)室內(nèi)模擬情況合理選擇激發(fā)點位置，并在炮點減少的區(qū)域，加密檢波線，在確保覆蓋次數(shù)的前提下，最大限度地提高施工效率及資料品質(zhì)。實際施工效果表明，在煤田三維地震勘探中，多種方法相結(jié)合的變觀手段是一種行之有效的施工方法。

1 復(fù)雜障礙物采集技術(shù)難點

目前，煤田三維地震勘探復(fù)雜障礙物主要表現(xiàn)為村莊、工業(yè)廣場。該類障礙物主要影響地震施工中激發(fā)點的布設(shè)，容易降低點位分布均勻性甚至導(dǎo)致點位缺失，也影響到接收點的布設(shè)，造成接收點位偏移，局部空道，在障礙物較大的區(qū)域有時會出現(xiàn)局部地震資料的空白區(qū)，即所謂“開天窗”。以往地震勘探施工遇到一般較小村莊及工業(yè)廣場通過簡單“變觀”可以解決，但在此次研究中，村莊及工業(yè)廣場占勘探面積的60%以上，房屋密集，村與村之間公路交錯，學(xué)校、工廠、養(yǎng)殖場等錯落分布，在村莊內(nèi)地面幾乎全部硬化，僅有少數(shù)綠化帶，且煤田目的層一般較淺，且對構(gòu)造解釋精度要求較高，簡單的變觀遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足技術(shù)要求。

2 三維地震采集變觀原理及方法

2.1 變觀基本原理

野外進(jìn)行三維地震勘探時，受地形地物的影響不能正點布設(shè)時，應(yīng)根據(jù)具體情況按照以下原則進(jìn)行變觀[2-4]：

(1)一般情況下，炮點可以沿線束方向即縱向偏移一定距離布設(shè)，炮點移動的距離應(yīng)與縱向道間距建立整數(shù)倍的關(guān)系。

(2)當(dāng)縱向偏移無法滿足施工要求時，炮點也可以沿垂直線束方向即橫向偏移一定距離布設(shè)，炮點偏移的距離應(yīng)是接收線間距的整數(shù)倍。

(3)變觀時應(yīng)就近選擇炮點，采用觀測系統(tǒng)設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計，使得有效覆蓋次數(shù)盡量達(dá)到設(shè)計要求、方位角盡量呈現(xiàn)多樣性，炮檢距分布盡量均勻，淺層資料缺口盡量小，避免“開天窗”。

2.2 變觀方法

如果在三維地震勘探區(qū)村莊、工業(yè)廣場面積較大，為了確保村莊內(nèi)地震資料完整可靠，必須對全區(qū)地形地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)踏勘，獲取地表障礙物精準(zhǔn)的位置信息。施工前在1∶5 000的地形圖上標(biāo)出最近的能激發(fā)的點位，以及村莊內(nèi)和工業(yè)廣場能激發(fā)的區(qū)域。正式激發(fā)時，利用井炮和震源槍相結(jié)合的激發(fā)方式，村莊內(nèi)距建筑物10 m以外的區(qū)域采用小藥量大井深激發(fā)，小于10 m范圍內(nèi)采用震源槍激發(fā)，在工業(yè)廣場、休閑等公共場所綠化帶內(nèi)采用小藥量大井深激發(fā)。在接收方面，采用大線間距較長、輕便、先進(jìn)的428XL數(shù)字地震儀器，確保每個檢波器均準(zhǔn)確放到位，且在無法放炮的地區(qū)，加密檢波線，并對施工中進(jìn)行的變觀炮點及檢波點均進(jìn)行二次測量，將誤差降至最低。在現(xiàn)場建立資料處理站，對變觀成果進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控。

3 應(yīng)用效果

3.1 常規(guī)觀測系統(tǒng)設(shè)計

研究區(qū)主要目的層是石炭系上統(tǒng)太原組及二疊系下統(tǒng)山西組，兼顧淺層新生界厚度，目的層較淺，主要勘探目的是查明各主要煤層的構(gòu)造性質(zhì)、規(guī)模等要素。針對以上主要目的層及地質(zhì)任務(wù)，選擇觀測系統(tǒng)主要考慮能壓制干擾波，提高信噪比，因此，覆蓋次數(shù)是觀測系統(tǒng)選擇的重要因素之一。

從觀測系統(tǒng)的適用性，采集資料的質(zhì)量、以及施工成本等方面綜合考慮，研究區(qū)采用20次覆蓋的10線8炮束狀觀測系統(tǒng)，中間放炮，1 000道接收，束線之間重復(fù)5條檢波線，接收線距為40 m，接收道距10，激發(fā)炮線距為20 m，激發(fā)炮點距為100 m，CDP網(wǎng)格尺寸為5 m×10 m。該觀測系統(tǒng)最大炮檢距為554.55 m，能滿足不同深度的要求。

3.2 障礙物對施工的影響

研究區(qū)存在大量村莊，面積近1 km2，給地震采集帶來了很大困難。村莊內(nèi)大部為硬化路面，常規(guī)設(shè)計中有3束線經(jīng)過該村莊。涉及不能正點放炮的炮點有484個，如果在障礙物區(qū)炮點不進(jìn)行激發(fā)，覆蓋次數(shù)將缺失嚴(yán)重，并出現(xiàn)“開天窗”的問題，且即使地震資料不缺失的區(qū)域也會出現(xiàn)炮檢距及方位角分布較差的問題。

3.3 實際變觀分析

根據(jù)以上障礙物對施工的影響，為了盡可能選取的主要目的層資料，保證覆蓋次數(shù)，在障礙物區(qū)域外適當(dāng)加密炮點，在障礙物區(qū)域內(nèi)利用三維地震勘探觀測系統(tǒng)設(shè)計軟件進(jìn)行不同方案的室內(nèi)模擬放炮。

(1)加密接收線。在障礙物區(qū)域外加密炮點，激發(fā)炮點距變?yōu)?0 m，在障礙物區(qū)域內(nèi)加線20條，使線距變?yōu)?0 m。該處覆蓋次數(shù)有所改善，但障礙物中間仍“開天窗”，炮檢距及方位角分布也較差。

(2)加密炮點。在障礙物區(qū)域外加密炮點，激發(fā)炮點距變?yōu)?0 m，在障礙物區(qū)域內(nèi)有目的選擇公共場地內(nèi)布設(shè)炮點，共布設(shè)80炮。該處炮檢距及方位角分布有所改善，但覆蓋次數(shù)仍然呈現(xiàn)條帶狀的缺口。

(3)既加密炮點又加密排列線。在障礙物區(qū)域外加密炮點，激發(fā)炮點距變?yōu)?0 m，在障礙物內(nèi)選擇公共場地布設(shè)炮點，共布設(shè)80炮。并加線20條，使線距變?yōu)?0 m。該處覆蓋次數(shù)基本滿足要求，缺口消失，炮檢距及方位角分布較均勻。

根據(jù)以上分析，既加密炮點又加密排列線的變觀方法雖然淺層資料有一定損失，但基本能滿足該研究區(qū)的要求。

3.4 采集效果分析

(1)單炮分析。在地震勘探信息采集完畢后，選取了變觀區(qū)域典型單炮進(jìn)行分析。原始單炮顯示，接收線與炮點距離較近時，能量強(qiáng)、干擾嚴(yán)重，反射信息豐富；接收線與炮點距離中等時，反射信息也比較豐富;接收線與炮點距離較遠(yuǎn)時，淺層資料較少，中深層較豐富。

(2)剖面分析。施工結(jié)束后，通過資料處理，偏移剖面上可以看出，變觀設(shè)計后，淺層缺口較小，目的層資料獲得較完整，波組特征明顯，信噪比也較高，能滿足地震資料解釋的要求。

4 結(jié) 語

根據(jù)對觀測系統(tǒng)變觀設(shè)計技術(shù)進(jìn)行研究并結(jié)合實例進(jìn)行分析，結(jié)果表明，變觀技術(shù)提高了煤田三維地震勘探跨越障礙區(qū)的能力，使得三維地震更加適應(yīng)復(fù)雜地表的要求。在實際生產(chǎn)過程中，變觀應(yīng)保證淺層損失較小，覆蓋次數(shù)達(dá)到原設(shè)計的80%，且炮檢距及方位角要求均勻多樣，保證目的層反射信息充足。

[1] 陸基孟.地震勘探原理：下冊[M].東營：中國石油大學(xué)出版社，1993．

[2] 任福新，段云卿，于富文，等.復(fù)雜地表變觀方法及效果分析[J].物探與化探，2006(1)：55-58.

[3] 余志和，邸志欣，于 靜，等.兩種復(fù)雜地表變觀方法探討[J].石油地球物理勘探，2000(6)：796-801.

[4] 晁如佑，付英露，石一青，等.復(fù)雜障礙區(qū)三維地震觀測系統(tǒng)變觀設(shè)計方法及應(yīng)用[J].復(fù)雜油氣藏，2010(4)：31-34.

2015-01-04)

劉美玲(1983—)，女，工程師，030045 山西省太原市朝陽街75號。