煤田三維地震勘探觀測系統(tǒng)參數(shù)及鑲邊的確定

摘 要：文章提出了線束型三維觀測系統(tǒng)中各個參數(shù)的確定方法，詳細論述了非縱誤差及縱測線方向的選擇方法，結合橫、縱方向上的覆蓋次數(shù)的確定方法解釋了滿覆蓋次數(shù)邊界的確定方法。

關鍵詞：三維地震勘探；觀測系統(tǒng)參數(shù)；滿覆蓋次數(shù)邊界

中圖分類號：P631.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0052-02

隨著近幾年三維地震勘探方法在煤田采區(qū)勘探中的廣泛應用，三維地震勘探方法解決復雜地表及構造問題的能力已被得到廣泛認可。三維地震采集參數(shù)包括覆蓋次數(shù)、采樣間隔、最小、最大炮檢距等。本文提出了三維觀測系統(tǒng)中各個參數(shù)的確定方法，詳細論述了非縱誤差及縱測線方向的選擇方法，以及結合橫、縱方向上的覆蓋次數(shù)的確定方法解釋了滿覆蓋次數(shù)邊界的確定方法。

1 觀測系統(tǒng)及主要參數(shù)的選擇

三維地震勘探是一種高密度面積采集技術，是三維體積勘探。它利用炮點和檢波點網(wǎng)格的靈活組合獲得分布均勻的地下CDP點網(wǎng)格和確定的覆蓋次數(shù)。觀測系統(tǒng)是指檢波器排列和爆炸點相對位置的關系，要求是不僅在單張記錄上可靠追蹤有效波，且要保證在所得資料上連續(xù)追蹤地震界面。觀測系統(tǒng)正確與否直接影響數(shù)據(jù)采集質(zhì)量、資料處理和地質(zhì)成果的精度。三維觀測系統(tǒng)的形式基本可分為兩大類，即規(guī)則觀測系統(tǒng)和不規(guī)則觀測系統(tǒng)。規(guī)則觀測系統(tǒng)用于地面施工條件好的地區(qū)，不規(guī)則觀測系統(tǒng)用于地面障礙較多的地區(qū)。在目前三維地震勘探中，線束型觀測系統(tǒng)是經(jīng)常被選用的一種規(guī)則觀測系統(tǒng)。其優(yōu)點是可以獲得從小到大均勻的炮檢距分布和均勻的覆蓋次數(shù)，適用于復雜地質(zhì)條件地區(qū)。此外，當遇到障礙物時可通過改變縱橫向偏移距和激發(fā)方向等靈活的變觀手段，獲得障礙物下地震資料。

1.1 空間采樣間隔的確定

空間采樣是指分布在地面上離散的檢波點采集的地震訊號，空間采樣間隔包括道距和束線中的接收線距。根據(jù)采樣定理，道距ΔX應為：

ΔX≤■×■（1）

若某區(qū)應保護煤層反射波主頻為50 Hz，視速度V取2 300 m/s，則：

ΔX≤■×■=23 m

那么該區(qū)可以采用20 m的接收道距。接收線距一般大于道距的1～4倍。一般為40 m。

1.2 網(wǎng)格的確定

三維地震勘探與二維地震勘探的迭加形式是不同的，二維是共反射點迭加，三維則是共反射面元迭加。共反射面元迭加是指共反射面元道集內(nèi)各反射點信號的迭加。反射面元的大小在縱向上一般取小于接收點距之半為共反射面元的線性長度即Dx≤ΔX/2，一般為10 m，橫向寬度Dy≥Dx，一般也選為10 m。根據(jù)上述選擇CDP點網(wǎng)格為:Dy×Dx=10 m×10 m。這樣小的CDP點網(wǎng)格對探測細微構造和小幅度起伏是極為有利的。

1.3 炮線間距的確定

炮線間距即為炮點線向前滾動的距離。在規(guī)則觀測系統(tǒng)中，炮點線呈線狀規(guī)則排列，并垂直于觀測束線。那么如果設ΔL為炮線間距，N為地震儀接收總道數(shù)（480），S為束線內(nèi)接收線數(shù)（10），Nx為縱向覆蓋次數(shù)（6），ΔX為道間距（20 m），則：

ΔL=（N×ΔX）/（2×S×Nx） （2）

那么ΔL=（480×20）/（2×10×6）=80m。

1.4 覆蓋次數(shù)的確定

1.4.1 縱向覆蓋次數(shù)的確定

縱向覆蓋次數(shù)即沿著線束方向上的覆蓋次數(shù)Nx與二維觀測系統(tǒng)計算方法相同。則有：

Nx=（M×S）/2K （3）

k=ΔL/ΔX （4）

式中：M為排列線的接收道數(shù)；k為相鄰炮排所跨越的道間隔數(shù)；S為為一個整系數(shù)，單邊炮為1，雙邊炮為2。

例如1.3中的情況，k=80/20=4；如果是48道接收，單邊放炮。

那么Nx=（48×1）/（2×4）=6次。

還有另外一種方法：

Nx=n/2k （5）

式中：n為接收道數(shù)；k為相鄰炮排所跨越的道間隔數(shù)。

1.4.2 橫向覆蓋次數(shù)的確定

橫向覆蓋次數(shù)即垂直線束方向上的疊加次數(shù)可以利用Z變換多項式的方法進行計算。設跑點為S、共中心點為C，檢波點為G、共中心點為C，三者的關系式可寫成褶積形式：

S×G=C

則Z變換式為：

S（Z）×G（Z）=C（Z） （6）

橫向覆蓋次數(shù)在炮點有規(guī)則排列情況下還可通過下式計算：

Ny=L/nY （7）

式中：L為排列線的條數(shù)；nY為爆炸線上炮間距（以排列線間距為單位計算）的數(shù)目。

假設有上述條件，那么當線距40m、10線10炮觀測系統(tǒng)的情況下，Ny=10/2=5次。

1.4.3 三維覆蓋次數(shù)的確定

三維覆蓋次數(shù)等于縱向覆蓋次數(shù)與橫向覆蓋次數(shù)的乘積，即：

N=Nx×Ny （8）

根據(jù)上述假設情況三維地震勘探的覆蓋次數(shù)為（N=6×5）30次覆蓋。

通過分析多種線束型觀測系統(tǒng)后我們認為，在橫向上炮點移動時，排列固定不動，其效果在橫向上相當于雙邊發(fā)炮，接收道數(shù)即為一束內(nèi)排列線的條數(shù)，這也就是公式（7）的理論根據(jù)。運用式（7）計算橫向覆蓋次數(shù)時要注意一束線內(nèi)橫向炮數(shù)的限制，當計算的次數(shù)大于橫向炮數(shù)時，其橫向覆蓋次數(shù)即為橫向炮數(shù)。

在線束型三維觀測系統(tǒng)中當橫向炮點間隔不相同時，一般有相鄰兩炮的間隔為檢波線間距的1/2不妨稱這兩炮為一組炮，而每組炮的間距是相同的我們知道當相鄰炮間隔小于檢波點間隔時則這兩炮只增加CDP的密度，不增加覆蓋次數(shù)，因此在計算橫向覆蓋次數(shù)時，可把這一組炮作為一炮來處理，這樣就仍然可用公式（7）來計算橫向覆蓋次數(shù)。其計算結果與Z—變換多項式計算結果完全一樣，但計算方法更簡單、更直觀。相當于雙邊發(fā)炮的橫向覆蓋次數(shù)計算方法可以快速、準確地判斷線束型三維觀測系統(tǒng)橫向覆蓋次數(shù)，也可以方便地根據(jù)所需橫向覆蓋次數(shù)選擇合適的觀測系統(tǒng)。

1.5 最小炮檢距的確定

根據(jù)多次覆蓋疊加曲線分析，偏移距越大，通放帶越窄，對有效波選擇性越高，壓制帶越低，二次極值越小，對規(guī)則干擾波的壓制越有利。但在實踐中發(fā)現(xiàn)，偏移距過大，對目的層反射波也有一定的壓制作用，并非偏移距越大越好。當μ＝（1、2、3、4，μ為偏移道數(shù)間隔距）等均能較好的壓制多次波、突出有效波。

1.6 最大炮檢距的確定

三維地震最大炮檢距要用沿測線接收方向的縱向最大炮檢距X 縱和沿垂直于測線方向的橫向最大炮檢距Y橫的投影來確定，計算式為：

X=■ （9）

式中：X縱＝（B-1）×ΔX，B為縱向接收道數(shù)；

如果B為24，ΔX為縱向接收道距20 m，10線10炮觀測系統(tǒng)，線距40 m，48道接收中間放炮，所以縱向最大炮檢距X縱為460 m，橫向最大炮檢距Y橫為270 m。根據(jù)上述數(shù)據(jù)進行計算，最大炮檢距X＝533 m。

2 滿覆蓋次數(shù)邊界的確定

滿覆蓋次數(shù)邊界包括橫向、縱向滿覆蓋次數(shù)，例如第1章所說觀測系統(tǒng)中，橫向5次、縱向6次的覆蓋次數(shù)。

2.1 橫向上滿覆蓋次數(shù)邊界的確定

在上述情況中，橫向滿足5次的邊界范圍主要是根據(jù)10線10炮觀測系統(tǒng)示意圖來判斷：如圖1所示，從左向右第四條線即滿足橫向5次覆蓋，可以把勘探邊界放在這個位置，如圖2所示。

2.2 縱向滿覆蓋次數(shù)邊界的確定

當橫向上滿足5次覆蓋以后，要想實現(xiàn)，縱向×橫向=6×5=30次的參數(shù)要求，縱向上即沿著線束方向上就必須在勘探邊界上滿足6次覆蓋，就要考慮最后一炮后面接收線的外延長度，以及結合勘探邊界外面的炮數(shù)，然后按照二維沿著測線方向上疊加次數(shù)的計算方法計算出這些參數(shù)，然后確定縱向上勘探邊界所在觀測系統(tǒng)位置，如圖3所示。

當遇到地層傾角較大時就要考慮邊界外延，外延距離可以有最深目的層的深度和地層傾角來計算，則：

L=H×tanβ （10）

式中：L為滿覆蓋次數(shù)邊界外延距離；H為最深目的層深度；β為地層傾角。

根據(jù)以上公式計算出縱向上滿覆蓋次數(shù)的實際邊界來確定最后符合勘探需要的控制邊界。

3 結 語

三維地震野外數(shù)據(jù)采集是地震的第一步也是關鍵的一步，數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的好與壞會直接影響整個三維地震勘探，甚至整個項目的成功與否。所以在設計時應根據(jù)具體地質(zhì)任務要求，綜合分析地震地質(zhì)條件和儀器設備等多種因素，選擇合理的觀測系統(tǒng)和最佳采集參數(shù)。

參考文獻：

[1] 馬在田.三維勘探方法[M].北京:石油工業(yè)出版社，1989.

[2] 郝均.三維勘探技術[M].北京:石油工業(yè)出版社，1992.

[3] 陸基孟.地震勘探原理[M].北京:石油工業(yè)出版社，1988.