三維地震勘探技術(shù)在山地黃土塬區(qū)的應(yīng)用

摘 要：煤礦采區(qū)三維地震勘探技術(shù)在全國得到廣泛推廣和應(yīng)用，但在西部山地黃土塬區(qū)由于地形高差變化大，黃土較厚、疏松、干燥，地震激發(fā)條件太差，地震波衰減快，低頻干擾嚴(yán)重，信噪比低，為三維地震勘探開展帶來困難。筆者總結(jié)近幾年在西部山地黃土塬區(qū)地震勘查經(jīng)驗，提出了山地黃土塬區(qū)三維地震勘探存在的技術(shù)難題和解決辦法，并通過實例證明所采取的措施是行之有效的，可為同類地區(qū)三維地震勘探提供考改。

關(guān)鍵詞：三維地震勘探 山地黃土塬 激發(fā)因素 接收條件

中圖分類號：P631.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0108-02

近年來隨著煤田三維地震勘探范圍的逐漸擴展，淺表層地震地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，尤其是山地黃土塬區(qū)的三維地震勘探工作面臨著諸多技術(shù)難題。山西中西部煤田為典型的山地黃土塬區(qū)地貌。針對勘查區(qū)特點，結(jié)合地震施工條件，重點對激發(fā)和接收因素的選取進(jìn)行討論和論述。

1 主要技術(shù)難題

（1）山地黃土塬區(qū)復(fù)雜的地貌條件即溝、梁、塬、川并存，既溝壑縱橫，機械化難以開展工作。

（2）山地黃土塬區(qū)激發(fā)層位橫向變化劇烈，黃土厚薄變化大，沖溝內(nèi)基巖裸露，坡前并伴有礫石堆積，各種激發(fā)層位所產(chǎn)生的地震波能量有極大的差異。在此種情況下如何選取成孔方式和激發(fā)井位置，才能產(chǎn)生足夠強的目的層反射波是至關(guān)重要的。

（3）黃土塬區(qū)黃土結(jié)構(gòu)松散、干燥、孔隙度大，地震波速度低，有強烈的吸收和衰減作用。次生干擾發(fā)育，反射波信噪比和分辨率極低。在此種情況下，如何在巨厚黃土層中尋找與選擇適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)層位，保證在強吸收介質(zhì)條件下激發(fā)足夠能量的反射波至關(guān)重要。

（4）山地黃土塬區(qū)地形高差變化大，接收條件橫向變化較快，近地表低（降）速帶橫向變化劇烈。如何選擇合適的靜校正方法和參數(shù)，消除地形地表的影響，需要深入研究。

2 技術(shù)措施

2.1 試驗工作

山地黃土塬區(qū)地形復(fù)雜，在認(rèn)真踏勘測量之后，根據(jù)不同的地貌特征，合理的選擇有代表性的試驗點段。試驗點段的布設(shè)原則：在測區(qū)內(nèi)基本均勻分布。重點掌握厚黃土區(qū)、薄黃土區(qū)、基巖出露區(qū)、溝谷礫石堆積區(qū)等不同地段進(jìn)行試驗?；驹囼炈悸罚簻\表層速度結(jié)構(gòu)調(diào)查——波場特征調(diào)查——激發(fā)接收組合參數(shù)及檢波器類型試驗——線試驗論證觀測系統(tǒng)參數(shù)——及時資料處理，確定最佳施工方案。

2.2 低速度調(diào)查

利用微測井的方法進(jìn)行淺表層黃天結(jié)構(gòu)調(diào)查，準(zhǔn)確的建立近地表速度模型，劃分土壤高速層黃土夾層，選取有利激發(fā)層位，提高野外單炮記錄信噪比水平。

2.3 成孔方式和激發(fā)井位的選擇

不同的地表條件選擇不同的成孔方式。在基巖裸露區(qū)和沖溝內(nèi)采用鑿巖機和山地鉆，穿過風(fēng)化層使炸藥在原生巖內(nèi)激發(fā)。井深依據(jù)風(fēng)化層厚度而定，一般不得淺于3m；在薄黃土分布區(qū)采用輕便機械鉆成孔，井深穿過黃土至基巖，使炸藥在基巖內(nèi)激發(fā)；在厚黃土分布區(qū)，利用微測井所確定的最佳激發(fā)層位確定井深，成孔方式用人工鉆成孔。厚黃土分布區(qū)也可采用少量深井，多次激發(fā)，改變接收排列的方法，減少資料空白區(qū)；在坡積物覆蓋區(qū)，可采用多井組合爆炸的方法，獲取地震波能量。為了壓制規(guī)則干擾提高地震記錄信噪比，所有鉆孔必須派專人封孔，悶實壓緊，使炸藥爆炸時不得使封土上沖，產(chǎn)生足夠強的反射波能量。

最佳激發(fā)井位。激發(fā)井位的選取是黃土塬區(qū)三維地震勘探數(shù)據(jù)采集最重要的一環(huán)。激發(fā)井位的選擇應(yīng)在全區(qū)踏勘測量的基礎(chǔ)上，遵照“避土就石，避厚就薄，避干就濕，避高就低”的原則，選擇良好的激發(fā)條件。打破常規(guī)三維觀測系統(tǒng)炮點均勻分布、檢波點等距搬家的模式，充分利用炮檢點互換原理和靈活性，依據(jù)地形地貌選擇

2.4 地震接收條件

黃土層具有極強的低通濾波特性，而低頻檢波器的通頻帶較寬，且對低頻信號的壓制較弱。為此，在巨厚黃土地區(qū)地震勘探應(yīng)進(jìn)行檢波器頻率對比試驗，最好選取低頻檢波器接收，以適應(yīng)厚黃土層中地震波傳播的衰減特性。

2.5 壓制規(guī)則干擾和隨機干擾

壓制干擾提高信噪比，首先要進(jìn)行波場調(diào)查，認(rèn)真分析研究兩者之間的差異，合理地采取壓制干擾提高信噪比的方法、應(yīng)從如下幾方面找出兩者之間的差別：

a）有效波和干擾波在傳播上的差別，即視速度差別；

b）有效波和干擾波在頻譜上的差別；

c）有效波和干擾波經(jīng)動校正后剩余時差可能有差別；

d）有效波和干擾波出現(xiàn)的規(guī)律性差別；

根據(jù)查區(qū)內(nèi)有效波和干擾波之間的差別，有針對性采用大基距的震源組合激發(fā)和檢波器組合檢波技術(shù)，聯(lián)合壓制厚黃土地區(qū)的強規(guī)則干擾，提高單炮記錄信噪比。厚黃土覆蓋區(qū)目的層反射波受強能量低頻干擾，往往在較大偏移段才能與強干擾分離。在數(shù)據(jù)采集中，應(yīng)采用高覆蓋、多線長排列接受技術(shù)，以增大有效反射波的接收窗口，最大炮檢距一般選取為最深目的層深度的1.5～2倍為宜。

2.6 地形高差變化大的校正處理

復(fù)雜的地貌條件，單一靜校正方法很難取得令人滿意的效果。在靜校正過程中，應(yīng)根據(jù)黃土塬表層結(jié)構(gòu)特點，聯(lián)合使用擬合靜校正法，綠山折射靜校正和地表層析靜校正法進(jìn)行綜合處理，達(dá)到消除近地表變化產(chǎn)生的靜校正量，提高速度分析的精度和動校正疊加的效果，增強反射同相軸的連續(xù)性（圖1）。

對山地黃土塬三維地震資料處理。僅靠綜合靜校正還不夠，還有殘余靜校正量，必須進(jìn)行多次迭代，消除剩余校正量。在靜校正之后，重新拾取初至，在共炮點道集上進(jìn)行初至擬合，求取殘余靜校正量加以矯正。然后在共接收點道集、共偏移距道集和共反射點道集上進(jìn)一步檢查校正，克服地形不利影響（圖2）。

3 應(yīng)用實例

在山西中西部呂梁山脈勘查區(qū)，地表為典型的黃土塬地貌，地形起伏較大，黃土覆蓋占85%以上。在相對較低的地段存在大量不均勻坡洪積物，為獲取理想的目的層反射波帶來困難。經(jīng)過現(xiàn)場踏勘和測量，根據(jù)不同的地形地貌選擇不同的成孔方式，靈活選擇激發(fā)井位和激發(fā)層位，并采區(qū)高覆蓋、多線長排列、組合檢波、多井組合小藥量激發(fā)等技術(shù)措施，取得了較理想的數(shù)據(jù)采集資料（圖3）。

在資料處理中，依據(jù)地形地貌建立近地表模型。認(rèn)真做好空間屬性建立，以靜校正、疊前去噪和地表一致性處理為核心，以突出煤層反射波為中心的目標(biāo)處理，獲取較滿意的三維數(shù)據(jù)體。

資料解釋采用全三維解釋方法，充分利用高密度三維數(shù)據(jù)體所包含的各種信息，充分發(fā)揮解釋系統(tǒng)自動跟蹤、圖形縮放、任意時間剖面和水平切片、方差體、波阻抗、振幅圖等信息進(jìn)行綜合解釋。時深轉(zhuǎn)換針對黃土覆蓋厚度大且變化劇烈的實際情況采用分塊分層計算方法。即以單斜為基本單元進(jìn)行區(qū)塊劃分，用鉆孔進(jìn)行速度分層標(biāo)定，并分別計算新生界、煤系地層的厚度，從而求取較為準(zhǔn)確的煤層深度。采用分塊分層的時深轉(zhuǎn)換方法，解決了因黃土厚薄不均勻造成的大平均誤差。經(jīng)巷道驗證，地質(zhì)成果精度較高，為礦井開拓提供了可靠地地質(zhì)依據(jù)。

4 結(jié)語

黃土塬三維地震勘查區(qū)，地震資料采集難度極大，需要對激發(fā)與接收因素進(jìn)行因地制宜地選取不同成孔方式，合理選擇激發(fā)井位置和激發(fā)層位，采用高覆蓋，多線長排列和組合檢波的觀測方法能獲得相對較好的第一手資料。本文為黃土塬三維地震勘探提供了有益的思路，僅供參考。

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