三維地震勘探中不同覆蓋次數對資料的影響

秦 飛

(山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質局，山西 太原 030045)

隨著地球物理勘探方法的不斷完善，三維地震勘探在構造勘探方面的技術也越來越成熟，它為煤礦采區(qū)的開發(fā)決策、巷道布置與開拓提供了可靠依據。其“三高一準確”的處理方法及精細的人機聯(lián)作解釋在勘探小斷層、褶曲、巷道、陷落柱、老窯、采空區(qū)等檢測工程及解決問題上都有較強的能力。國內外實際三維地震資料結果表明，采用高覆蓋次數可以提高采集資料的信噪比，較好地改善地質體的成像質量。但是高覆蓋次數意味著高昂的經濟成本。覆蓋次數越高，需要激發(fā)的震源網格越小，經濟投入也越大。在實際生產中，在達到要求的信噪比的同時，應合理控制采集過程中的經濟投入，在采集資料的質量和經濟投入之間尋找最佳點。

以山西寧武地區(qū)某礦實際地震資料為基礎，通過對該區(qū)采集的資料進行退化處理，得到不同覆蓋次數的數據體，以此為基礎進行對比分析，得出結論。

1 工程實例

1.1 地層及目的煤層

寧武地區(qū)某礦主要賦存的地層有奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組、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、二疊系上統(tǒng)上石盒子組、二疊系上統(tǒng)石千峰組及第四系。

太原組為該區(qū)主要含煤地層，各可采煤層均分布于該組，煤礦主要開采煤層為2#和5#煤層。2#煤層煤厚2.55 ～6.41 m，平均4.4 m，5#煤層煤厚8.05 ～18.45 m，平均14.9 m。層間距平均59 m。煤層的密度與速度和上下圍巖有較大差異，是一個較好的反射界面，能形成能量較強的反射波。連續(xù)性好的反射波組T2波和T5波作為標準波來查明煤層的起伏形態(tài)及其構造特征。

1.2 采集參數

采用10線8炮束狀觀測系統(tǒng)，40 m接收線距，20 m激發(fā)線距，中間放炮，60道接收，10 m道距，60 m炮點距，CDP為橫4×縱5次(20次)疊加，中間放炮，5 m偏移距，具體示意圖見圖1。

1.3 數據處理

本次數據處理對數據進行了真振幅回復，剔除不正常道，壓制噪聲，進行了高通濾波掃描，并進行野外靜校正，針對不同的原始資料特點選用適當的反褶積方法和參數，進行速度掃描，以此為參考速度計算速度譜，進行了2次自動剩余靜校正，做了傾角時差校正，隨機噪音衰減，為消除地下傾斜界面對反射波的影響，正確反映地下形態(tài)和構造變化情況，本區(qū)采用有限差分三維一步法偏移。本次數據覆蓋次數圖見圖2。

圖1 本10線8炮中間放炮束狀觀測系統(tǒng)覆蓋次數示意圖

圖2 全數據覆蓋次數圖

為了排除不同覆蓋次數對所得數據體相位形態(tài)的干擾，本次處理對現有數據進行了退化處理，共完成3組不同覆蓋次數的數據體:

1)利用所有數據完成了一組偏移數據體(見圖3a)，覆蓋次數≥30次。

2)退化處理為覆蓋次數≥20次(見圖3b)。

3)退化處理為覆蓋次數≥10次(見圖3c)。

圖3 不同覆蓋次數數據體時間剖面圖

從圖3可以看出，覆蓋次數≥30次的數據體和覆蓋次數≥20次的數據體對構造的反映相差不大，而覆蓋次數≥10次的數據體對構造的反映較弱。

1.4 成果解釋

三維地震數據體CDP點陣為5 m×5 m×1 ms，對數據體內包含的地震信息進行對比、分析、解釋，將地震信息轉換成地質信息。在解釋中嚴格以地質規(guī)律解釋地震資料，以已知鉆孔資料為基礎出發(fā)點，向外推延、反復認識、由粗到細、逐步深入，對煤層反射波連續(xù)對比，結合能量方差等順層切片進行綜合解釋研究，確保解釋小褶曲及小斷層正確可靠，最終形成精細的解釋成果(見圖4)。

圖4 構造籬笆圖

1.4.1 屬性解釋

地震屬性指的是地震數據經過數學交換而導出的有關地震波的幾何形態(tài)、運動學特征、動力學特征和統(tǒng)計學特征的特殊度量值。本次地震屬性分析，進行了多種屬性分析，以地層傾角檢測對構造反映最明顯(見圖5)。

1.4.2 構造解釋

斷層在覆蓋次數≥30次數據體和覆蓋次數≥10次數據體在時間剖面上的對比見圖6上部、下部。

陷落柱在覆蓋次數≥30次數據體(圖上部)和覆蓋次數≥10次數據體(圖下部)在時間剖面上的對比見圖7上部、下部。

圖5 地層傾角檢測示意圖

圖6 逆斷層在不同覆蓋次數數據體時間剖面上的顯示圖

圖7 陷落柱在不同覆蓋次數數據體時間剖面上的顯示圖

對比分析不同覆蓋次數的3個數據體(見圖8)，覆蓋次數≥30次數據體較覆蓋次數≥20次數據體對相位和構造的反映清晰度提高較小，基本不影響構造成果解釋;覆蓋次數≥10次數據體信噪比降低，對構造的解釋造成較大困難。因此，在該地區(qū)再次進行三維地震勘探時，針對覆蓋次數的選擇，首先排除10次覆蓋(采集資料質量無法保證)，再次排除30次以上覆蓋(資料品質提高有限，但是經濟成本投入太大)，以20次左右覆蓋次數為佳。在其他地區(qū)進行三維地震勘探工作，也必然存在一個較合適的覆蓋次數，針對不同地區(qū)的具體情況，才能確定其合適的覆蓋次數。

圖8 不同覆蓋次數數據體在時間剖面上的對比圖

2 結論

1)在一般情況下，三維地震勘探覆蓋次數越高，采集的數據品質越好，信噪比越高，對地下構造的放映情況越好。

2)在覆蓋次數達到一定次數后，繼續(xù)提高覆蓋次數對資料質量的提高不大，但是經濟成本投入將快速增加。

3)在做觀測系統(tǒng)設計時，要根據不同地區(qū)的具體情況并試驗工作進行對比分析，確定合適的覆蓋次數，在資料質量和經濟成本投入間尋找最佳平衡點。

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