復(fù)雜山地地形三維地震勘探方法

胡 鵬

（山西省煤炭地質(zhì)115勘查院，山西大同037003）

復(fù)雜山地地形三維地震勘探方法

胡 鵬*

（山西省煤炭地質(zhì)115勘查院，山西大同037003）

復(fù)雜山地地形海拔高，地表高差大，地形陡峭，溝谷縱橫，表淺層及深層地震地質(zhì)條件復(fù)雜，原始資料信噪比低，針對(duì)這些難點(diǎn)，對(duì)三維地震勘探數(shù)據(jù)采集方法、地震資料處理及解釋方面進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的解決辦法。歸納出一套適合復(fù)雜山地地形三維地震勘探的方法。

三維地震勘探；復(fù)雜山地；采集；數(shù)據(jù)處理；資料解釋

1 概述

我國(guó)山地地形面積遼闊，約占全國(guó)面積的三分之二。相比于平原地形地震勘探，復(fù)雜山地地形地震勘探地形復(fù)雜、交通困難，道路崎嶇，人員通行及作業(yè)艱難，對(duì)物探設(shè)備性能要求較高；地表激發(fā)條件差，沒(méi)有穩(wěn)定的激發(fā)層位，隨機(jī)干擾大，面波、聲波、高頻干擾嚴(yán)重，沖溝多為山間沖洪積堆積物，成井條件復(fù)雜；接收條件復(fù)雜，布線工作十分困難，部分陡崖地段對(duì)人員作業(yè)存在安全隱患；地震勘探相鄰炮點(diǎn)、檢波器之間高程突變大，靜校正難點(diǎn)多，難以準(zhǔn)確地疊加成像和偏移歸位。

近年來(lái)三維地震勘探工作的迅速展開(kāi)，我院在山西省各大礦務(wù)局開(kāi)展了眾多的山區(qū)三維地震勘探工作，對(duì)山區(qū)三維地震野外數(shù)據(jù)采集、資料解釋的處理和解釋積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了眾多的勘探經(jīng)驗(yàn)和較好的地質(zhì)成果。

2 勘探區(qū)地球物理特征

2.1 表淺層地震地質(zhì)條件

Sjy煤礦屬寧武煤田普查勘探區(qū)，位于寧武煤田北東部邊緣地帶，區(qū)內(nèi)部分地段被黃土覆蓋，黃土厚度為0-35m，基巖大部分出露于溝谷底部，地表大部分為第四系、局部為二疊系地層，屬低中山地貌類型，地勢(shì)呈南高北低之趨勢(shì)，受侵蝕切割強(qiáng)烈，溝谷多呈“V”字型，由于流水的沖刷作用，形成了樹(shù)枝狀的水文網(wǎng),地面高差195m。黃土層地質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，地震波速度低，吸收衰減嚴(yán)重，淺層折射、面波、鳴震、多次波等強(qiáng)干擾非常發(fā)育，淺表層地震地質(zhì)條件復(fù)雜,區(qū)內(nèi)地表高差較大，為三維地震數(shù)據(jù)采集帶來(lái)很大困難。

2.2 深層地震地質(zhì)條件

全區(qū)主要可采煤層為石炭系太原組4號(hào)、9號(hào)煤層，煤系地層底為奧陶系灰?guī)r。煤層在本區(qū)內(nèi)沉積穩(wěn)定，厚度較大，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，4號(hào)、9號(hào)煤層間距約50m左右,煤層與上下圍巖存在的物理變化特征不明顯,使得煤層與其頂?shù)装鍘r層的波阻抗差異較小，無(wú)法形成良好的地震反射波,故深層地震地質(zhì)條件一般。部分4號(hào)煤層采空，將嚴(yán)重影響9號(hào)煤層反射波的獲取。

3 施工方法

3.1 觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

三維觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)選擇合理與否直接影響勘探效果和精度，根據(jù)現(xiàn)有鉆孔地質(zhì)資料結(jié)合地震資料，本次三維觀測(cè)系統(tǒng)采用10線8炮規(guī)則束狀觀測(cè)系統(tǒng)，接收線距為40m，根據(jù)區(qū)內(nèi)煤層賦存形態(tài)，縱向采用中間激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)。觀測(cè)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 觀測(cè)系統(tǒng)圖

采集參數(shù)擬定如下：

排列方式：線束狀10線8炮制，中間激發(fā)；

CDP網(wǎng)格：10m×10m；

覆蓋次數(shù)：6次（縱向）×4次（橫向）=24次；

接收道數(shù)：10×60道；

接收道距：20m；

接收線距：40m；

縱向炮排距：100m；

橫向炮點(diǎn)距：20m；

縱向最大炮檢距：595m；

橫向最大炮檢距：110m。

3.2 激發(fā)參數(shù)

根據(jù)勘探區(qū)內(nèi)的淺表層地震地質(zhì)條件，本區(qū)選取了3個(gè)代表性的試驗(yàn)點(diǎn)，保證激發(fā)層到位、激發(fā)能量足夠大。激發(fā)層位的確定依據(jù)為：

黃土區(qū)：成孔10m以上成孔至紅土層，采用雙井，藥量2×3kg激發(fā)；

沖積層：成孔3m，采用雙井，藥量2×1.5kg激發(fā)。

基巖區(qū)：成孔3m，藥量2kg單井激發(fā)。

圖2是本區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)原始單炮記錄。

圖2 原始單炮記錄

3.3 接收參數(shù)

儀器采用加拿大Arise數(shù)字地震儀，檢波器：自然頻率60Hz，3個(gè)檢波器串聯(lián)組合、組內(nèi)距為零、挖坑埋置；采樣間隔1ms，記錄長(zhǎng)度1.5s，全頻帶接收。

4 三維地震勘探處理及解釋

4.1 數(shù)據(jù)處理

詳細(xì)分析地震原始資料的特點(diǎn)，本著“高分辨率、高保真度、高信噪比”的原則，結(jié)合本區(qū)實(shí)際情況，利用綠山折射靜校正技術(shù)以及層析靜校正技術(shù)，頻譜分析技術(shù)，球面擴(kuò)散補(bǔ)償技術(shù)，地表一致性反褶積技術(shù)，并對(duì)反褶積參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)，最終取得了理想的三維數(shù)據(jù)體，圖3、圖4是本區(qū)三維數(shù)據(jù)體和時(shí)間剖面。

圖3 三維數(shù)據(jù)體圖

圖4 時(shí)間剖面圖

4.2 地震資料解釋

資料解釋是在本隊(duì)計(jì)算站的Sun Ultra60服務(wù)器上，利用美國(guó)斯倫貝謝公司的GeoFrame4.1地震地質(zhì)解釋組合體軟件（IESX），使用經(jīng)全三維處理而得到的高密度三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行的。該數(shù)據(jù)體反映了地質(zhì)體在時(shí)間域空間域上的變化。解釋方法如下：

（1）充分利用已有的地質(zhì)信息資料，掌握勘探區(qū)地質(zhì)情況，將區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律和本勘探區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律結(jié)合起來(lái)，對(duì)區(qū)內(nèi)鉆孔資料深入研究，力求對(duì)地層賦存形態(tài)，尤其是煤系地層的賦存形態(tài)、構(gòu)造發(fā)育特征建立起完整的地質(zhì)模型。

（2）本著從整體到局部、由粗到細(xì)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的解釋原則,先進(jìn)行40m×40m粗網(wǎng)格控制解釋，建立起大的構(gòu)造輪廓，然后加密到20m×20m，對(duì)于規(guī)模一般較小的斷層、陷落柱和采空區(qū)加密到10m×10m，形成全區(qū)構(gòu)造骨架，解釋斷層、陷落柱、采空區(qū)，確定最終解釋方案。

（3）解釋過(guò)程中，縱向、橫向和任意向時(shí)間剖面相結(jié)合，時(shí)間剖面和水平切片、順層切片相結(jié)合，全方位的反復(fù)對(duì)比、反復(fù)檢查，確保解釋結(jié)果的正確可靠。

（4）數(shù)據(jù)體綜合解釋。利用解釋軟件的后處理功能，生成多種數(shù)據(jù)體參與解釋，綜合判定斷層、陷落柱及采空區(qū)等地質(zhì)異常體。

5 結(jié)論

本次三維地震勘探，針對(duì)山區(qū)復(fù)雜地形的難點(diǎn)，結(jié)合收集的地質(zhì)資料，采用了合理的施工方法，先進(jìn)的處理和解釋技術(shù)，基本查明了煤系地層的起伏形態(tài)和次級(jí)褶曲的發(fā)育情況；對(duì)斷層的展布狀況和分布規(guī)律做了深入的研究；對(duì)區(qū)內(nèi)的異常帶、陷落柱和煤層變薄帶進(jìn)行了解釋，圈出了異常帶、陷落柱、煤層變薄帶的范圍，為煤礦礦井工作面的布置和安全高效的生產(chǎn)提供了可靠的地質(zhì)資料。

[1]李德華,程怡,沈驥千,等.初至層析靜校正在復(fù)雜山地三維地震勘探中的應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭地質(zhì),2008,20（6）.

[2]蔣維平.山地三維地震勘探技術(shù)[J].中國(guó)煤田地質(zhì),2007,19（4）.

[3]鄧志文,倪宇東,陳學(xué)強(qiáng),等.復(fù)雜山地三維地震勘探采集技術(shù)[J].石油物探,2002,41（1）.

[4]陳樹(shù)光,陳恭洋.三維地震構(gòu)造解釋技術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工, 2010(2).

P631.4

A

1004-5716(2015)05-0111-03

2014-11-10

2014-11-19

胡鵬（1988-），男（漢族），湖北潛江人，助理工程師，現(xiàn)從事地球物理勘探工作。