對二維地震覆蓋次數(shù)和炮點距的思考

孫海川

（甘肅煤炭地質(zhì)勘查院， 甘肅 蘭州 730000）

近年來，國家著力化解過剩產(chǎn)能和降本增效，煤炭行業(yè)成為重點去產(chǎn)能行業(yè)，找煤勘查面臨財政撥款有限及社會市場萎縮的窘境。尤其是在找煤預(yù)查階段投資更為謹慎，因為該階段勘查區(qū)大都是找煤空白區(qū)，多數(shù)是通過周邊地質(zhì)資料推斷的找煤前景區(qū)。而地震勘探作為找煤階段非常有效和實用的手段往往被優(yōu)先采用。通常采用的做法是在勘查區(qū)選取1條勘探線進行地震勘探，根據(jù)地震勘探效果開展下一步的工作。盡管地震勘探在找煤階段被廣泛使用，但是其勘探成本相對于其他物探手段也不容小覷。考慮到勘探成本，好多地勘單位在設(shè)計時往往采取抽稀炮點、加大接收排列以增加覆蓋次數(shù)的方法來降低成本。為此，本文從二維地震觀測系統(tǒng)及費用預(yù)算方面提出自己的看法，供地震勘查工作人員和有關(guān)部門參考。

1 觀測系統(tǒng)比較

二維地震觀測系統(tǒng)通常是炮點（激發(fā)點）、檢波點（接收點）等間距分布在測線上，且炮點距是檢波點距的整數(shù)倍[1，2]。以炮點距20 m，道距10 m，接收道數(shù)96道為例，依據(jù)公式:N=M/2V，式中:N為覆蓋次數(shù)，V為激發(fā)點移動的接收道數(shù)，本例中M=96，炮點距20 m，道距10 m，激發(fā)一次后激發(fā)點的排列移動2道檢波點距，即激發(fā)點移動2個接收道數(shù)，此時V=2，得出N=24，即96道接收24次覆蓋。若將炮點抽稀炮點距減少為原來的一半變?yōu)?0 m，道距仍為10 m，接收道數(shù)仍為96道，則覆蓋次數(shù)減小至12次。覆蓋次數(shù)降低通常會使地震資料信噪比降低。為了保證地震資料信噪比，通常采用增大接收道數(shù)，即加大接收排列的方式來增加覆蓋次數(shù)。炮點抽稀炮點距變?yōu)?0 m，道距10 m，接收道數(shù)192道時，依據(jù)公式N=M/2V覆蓋次數(shù)仍可以達到24次，那么這兩種觀測系統(tǒng)到底有何區(qū)別呢？二維地震觀測系統(tǒng)可用綜合平面法表示[3]（圖1所示）。

圖1 觀測系統(tǒng)綜合平面法

將測線上的激發(fā)點A1、A2、A3…等間距標在水平直線上，然后從激發(fā)點向兩側(cè)作與測線成45°的斜線，組成方格網(wǎng)。當測線上某點激發(fā)、某一排列接收時，將測線上的接收排列投影到過該激發(fā)點45°斜線上，用該段投影表示接收排列。即當在A1激發(fā)、A1A2之間接收時，可用線段A1B表示。同理，A2激發(fā)，A1A2之間接收時，可用A2B表示?？梢钥闯觯瑥募ぐl(fā)點引出的45°斜線上所有的接收點有共同的激發(fā)點，稱該線為共激發(fā)點線。從接收點出發(fā)的-45°斜線表示地面同一接收點位，該線上不同激發(fā)點的所有道都是同一個地面點接收的，稱該線為共接收點線。與地面激發(fā)點平行的水平線各接收點的炮檢距均相等，稱該線為共炮檢距線。垂直于共炮檢距線的線，當界面水平時，此線上各接收點接收來自地下同一反射點的反射，稱該線為共反射點線。共反射線與共激發(fā)點線相交，有幾個交點，則說明有幾次覆蓋。

按照地震觀測系統(tǒng)綜合平面法分別繪制炮點距20 m，道距 10 m，96道接收和炮點距 40 m，道距10 m，192道接收的觀測系統(tǒng)（圖2、圖3所示），為了便于比較，兩種觀測系統(tǒng)均采用中點激發(fā)，起始炮點樁號均為1 000，炮點個數(shù)均為30炮，覆蓋次數(shù)均為24次。圖2為炮點距20 m，道距10 m，96道接收，中點激發(fā)觀測系統(tǒng)。起始炮點樁號為1 000，第一炮排列長度960 m，對應(yīng)檢波點樁號520～1 480，激發(fā)一次后激發(fā)點的樁號向前移動2個道距（20 m）；第二炮炮點樁號為1 020，接收排列對應(yīng)的檢波點樁號為540～1 500；依次類推，第30炮的炮點樁號為1 580，接收排列對應(yīng)的檢波點樁號為1 100～2 060。圖3為炮點距40m，道距10 m，192道接收，中點激發(fā)觀測系統(tǒng)。起始炮點樁號為1 000，第一炮排列長度1 920m，對應(yīng)檢波點樁號40～1 960，激發(fā)一次后激發(fā)點的樁號向前移動4個道距（40 m）；第二炮炮點樁號為1 040，排列對應(yīng)的檢波點樁號為80～2 000；依次類推，第30炮的炮點樁號為2 160，排列對應(yīng)的檢波點樁號為 1 200～3 120。

圖2 中點激發(fā)（2個道距），96道接收，24次覆蓋觀測系統(tǒng)

圖3 中點激發(fā)（4個道距），192道接收，24次覆蓋觀測系統(tǒng)

一般來講，最小炮檢距Xmin要足夠小，以便能對淺反射面有適當?shù)牟蓸樱话闳min=1.0～1.2倍最淺目的層深。最大炮檢距Xmax的設(shè)計時應(yīng)近似等于最深反射層的深度，即Xmax≈Hmax[4]。也就是說炮檢距的大小和目標層深度相當。依據(jù)圖1觀測系統(tǒng)平面法分析，圖2中最小共炮檢距20 m，對應(yīng)覆蓋次數(shù)2次，炮檢距每增加20 m，覆蓋次數(shù)隨之增加2次。共炮檢距從小到大依次為20 m、40 m、60 m…直至達到最大共炮檢距480 m時，對應(yīng)的覆蓋次數(shù)依次為2次、4次、6次…直至達到最大覆蓋次數(shù)24次，意味著從淺層至深層覆蓋次數(shù)依次遞增直至達到最大24次。圖3中最小共炮檢距40 m，對應(yīng)覆蓋次數(shù)2次，炮檢距每增加40 m，覆蓋次數(shù)隨之增加2次。共炮檢距從小到大依次為40 m、80 m、120 m…直至達到最大共炮檢距960 m時，對應(yīng)的覆蓋次數(shù)依次為2次、4次、6次…直至達到最大覆蓋次數(shù)24次，即從淺層至深層覆蓋次數(shù)依次遞增直至達到最大24次。炮點距20 m，道距10 m，96道接收，中點激發(fā)觀測系統(tǒng)（圖2）1次疊加及以上剖面長度1.06 km（測點樁號760～1 820），理論最大勘探深度約480 m左右，測點1 240～1 340之間在勘探深度480 m左右達到最大覆蓋次數(shù)24次。炮點距40 m，道距10 m，192道接收，中點激發(fā)觀測系統(tǒng)（見圖3）一次疊加及以上剖面長度2.12 km（測點樁號520—2 640），理論最大勘探深度約960 m左右，測點1 480～1 680之間在勘探深度960 m左右達到最大覆蓋次數(shù)24次。共炮檢距480 m，炮點樁號1 240處，覆蓋次數(shù)為12次，而對于炮點距20 m，道距10 m，96道接收，中點激發(fā)觀測系統(tǒng)（見圖2）同樣是共炮檢距480 m，炮點樁號1 240處，覆蓋次數(shù)卻達24次。

對比2種觀測系統(tǒng)可以得出，所謂的覆蓋次數(shù)通常指某一層的覆蓋次數(shù)，覆蓋次數(shù)由淺層至深層逐漸增大，在深層達到最大覆蓋次數(shù)。同樣深度時小炮點距，小排列接收相對于大炮點距、大排列接收覆蓋次數(shù)相對較高，有利于壓制干擾，提高資料信噪比，能夠較好的反映淺層信息。而大炮點距、大排列接收生產(chǎn)效率高（主要體現(xiàn)在在同等炮數(shù)的前提下，可獲得較長的剖面長度）、勘探深度相對較大，有利于深層地震勘探。當炮點抽稀時，地下反射點也會相應(yīng)減少，影響地震勘探分辨率，不利于發(fā)現(xiàn)地下地質(zhì)體的精細特征。大排列接收時，激發(fā)子波振幅寬度隨著炮檢距的增大而變小，子波長度隨之增長，高頻成份損失，路徑越長，高頻損失越多，分辨率就越低[5]。

2 從費用預(yù)算的角度比較

采用大排列接收必然要增加接收道數(shù)，勘探成本有所增加。而抽稀炮點則意味著成孔及藥量等費用相應(yīng)減少，勘探成本則會降低。那么當采用抽稀炮點，大排列接收時，勘探成本以《地質(zhì)調(diào)查項目預(yù)算標準2010》為依據(jù)，通過對比炮點距20 m，道距10 m，96道接收，中點激發(fā)觀測系統(tǒng)和炮點距40 m，道距10 m，192道接收，中點激發(fā)觀測系統(tǒng)兩種觀測系統(tǒng)的費用預(yù)算，來說明勘探成本的變化。

《地質(zhì)調(diào)查項目預(yù)算標準2010》中地震多次疊加法預(yù)算標準中規(guī)定:藥量1 kg，井深5～12 m，地形等級Ⅱ級，道距10 m時，費用標準為793元/點。

當藥量當炸藥量大于1 kg時，每增加1 kg標準提高5%。

接收道數(shù)144道（大于48道）時，折合為48道的計價物理點:計價物理點=生產(chǎn)物理點×〔1+（N－48）/48×30%〕，其中N為接收道數(shù)。

以地震測線長度2 km，單井激發(fā)，藥量1 kg，井深6 m為基準。當采用炮點距20 m，道距10 m，96道接收，中點激發(fā)觀測系統(tǒng)時，生產(chǎn)物理點（即炮數(shù)）為2 km/20 m+1=101 個，計價物理點=101×[1+（96－48）/48×30%]=131個?？傎M用為:計價物理點×單價=131×793點/元=10.39萬元。當采用炮點距40 m，道距10 m，192道接收，中點激發(fā)觀測系統(tǒng)時，生產(chǎn)物理點（即炮數(shù)）為2 km/40 m+1=51個，計價物理點=51×[1+（192－48）/48×30%]=97 個?？傎M用為:計價物理點×單價=97×793點/元=7.69萬元。后者費用預(yù)算占前者的74%，看起來勘探成本相對較低，但是炮點距抽稀，大排列接收時，地震波能量隨著炮檢距加大而減弱，不利于深層地震勘探。為了保證地震波有足夠的能量，往往需要加大藥量，加大藥量時根據(jù)預(yù)算標準每增加1 kg標準提高5%，如此一來勘探成本則會相應(yīng)增大，其勘探成本往往也不會低于小炮點距、小排列觀測系統(tǒng)。

3 結(jié)論與認識

通過觀測系統(tǒng)、費用預(yù)算比較，在進行地震勘探設(shè)計時應(yīng)結(jié)合勘查區(qū)地震地質(zhì)條件、目的層埋深、地質(zhì)任務(wù)、技術(shù)可行性及勘探成本等綜合考慮，要兼顧地震資料品質(zhì)和勘探成本，僅僅通過抽稀炮點、加大排列以達到增加覆蓋次數(shù)的做法不一定可取。

本次研究有以下幾點認識供大家參考。

1）加大接收排列往往增加的都是深層覆蓋次數(shù)，不能理解為增加淺層到深層所有地層的覆蓋次數(shù)。

2）排列長度的選擇要考慮目的層埋深，當目的層埋深較淺時接收排列不宜過大，因為排列越小，地震波傳播路徑越短，能量衰減也慢，同時還可以減少遠道淺層折射波的干擾，從而提高數(shù)據(jù)質(zhì)量[6]。

3）抽稀炮點，加大接收排列這種觀測系統(tǒng)生產(chǎn)效率相對較高，有利于獲取精度較高的深層資料。但炮檢距過大，使反射點道集中，最近與最遠道信號受吸收等影響不一樣，波形發(fā)生變化，不能取得同相疊加效果，使得信號延續(xù)時間變長，影響分辨率。另外，該觀測系統(tǒng)地下反射點較稀，不利于查明構(gòu)造細節(jié)[7]。

4）對于找煤預(yù)查階段及地震地質(zhì)條件極復(fù)雜地區(qū)，一般需要了解淺層至深層地層賦存情況及構(gòu)造情況，為此不僅要加大接收排列，還要考慮加密炮點距。