三維地震勘探10線(xiàn)25炮束狀規(guī)則觀(guān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

張玉軍

(甘肅煤田地質(zhì)局綜合普查隊(duì),甘肅 天水 741002)

0 引言

觀(guān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)三維地震勘探野外數(shù)據(jù)采集起著至關(guān)重要的作用[1]。近年來(lái),隴東地區(qū)各煤礦相繼開(kāi)展先期開(kāi)采地段(首采區(qū))三維地震勘探工作。先后實(shí)施的項(xiàng)目有華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司核桃峪礦井首采區(qū)三維地震勘探[2]、崇信縣百貫溝煤業(yè)有限公司百貫溝煤礦三維地震勘探[3-4]、甘肅靈南煤業(yè)公司唐家河礦井首采區(qū)三維地震勘探甘肅能源慶陽(yáng)煤電有限責(zé)任公司寧中煤田九龍川煤礦煤礦首采區(qū)三維地震勘探[5],采用的觀(guān)測(cè)系統(tǒng)有2種類(lèi)型,一種是10線(xiàn)10炮束狀規(guī)則觀(guān)測(cè)系統(tǒng),另一種是8線(xiàn)20炮束狀規(guī)則觀(guān)測(cè)系統(tǒng)[5-6]。從三維地震勘探觀(guān)測(cè)系統(tǒng)屬性來(lái)看,這2種觀(guān)測(cè)系統(tǒng)存在橫縱比較小、方位角有限、炮檢距不均勻等問(wèn)題。鑒于此,經(jīng)過(guò)對(duì)比分析和研究,設(shè)計(jì)的10線(xiàn)25炮束狀規(guī)則觀(guān)測(cè)系統(tǒng)則有全方位觀(guān)測(cè)、橫縱比大、炮檢距分布較為均勻的優(yōu)點(diǎn)[7-10]。

1 觀(guān)測(cè)系統(tǒng)屬性對(duì)比分析

三維地震勘探觀(guān)測(cè)系統(tǒng)的屬性主要包括炮檢距、方位角、覆蓋次數(shù)、非縱距、橫縱比。為了便于對(duì)比分析研究,對(duì)3種觀(guān)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),見(jiàn)表1。

1.1 炮檢距

一般來(lái)說(shuō),共反射面元炮檢距應(yīng)含有大、中、小炮檢距疊加道并且分布均勻,有利于速度分析和動(dòng)校正,則屬性好。3種觀(guān)測(cè)系統(tǒng)共反射面元炮檢距分布圖(柱狀圖)如圖1所示。由圖可見(jiàn),10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)共反射面元炮檢距含有大、中、小炮檢距并且分布均勻,屬性最好。8線(xiàn)20炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)次之,10線(xiàn)10炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)最差。

圖1 炮檢距分布圖-柱狀圖Fig.1 Shot geophone distance distribution-histogram

1.2 方位角

共反射面元炮檢線(xiàn)方位角分布狀如“蜘蛛”,若“蜘蛛”狀圖形對(duì)稱(chēng),則屬性好,反之則差。炮檢線(xiàn)方位角分布圖(蜘蛛圖)如圖2所示?？梢钥闯?10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)共反射面炮檢線(xiàn)方位角分布分布對(duì)稱(chēng)最好,8線(xiàn)20炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)次之,10線(xiàn)10炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)最差。

圖2 炮檢線(xiàn)方位角分布圖-蜘蛛圖Fig.2 Shot geophone line azimuth distribution-spider diagram

1.3 炮檢距和炮檢線(xiàn)方位角分布圖

炮檢距和炮檢線(xiàn)方位角分布圖-玫瑰圖綜合反映炮檢距和炮檢線(xiàn)方位角分布情況,如圖3所示。

圖3 炮檢距和炮檢線(xiàn)方位角分布圖-玫瑰圖Fig.3 Shot geophone distance and shot geophone line azimuth distribution-rose figure

炮檢距按其大小可劃分為3類(lèi):第1類(lèi)小于500 m,第2類(lèi)大于或等于500 m小于1 000 m,第3類(lèi)大于或等于1 000 m。

10線(xiàn)10炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)炮檢方位角分布:對(duì)應(yīng)于第1類(lèi)炮檢距方位角在0°～190°范圍內(nèi)分布,對(duì)應(yīng)于第2類(lèi)炮檢距方位角在0°～130°范圍內(nèi)分布,對(duì)應(yīng)于第3類(lèi)炮檢距方位角在70°～110°范圍內(nèi)分布;如果以90°方位為數(shù)軸x正方向,則其反方向270°方位沒(méi)有任何炮檢距分布?？梢?jiàn),總體上炮檢距在較窄范圍內(nèi)分布,并且不具有對(duì)稱(chēng)性(炮檢線(xiàn)方位角分布圖-蜘蛛圖)。

8線(xiàn)20炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)炮檢方位角分布:對(duì)應(yīng)于第1類(lèi)炮檢距方位角接近全方位分布,對(duì)應(yīng)于第2類(lèi)炮檢距方位角在60°～130°和230°～300°范圍內(nèi)分布,對(duì)應(yīng)于第3類(lèi)炮檢距方位角在70°～120°和240°～290°范圍內(nèi)分布。可見(jiàn),對(duì)應(yīng)于第2類(lèi)和第3類(lèi)炮檢距方位角在較窄范圍內(nèi)分布,并具有對(duì)稱(chēng)性。

10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)炮檢方位角分布:對(duì)應(yīng)于第1類(lèi)和第2類(lèi)炮檢距方位角均為全方位分布;僅對(duì)應(yīng)于第3類(lèi)炮檢距方位角在40°～140°和220°～320°范圍內(nèi)分布,其方位角分布較寬并具有對(duì)稱(chēng)性?？梢?jiàn),10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)炮檢方位角分布明顯優(yōu)于前2種。

1.4 覆蓋次數(shù)

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。

由表1可見(jiàn),10線(xiàn)10炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、8線(xiàn)20炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)分別為30次、40次、40次。

1.5 非縱距

三維地震勘探非縱距一般指最大炮檢距

xmax=(x2+y2)1/2

(1)

式中,x、y為縱、橫向最大炮檢距。

xmax選擇時(shí)要求考慮的影響因素有:求取速度的精度;壓制多次波的效果;動(dòng)校正拉伸畸變對(duì)高頻信號(hào)的影響和反射系數(shù)的變化;xmax不大于目的層的埋深。10線(xiàn)10炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、8線(xiàn)20炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)分別為1 210.50 m、1 346.14 m、1 315.48 m。

1.6 橫縱比

觀(guān)測(cè)系統(tǒng)排列片的橫縱比如果小于0.5,則方位角分布會(huì)很差,會(huì)產(chǎn)生靜校正耦合問(wèn)題,并且不能檢測(cè)與方位角有關(guān)的變化等。如果方位角增加到0.6到1之間,上述問(wèn)題就會(huì)解決。常規(guī)三維勘探觀(guān)測(cè)系統(tǒng)縱橫比大于等于0.6[11]。10線(xiàn)10炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、8線(xiàn)20炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)分別為0.23、0.51、0.62。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 地質(zhì)概況

隴東某礦區(qū)位于鄂爾多斯盆地的南緣,發(fā)育地層由老至新有:上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)群(T3yn);侏羅系(J)下統(tǒng)富縣組(J1f)、中統(tǒng)延安組(J2y)、直羅組(J2z)和安定組(J2a);白堊系下統(tǒng)志丹群(K1zh)和第四系(Q)。侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)為主要含煤地層,5-2煤層、8-3煤層為主要可采煤層。

2.2 工程布置

隴東某礦區(qū)三維地震勘探控制面積14.1 km2,按照測(cè)線(xiàn)束基本垂直構(gòu)造走向原則,采用10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)布置測(cè)線(xiàn)束6束,滿(mǎn)覆蓋面積15.38 km2,一次覆蓋面積25.998 km2,施工面積30.688 km2。檢波線(xiàn)長(zhǎng)526.4 km,炮線(xiàn)長(zhǎng)980 km,生產(chǎn)物理點(diǎn)7 150個(gè),試驗(yàn)物理點(diǎn)80個(gè),總計(jì)7 230個(gè)。10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 10線(xiàn)25炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)Fig.4 10 lines 25 shots observation system

2.3 地震資料分析

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定最佳激發(fā)與接收因素,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集,原始單炮記錄信噪比較高,如圖5所示;地震時(shí)間剖面品質(zhì)好,如圖6所示,主要煤層地震反射波T5-2波和T8-2波能量強(qiáng),同相軸連續(xù)性好,地質(zhì)構(gòu)造反映清晰。

圖5 典型單炮記錄Fig.5 Typical single shot recording

圖6 典型時(shí)間剖面Fig.6 Typical time profile

2.4 地質(zhì)成果

查明了各主要可采煤層的底板起伏形態(tài),控制5-2煤層、8-2煤層和9-3煤層的底板標(biāo)高,繪制5-2煤層、8-2煤層和9-3煤層底板等高線(xiàn)平面圖。新發(fā)現(xiàn)斷層18條,并控制了各條斷層的傾角、落差和延展長(zhǎng)度。圈定了5-2煤層、9-3煤層無(wú)煤區(qū)范圍。分析區(qū)內(nèi)覆蓋層(Q)的厚度變化情況,繪制覆蓋層(Q)的厚度變化趨勢(shì)圖[12]。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)比分析和研究,三維地震勘探10線(xiàn)25炮束狀規(guī)則觀(guān)測(cè)系統(tǒng)具有全方位觀(guān)測(cè)、橫縱比大、炮檢距分布較為均勻的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用,取得較好的地震地質(zhì)觀(guān)測(cè)效果。實(shí)踐證明,10線(xiàn)25炮束狀規(guī)則觀(guān)測(cè)系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用效果和前景。