高精度三维地震勘探在黄土塬地区的应用.pdf
高 精度三维地震勘探在巨厚黄土地区的应用 尚 铮 (山西省煤炭地质物探测绘院,山西晋中, 030600 ) 摘 要巨厚黄土覆盖地区表浅层黄土结构疏松,对地震波吸收强烈,一直是三维地震勘探的难 题 。本院在甘肃某矿区,通过多种手段进行了相关试验 、分析,最终选取适当的采集参 数,获得了高信噪比的地震资料,采用初至折射静校正等一系列处理技术进行相关资料 处理,取得了可喜的地质成果,为矿山安全生产奠定了基础 。 关键词高精度三维地震;巨厚黄土;资料采集 中图分类号 P631.4 35 文献标识码 A 文章编号 1004-6429( 2012) 02-0067-02 ● 应用技术 收稿日期 2012-01-30 作者简介尚 铮,女, 1984 年出生, 2009 年毕业于太原理工 大学,助理工程师, 030600 ,山西省晋中市榆次区蕴华西街 92 号 山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012 年 第 27 卷 第 2 期 巨厚黄土覆盖地区地形条件复杂,沟梁交错 。表浅层黄土结 构疏松 、波速低,激发 、接收条件极差 。地震波能量被严重吸收, 高频衰减强烈,地震资料信噪比极低,至今仍是煤田地震勘探面 临的一大难题 。甘肃某矿区就属于这类地区,山西省煤炭地质物 探测绘院在该区进行了高精度三维地震勘探攻关研究,在资料 采集方面,取得了一些经验 。 1 地震地质条件 勘探区地处陇东黄土高原的东南部,地貌主要由黄土塬 、黄 土宽梁和河谷阶地组成 。全区相对高差 200~300 m。 区内表 、浅层激发条件复杂多变,既有厚黄土覆盖区,又有 砾石及砂砾卵石层覆盖区,还有少量风化基岩出露区;在塬区黄 土覆盖厚度达 240 m 以上,松散干燥,对地震波的吸收和衰减作 用极强,加之区内地形复杂 、潜水位埋藏深,致使地震激发 、接收 条件均很差 。因此,该区浅层地震地质条件特别复杂 。 区内唯一含煤地层为中侏罗统延安组,煤 8 层为主要可采 煤层,根据以往地震勘探的经验及试验资料分析,煤层与围岩存 在较大的波阻抗差异,其顶底界面能形成较明显的煤层反射波 。 但由于首采区内煤 8 层的厚度( 6.45~20.06 m) 、结构在横向上变 化较大,使得煤 8 层反射波能量 、波形在横向上变化较大,因此, 该区中 、深层地震地质条件也较复杂 。 综上所述,本区地震地质条件类型属特别复杂地区 。 2 技术难点 在充分踏勘 、理论分析的基础上,经过深入分析研究,总结 出该区三维地震勘探工作的技术难点 ①通过试验研究分析,找 出适用于该区巨厚黄土覆盖条件下的激发方式; ②对区内由于地 形高差变化较大施工中难以到达的点位,根据实际情况进行实 地测量,保证了施工的准确性 。确保了本次三维地震原始资料的 高质量采集,为资料处理工作的成功奠定了基础 。 3 采集方法 为了顺利地完成本次地震勘探所承担的地质任务,获取高 信噪比 、高分辨率的地震勘探采集资料及可靠的地质成果,在勘 探区内进行了充分的试验工作,并通过对比分析选取了最佳的 施工参数 。 3.1 试验工作 为探索适应全区的采集方法,选择了 5 处具有一定代表性 的地段,在激发方面采用井中放炮,就不同激发井深( 12, 20, 30 m) 、不同药量( 2, 4 kg) 、不同井组合数 、组合方式(线性组合 、 面元组合)等进行了试验;在接收方面,不同检波器( 10, 60 Hz) 、 不同排列长度( 60, 90, 20 m 道距)等进行点试验,在点试验初步 确定方案的基础上进行线试验 。 3.2 试验结论 通过充分试验研究,为有效压制干扰 、增强反射波能量 、提 高资料信噪比(如图 1 所示) 。在此基础上确定了全区资料采集 参数 ①观测系统采用 10 线 10 炮制,单边激发, 600( 6010)道 接收, 0 m 偏移,道距 20 m,炮排距 100 m,叠加次数 30 次 。②成 孔设备采用洛阳铲,以保证井深及激发层位 。③厚黄土区激发方 式采用成孔至钙质结核层,六组合面元激发(局部激发条件困难 地段八组合面元激发),单井药量 1 kg,用土封孔 。④接收方式采 用自然频率为 10 Hz,单串 6 个检波器拉开接收,组内距 2 m。 通过针对性的试验和研究得到了在复杂表浅层地质条件 下,巨厚黄土覆盖区的激发和接收方式,选择了适当的施工设备 和采集参数,为在野外施工中克服有关技术难点,高质量地完成 资料采集工作奠定了基础 。 4 资料处理与解释 由于勘探区地形起伏较大,静校正问题突出,目的层反射波 反映比较清楚,但资料信噪比较低,各种干扰波很发育 。为了达 67· · 图 1 试验线处理成果 到 “高分辨率 、高信噪比 、高保真度 ”的处理目标,该区资料的处 理过程以静校正为重点,提高信噪比为中心(如图 2 所示) 。由于 野外数据采集质量较好,资料处理精细,全区取得了较好的数据 体(如图 3 所示) 。 图 2 静校正前后单炮对比 图 3 三维数据立体图 5 地质成果 本次三维地震勘探查明了断层 15 条,其中落差 >5 m 断层 11 条,解释了落差 <5 m 的断层 4 条;查明了勘探区内煤 8 层的 起伏形态和埋藏深度,圈出区内煤 2、煤 5 层的可采边界,编制出 等高距为 5 m 的煤 8 层的底板等高线图和地震地质剖面图;查 明勘探区总体构造形态为向西倾的单斜构造,在此基础上发育 了 6 条东西向的褶曲 。煤层走向近于南北,倾向西,倾角一般在 2°~7°,最大可达 14°;基本查明了第四系厚度,并编制了等高距 5 m 的第四系等厚线图;预测了煤 8 层的瓦斯富集区 。 6 结论 本次三维地震勘探关键是在巨厚黄土地段的资料采集上,充 分掌握了表浅层地震地质条件,保证数据采集的完整性和准确性, 取得了较高信噪比的原始资料;资料处理上重点做好了初至折射 静校正;资料解释上通过人机联作,利用纵横及任意方向剖面 、水 平切片 、层拉平切片显示等常规处理成果资料,同时结合相干体 、 方差体等属性解释互相对比 、互相验证,从多角度综合各方面信息 及其异常,进行断层 、陷落柱等各类地质现象的解释,最终完成地 震资料的精确地质解释,为矿方提供可靠的地质成果 。 参考文献 [ 1] 郑启孝 . 华能甘肃源开发有限公司核桃峪矿井首采区三 维地震勘探报告[ R] .晋中山西省煤炭地质物探测绘院, 2010. Application of High-precision Three-dimensional Seismic Prospecting in Thick Loess Regions SHANG Zheng ABSTRACT The regions covered with thick loess, with loose surface structure, have a strong absorption of seismic waves and have always been a problem in three-dimensional seismic prospecting. Some corresponding experiments and analyses through various means in a mine of Ganshu Province have resulted in high signal-noise ratio seismic data with reasonable collecting parameters and these data have been treated with the refraction static correction of the primary waves with satisfying geological results, which may lay a foundation for the safe production of mines. KEYWORDS high-precision three-dimensional seismic; thick loess; data collection 井深 612 m;药量 61 kg 自然频率为 10 Hz 的检波器 井深 612 m;药量 61 kg 自然频率为 10 Hz 的检波器 T9 T9 T8 T8 静校正前 静校正后 山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012 年 第 27 卷 第 2 期 68· ·