發(fā)布時(shí)間：2022-07-26 06:17:51
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用分析樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
[摘要]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)石油、天然氣的需求量也逐年上升。油氣資源勘探技術(shù)對(duì)增加國(guó)內(nèi)油氣產(chǎn)量有著直接影響，而我國(guó)西部地區(qū)油氣資源豐富，對(duì)保障我國(guó)能源安全意義深遠(yuǎn)。通過(guò)介紹三維地震勘探技術(shù)在新疆塔里木中部地區(qū)的應(yīng)用情況，分析了這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)越性，為相關(guān)工作提供了一定的理論依據(jù)。
[關(guān)鍵詞]三維地震勘探 塔里木盆地 應(yīng)用
1前言
塔里木盆地位于我國(guó)新疆自治區(qū)境內(nèi)，面積達(dá)53萬(wàn)平方公里，中部為塔克拉瑪干沙漠，其地形封閉，盆地中部地區(qū)奧陶系、石炭系等地層的發(fā)育，為石油和天然氣的蘊(yùn)藏創(chuàng)造了有利條件。但由于盆地中部地表都是起伏不定的高大沙丘，勘探時(shí)對(duì)地震波吸收嚴(yán)重，而且石炭系地層特征很復(fù)雜，奧陶系的非均質(zhì)性很強(qiáng)烈，這些客觀因素都給油氣勘探工作帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。
三維地震勘探集合了數(shù)學(xué)、物理和計(jì)算機(jī)等技術(shù)的綜合性應(yīng)用技術(shù)，其本質(zhì)目的是得到地下目標(biāo)更為清晰的圖像和更準(zhǔn)確的位置。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)是地球物理勘探中的主要方法，為全球石油、天然氣和煤炭等資源的勘探工作做出巨大貢獻(xiàn)[1]。
2三維地震勘探技術(shù)的具體應(yīng)用
三維地震勘探技術(shù)主要由方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和地質(zhì)解釋四部分組成，這里我們對(duì)方案設(shè)計(jì)和地震波接收這兩個(gè)工作環(huán)節(jié)中的技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明分析。
2.1勘探系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
2.1.1削弱采集“腳印”的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
由于塔里木盆地中部地區(qū)地表主要分布著沙丘，造成儀器的接受條件有差別，進(jìn)而導(dǎo)致得到的地震資料在振幅、信噪比等差別較大，形成采集“腳印”問(wèn)題。為了減弱地表因素對(duì)采集信息工作的影響，可采用垂直沙丘走向觀測(cè)法，避免在地表?xiàng)l件差的地段總是接收同一線束信息，增加地表因素平均統(tǒng)計(jì)效應(yīng)，降低采集“腳印”影響程度。此外，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)：橫向滾動(dòng)距離、跑線距及接收線距這三個(gè)系統(tǒng)觀測(cè)參數(shù)和采集“腳印”問(wèn)題密切相關(guān)，即：當(dāng)跑線距基本等于接收線距離時(shí)，對(duì)改善面元屬性分布影響最小。
對(duì)比下表數(shù)據(jù)，可看出觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)振幅分布的影響。
從上表中我們可以發(fā)現(xiàn)： 正交滾動(dòng)1800m這一觀測(cè)系統(tǒng)在滿覆蓋區(qū)內(nèi)差值和變化范圍最大，而非滾動(dòng)正交900m各方面最為均勻，有利于減少滾測(cè)系統(tǒng)中的采集“腳印”。所以塔里木地區(qū)的三維觀測(cè)系統(tǒng)采取的是小滾動(dòng)距、非正交的方式。
2.1.2應(yīng)對(duì)復(fù)雜地表?xiàng)l件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
在油氣勘探中，主要任務(wù)是查明區(qū)域內(nèi)主要含油層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況，為以后的鉆井工作提供準(zhǔn)確的位置情報(bào)。塔中地區(qū)的地層發(fā)育齊全，但受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響較大，地層之間為不整合接觸關(guān)系，所以該地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖性變化較大，這就導(dǎo)致將來(lái)相鄰井在出油量上會(huì)差別很大。這些因素為勘探工作帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。在實(shí)際的勘探工作中，我們采用了微三維工作方法，即：選取已鉆好的點(diǎn)為中心，布置一組環(huán)形面積，檢測(cè)器接收線平行設(shè)置，炮點(diǎn)的安置位置與其垂直。在這種布置形式下，我們得到的覆蓋次數(shù)在一個(gè)環(huán)形內(nèi)不均勻分布，可用公式（2-1）來(lái)估算不同位置的覆蓋次數(shù)：
式中： C――覆蓋次數(shù)；
r――覆蓋面積半徑，m；
d――從中心到CMP間距，m；
Dx ――檢波器線間距，m；
Dy ――炮點(diǎn)間距，m；
微三維勘探方法是在三維地震勘探技術(shù)中改進(jìn)而來(lái)的，它受地形和地物的影響較小，施工時(shí)靈活快速，還可以充分利用鉆孔的有關(guān)資料進(jìn)行地震解釋?zhuān)峁┙Y(jié)果的時(shí)間和精度相比常規(guī)的三維地震技術(shù)都有較大的優(yōu)勢(shì)[2]。
2.2地震波激發(fā)技術(shù)的改進(jìn)和應(yīng)用
眾所周知，由于潛水面的存在會(huì)導(dǎo)致很大部分的反射波再次被反射回去，所以我們一般選取潛水面以下3-5m深度處的粘土層或泥巖中進(jìn)行爆炸作業(yè)。進(jìn)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐總結(jié)，我們又在此基礎(chǔ)上對(duì)一些激發(fā)參數(shù)做出調(diào)整使接收到的波信號(hào)更為清晰。
為提高深層資料品質(zhì)，相關(guān)人員在塔中地區(qū)進(jìn)行了一些試驗(yàn)，最終明確：在單井藥量一定的情況下，增加組合井?dāng)?shù)可提高單炮信噪比，達(dá)到三口以上的話效果會(huì)很明顯。具體表現(xiàn)為：覆蓋次數(shù)一樣時(shí)，三井組合形式的工作量是單井的三倍，剖面疊加效果好；當(dāng)鉆井工作量相同覆蓋次數(shù)不同時(shí)，單井激發(fā)高覆蓋次數(shù)的剖面疊加效果相比于三井要好很多。
所以，我們應(yīng)當(dāng)在保持一定鉆井工作量的前提下，要采取較小組合井?dāng)?shù)和增加覆蓋次數(shù)，不能過(guò)分執(zhí)著于單炮的激發(fā)效果如何。
2.3接收技術(shù)的優(yōu)化和應(yīng)用
由于塔中地區(qū)地表的沙丘對(duì)地震波的衰減和吸收很強(qiáng)烈，我們通過(guò)采取“蜂窩狀”微測(cè)井技術(shù)對(duì)其進(jìn)行深入探究，最終發(fā)現(xiàn)地震波的衰減與沙丘速度相關(guān)，即：在潛水面以下地震波衰減較慢，而在沙丘中衰減很快。
為了應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們采用了長(zhǎng)尾錐檢波器，發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有取得明顯效果。然后將單個(gè)普通檢波器放置到潛水面以下1m處，采集到的信息品質(zhì)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如地表組合的效果。之后又進(jìn)行了地表組合和潛水面組合的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者相差無(wú)幾。由此我們得出以下結(jié)論：1.改善地表的接收條件可有效減少地震波的衰減作用；2.優(yōu)化檢波器的組合方式可提高接收的地震波能量[3]。
3結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)在塔中地區(qū)的實(shí)際應(yīng)用，可以看出目前三維地震勘查技術(shù)在隱蔽性非均質(zhì)油氣資源中的勘探工作中占據(jù)越來(lái)越重要的位置，但這種技術(shù)在深層溶洞、裂隙等復(fù)雜條件下的探測(cè)還應(yīng)被不斷優(yōu)化。
摘要：通過(guò)對(duì)大灣煤礦三維地震勘探成果與實(shí)際對(duì)比分析，認(rèn)為礦區(qū)開(kāi)展三維地震勘探技術(shù)是可行的，是目前礦區(qū)查明煤層賦存情況和地質(zhì)構(gòu)造行之有效的勘探手段，具有良好的推廣前景。
關(guān)鍵詞：技改擴(kuò)能；三維地震勘探；地質(zhì)構(gòu)造；巷道揭露；效果評(píng)價(jià)
大灣煤礦原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬(wàn)噸，通過(guò)技改擴(kuò)能到300萬(wàn)t/a生產(chǎn)能力的礦井，是水礦股份公司千萬(wàn)噸擴(kuò)能技改的重點(diǎn)工程。通過(guò)新建生產(chǎn)能力分別為90萬(wàn)t/a的中井和西井，東井進(jìn)行擴(kuò)建提高到120萬(wàn)t/a的生產(chǎn)能力。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告顯示技改區(qū)域鉆孔控制程度低，大部分地質(zhì)儲(chǔ)量為C級(jí)，構(gòu)造和煤層賦存情況控制程度差，為此，2006年由中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所和陜西省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)對(duì)大灣煤礦進(jìn)行了三維地震勘探。
1 三位地震勘探成果
本次勘探工作，野外數(shù)據(jù)采集共完成實(shí)驗(yàn)物理點(diǎn)90個(gè)，微測(cè)井25個(gè)，低速帶觀測(cè)物理點(diǎn)22個(gè)；三維數(shù)據(jù)線17束，共計(jì)14413物理點(diǎn)，三維地震補(bǔ)充勘探面積約為14.6km2，覆蓋了東井二采區(qū)、中井、西井范圍，克服了諸多技術(shù)難點(diǎn)，圓滿完成了各項(xiàng)地質(zhì)任務(wù)，取得以下豐富的地質(zhì)成果。
1.1 煤層形態(tài)的控制
礦區(qū)煤系地層穩(wěn)定，主要標(biāo)志層間距變化不大，巖性巖相組合特征清楚，在垂直時(shí)間剖面上（圖1）可以看到第1個(gè)較強(qiáng)的相位為2#煤的底板反射波，第4個(gè)相位強(qiáng)反射為11#煤的反射波，中間的部分連續(xù)、反射較弱的波是5、7#煤的反射波。
圖1 反射波組特征
由于T2、T11波能量強(qiáng)、波形特征突出、穩(wěn)定，全區(qū)可連續(xù)追蹤對(duì)比，是本次地震勘探的主要目的波，也是地質(zhì)解釋主要依據(jù)，從而在局部區(qū)域可推測(cè)出T4、T9波。經(jīng)過(guò)資料解釋?zhuān)斯ぞ庉嫼?，繪制了2#、4#、7#、9#、11#煤層底板等高線圖。
本次三維地震勘探探明了區(qū)內(nèi)2#、4#、7#、9#、11#煤層厚度變化，查明了煤系地層的起伏形態(tài)。煤層底板整體形態(tài)為一規(guī)模巨大的不對(duì)稱(chēng)船型向斜（二塘向斜）（圖2），大灣煤礦位于向斜的中深部，向斜軸部部位于探區(qū)西南之鉆孔P18-2、P8-2、P19-8一線，走向NW-SE；向斜NE翼地層較緩，傾角5～10°；SW翼地層較陡，傾角約18～25°，并被邊界大斷層DF1所破壞。
圖2 XLN1720線地震地質(zhì)剖面圖
1.2 斷層的控制
在地震資料解釋過(guò)程中，充分利用計(jì)算機(jī)解釋軟件提供的三維可視化技術(shù)、方差體分析技術(shù)、立體顯示等功能，自動(dòng)追蹤、局部放大、動(dòng)態(tài)瀏覽。對(duì)大小斷層進(jìn)行了逐一連續(xù)追蹤控制，大大提高了小斷層的解釋可靠程度（圖3）。
本區(qū)解釋以2#、11#煤層解釋為主，根據(jù)性質(zhì)、落差及空間展布規(guī)律，2#煤層共解釋117條新斷層 ，全部為正斷層。其中落差5m以上的94條斷層按其可靠程度分別進(jìn)行了評(píng)價(jià)，可靠斷層46條，較可靠斷層48條，落差5m以下的23條。11#煤層解釋的斷層與2#煤層相比，新解釋44條。2#煤層斷層在11#不存在的有31條。在同時(shí)切斷2#煤層、11#煤層的斷層中，一般是切割2#煤層斷距大于11煤層。在整個(gè)勘探區(qū)不盡相同，對(duì)本區(qū)較大斷層作了比較分析。
勘探區(qū)斷裂構(gòu)造以NW―SE、NE-SW 向斷層為主，間或發(fā)育E-W向斷層。其中NW-SE 向斷層具有規(guī)模大、沿地層走向延展、分支斷層發(fā)育的特點(diǎn)，為控制探區(qū)的主要構(gòu)造因素，其中的DF1與DF22斷層構(gòu)成了本探區(qū)的東西邊界斷層。在向斜NE翼發(fā)育與向斜軸部平行的斷層，如DF101、DF62、DF43、DF26。在向斜NE翼離軸部遠(yuǎn)端，發(fā)育與軸部成放射狀的斷層，如DF108、DF95、DF63、DF23等。
圖3 地質(zhì)構(gòu)造綱要圖
在向斜SW翼地層明顯變的陡峭，且被DF1斷層切割，DF53、DF52、DF54、DF55、DF50、DF34、DF5、DF9、DF2等與DF1相交、切割，相交角度較大甚至垂直。DF22控制勘探區(qū)東部邊界，在其附近構(gòu)造比較復(fù)雜，DF17、DF18、DF19、DF20相交在一起。
此外區(qū)內(nèi)還發(fā)育NE向的小斷層，如DF99、DF83、DF85、DF75、DF43等，彼此近似平行。
總之，區(qū)內(nèi)小的斷層（小于10米）比較發(fā)育，是區(qū)內(nèi)影響礦山井巷開(kāi)拓與工作面布置的重要因素。
2 驗(yàn)證情況
東井二采區(qū)探采對(duì)比：首采面210201面，機(jī)、軌巷開(kāi)門(mén)點(diǎn)實(shí)際揭露2#煤層底板標(biāo)高分別為1560.713m和1551.152m；原勘察報(bào)告底板等高線為1552.463m和1541.751m.，與實(shí)際相差近10m；三維地震勘探顯示為1561.441m和1552.107m，與實(shí)際相差不到1m（表1）。
原勘察地質(zhì)報(bào)告中的FB23斷層是一條由P補(bǔ)2-3和809孔控制的傾向近SN向的最大落差15m的可靠斷層，三維地震勘探認(rèn)為該斷層不存在，重新解釋了走向近SN向的DF81、DF76及DF85三條斷層取代，目前已有210201機(jī)巷、補(bǔ)切眼進(jìn)入了該勘探區(qū)，其中機(jī)巷未見(jiàn)斷層，補(bǔ)切眼遇到DF81斷層，地震勘探提供落差4m，實(shí)際揭露為4.5m，相差0.5m，平面距離位置相差4m。
中井探采對(duì)比：中井主斜井在施工過(guò)程中，成功根據(jù)三維地震勘探2#煤層底板等高線圖推測(cè)K570―600m遇到11m落差的正斷層。在K578m位置揭露了該斷層，與平面距離位置相差7m，且出現(xiàn)大的涌水情況，經(jīng)實(shí)測(cè)涌水量為12m?/h。井筒揭露的各煤層與三維地震勘探資料對(duì)比底板標(biāo)高最大誤差在2m之內(nèi)，達(dá)到了勘探精度。
西井探采對(duì)比：由于西井煤層埋藏較深，地震數(shù)據(jù)采集較困難，地質(zhì)解釋較誤差較大。巷道揭露各煤層，標(biāo)高均出現(xiàn)3―5m的誤差，原勘查報(bào)告誤差在8―20m；對(duì)X10901首采面9#煤層分叉及合并未解析出來(lái)，造成后期地質(zhì)工作被動(dòng)，但對(duì)構(gòu)造解釋較為可靠，X10901面揭露的DF104和DF109斷層，地震勘探提供落差14m和13m，實(shí)際揭露為14m和12.5m，幾乎吻合，平面距離位置相差7―15m。
3 效果評(píng)價(jià)
通過(guò)對(duì)巷道揭露的地質(zhì)資料驗(yàn)證，三維地震勘探對(duì)構(gòu)造的控制比較準(zhǔn)確、詳細(xì)，主要體現(xiàn)在確定斷層的落差、走向方向和延展長(zhǎng)度、平面位置與實(shí)際相對(duì)吻合，比原勘查精度高，尤其對(duì)解決落差小于10m的斷層判斷能力有所提高，在確定煤層底板標(biāo)高精度上看，三維地震勘探的精度均滿足礦井建設(shè)需要，彌補(bǔ)了中、西井鉆孔少，勘查程度低，對(duì)煤層的地質(zhì)構(gòu)造控制不夠的缺陷，加快了大灣煤礦擴(kuò)能技改工程進(jìn)度，對(duì)礦井的安全生產(chǎn)，采掘布置提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。
三維地震勘探是一種簡(jiǎn)便、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效的勘探方法。大灣煤礦采用三維地震勘探成本約為1205萬(wàn)元，工期7個(gè)月，與常規(guī)勘探相比，可節(jié)省資金910萬(wàn)元，縮短工期23個(gè)月。即使利用常規(guī)鉆探布置，對(duì)煤層的賦存情況、構(gòu)造的控制程度也難達(dá)到三維地震勘探成果。
由于種種原因在解釋落差小于或等于5m的斷層和深部煤層的分叉及合并尚存在著一些不足，控制程度尚不盡人意，希望今后在資料處理，野外數(shù)據(jù)收集及巖性解釋上有所突破，為礦井建設(shè)提供更可靠的地質(zhì)依據(jù)。
4 結(jié)論
利用三維地震勘探方法，控制了區(qū)內(nèi)2#、4#、7#、9#、11#各煤層的底板標(biāo)高，控制上述各煤層的厚度變化趨勢(shì)，控制區(qū)內(nèi)落差≥5m的斷層，解釋地震測(cè)線上落差3m以上的斷點(diǎn)，其平面擺動(dòng)誤差不超過(guò)±15m，解釋斷層斷距誤差不大于±10%，為礦井開(kāi)拓設(shè)計(jì)提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。實(shí)踐證明，三維地震勘探地質(zhì)成果準(zhǔn)確、可靠、成本低、工期短，是目前礦區(qū)補(bǔ)充勘探了解煤層賦存形態(tài)和構(gòu)造的重要手段，也是礦區(qū)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效的前提條件，具有良好的推廣前景。
摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)煤炭開(kāi)采整合工作的持續(xù)推進(jìn)，煤礦企業(yè)所面臨的局面正在不斷改觀，無(wú)論是礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)規(guī)模還是集約化水平都得到了不同程度的提升。但是，在一些礦區(qū)和小煤窯生產(chǎn)區(qū)，留下了大量因無(wú)序開(kāi)采而造成的采空區(qū)，對(duì)現(xiàn)代煤礦企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)了消極影響。文章以此為視角，對(duì)煤礦采區(qū)三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用與效果進(jìn)行了分析，以期為相關(guān)工作提供借鑒信息。
關(guān)鍵詞：三維地震勘探技術(shù)；煤礦采區(qū)；應(yīng)用；效果分析
三維地震勘探技術(shù)概念的提出始于1970年，當(dāng)時(shí)的地球物理學(xué)家沃爾頓將其初步應(yīng)用到了地質(zhì)勘探中，到1975年，三維地震勘探技術(shù)被正式應(yīng)用到了油田開(kāi)發(fā)勘探中。實(shí)際上，與二維地震勘探技術(shù)相比，三維地震勘探的數(shù)據(jù)量更大，也有更好的準(zhǔn)確性，有利于長(zhǎng)期保存；此外，由于該項(xiàng)技術(shù)在偏移歸位和橫向分辨率方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)復(fù)雜構(gòu)造與小構(gòu)造的勘探尤為適用[1]；更為重要的是，由于地震反射波對(duì)振幅能夠形成更理想的保真度，對(duì)地層巖性的相關(guān)研究也十分有利。綜合以上情況可以看出，三維地震勘探技術(shù)具有十分優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理性。尤其在當(dāng)前情況下，我國(guó)煤炭開(kāi)采整合工作持續(xù)推進(jìn)，煤礦企業(yè)所面臨的局面正在不斷改觀，無(wú)論是礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)規(guī)模還是集約化水平都得到了不同程度的提升，對(duì)精細(xì)地質(zhì)勘探的要求越來(lái)越高，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景異常廣泛。文章以此為視角，對(duì)煤礦采區(qū)三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用與效果進(jìn)行了分析，以期為高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)和生產(chǎn)，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提供可供借鑒的信息。
1 采區(qū)地球物理特性與勘探原理
1.1 采區(qū)地球物理特性解析
煤層和煤系地層因?yàn)椴煌梢驅(qū)е滤鼈儠?huì)表現(xiàn)出不同的賦存狀態(tài)，可是在一般情況下，會(huì)呈現(xiàn)為層狀沉積與層狀展布。倘若煤層被開(kāi)采之后，形成采空區(qū)，就會(huì)在原有應(yīng)力狀態(tài)遭到破壞的情況下，導(dǎo)致原有地層產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)和出現(xiàn)裂縫，甚至發(fā)生塌陷等情況。實(shí)際上，對(duì)開(kāi)采后形成的采空區(qū)來(lái)說(shuō)，主要表現(xiàn)為以下形式：（1）如果采面較大或者開(kāi)采時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，采空區(qū)會(huì)在重力與地層應(yīng)力的影響下，導(dǎo)致頂板塌落，繼而形成冒落帶和裂隙帶或者彎曲帶等，這樣一來(lái)，采空區(qū)就會(huì)被上層塌落的松散物充填進(jìn)來(lái)，使其地球物理特征發(fā)生改變。當(dāng)然，在這一過(guò)程中，塌落帶上部地層的特性也可能發(fā)生變化；（2）由于開(kāi)采時(shí)間較短并且在未放頂?shù)那闆r下，煤層頂板屬于塑形巖石裝填，保存完整，此時(shí)的采空區(qū)就以不充水或者充水的空洞的形式保存了下來(lái)。
1.2 采區(qū)勘探原理
借助三位地震勘探技術(shù)對(duì)煤礦采區(qū)進(jìn)行勘探，其目的在于以其目的物和周邊圍巖之間存在波阻抗的差異為背景，對(duì)反射波的能量強(qiáng)度大小和兩介質(zhì)之間波阻抗差異等問(wèn)題進(jìn)行研究，以期獲得更為準(zhǔn)確和適宜開(kāi)采的數(shù)據(jù)[2]。在正常的沉積地層起伏界面上，通常情況下，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)連續(xù)的反射波。但是，當(dāng)煤礦采空區(qū)中的巖層被開(kāi)采之后，原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)也就發(fā)生了變化（這在前文已經(jīng)提及）。這樣一來(lái)，在采空區(qū)的頂?shù)着c周邊地區(qū)就會(huì)產(chǎn)生和正常巖層有明顯差異的反射波[3]。即會(huì)出現(xiàn)諸如反射波無(wú)序、反射波中斷以及反射能量增強(qiáng)等狀況，在極為特殊的情況下，還會(huì)產(chǎn)生繞射波的情況。
2 三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例
河南省某測(cè)區(qū)屬于隱伏式煤田，井田內(nèi)地勢(shì)相對(duì)平坦，在其表層大多屬于粘土或者砂互層沉積狀況，厚度有明顯變化，其結(jié)構(gòu)也顯得十分復(fù)雜。通過(guò)鉆探之后發(fā)現(xiàn)，其地層自下而上分別屬于古生界奧陶系、石炭系和中生界侏羅系與新生界第四系。在本次進(jìn)行的三維地震勘探中，主要任務(wù)在于控制測(cè)區(qū)內(nèi)2、15煤層的賦存形態(tài)，尤其對(duì)那些大于6米以上的斷層要加以特別控制。
在實(shí)際勘探工作中，工作區(qū)內(nèi)地表相對(duì)平坦。按照試驗(yàn)確定觀測(cè)系統(tǒng)分為八線8炮制，且每線60道接收，采取中間激發(fā)的形式。在原始記錄中，能夠確定目的層的反射波能量相對(duì)強(qiáng)，信噪比處于較高水平。其中，干擾波的分布為，一些頻率較高的隨機(jī)噪聲以及低頻的面波干擾等。此外，借助精細(xì)幾何庫(kù)編輯和反褶積以及濾波處理，對(duì)抽道集與速度進(jìn)行了掃描分析，并借助動(dòng)校正與疊后偏移處理，最終得到了品質(zhì)較高和高主頻的三維地震勘探數(shù)據(jù)。
在對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行解釋的過(guò)程中，通過(guò)測(cè)井曲線進(jìn)完成了數(shù)據(jù)之間的合成，同時(shí)，對(duì)目的層位完成了標(biāo)定分析，并針對(duì)采空區(qū)在地震剖面上顯示出來(lái)的特征，對(duì)其地震波三瞬參數(shù)和方差體等屬性參數(shù)進(jìn)行了分析。而在對(duì)采空區(qū)構(gòu)造放大顯示之后發(fā)現(xiàn)，采空區(qū)構(gòu)造的分辨較高，精度解釋也十分理想。尤其在0.78s處，此前一直連續(xù)出現(xiàn)的反射波在該處出現(xiàn)了第一次中斷，之后的能量變?nèi)跎踔料У内厔?shì)，但是在與其對(duì)應(yīng)的下部卻出現(xiàn)了能量較強(qiáng)的延續(xù)波；進(jìn)一步的分析可知，借助方差體順層切片能夠得出如下結(jié)論：這一異常區(qū)域?qū)儆陂L(zhǎng)方形的圈閉形狀，借助這些數(shù)據(jù)可以判定該區(qū)域?yàn)椴煽諈^(qū)，在其內(nèi)部存在一定的填充物。
3 三維地震勘探地質(zhì)效果分析
在以上勘探資料中顯示，一些主采煤層已被采空，因?yàn)檫@一區(qū)域采用了房柱式采煤，因此留下了大量煤柱，其中的大部分都未放頂，處于自然坍塌的狀況。當(dāng)然，這一區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，其地球物理特征處于復(fù)雜的狀況。因此，在這種情況下，最終形成了能量較強(qiáng)、連續(xù)性較好的煤層反射波，但是，由于其他原因的影響，反射波能量會(huì)出現(xiàn)不同程度的減弱[4]。此外，更為明顯的，采空區(qū)在地震時(shí)間剖面上的反應(yīng)十分明顯，而煤層被采空的范圍和礦方資料的吻合較為理想。由此可以判斷，此次三維地震勘探取得了較好的效果。
從結(jié)果看，本次三維地震勘探工作取得了如下成果：全面查明了區(qū)內(nèi)新生界地層的厚度和基巖面的起伏狀態(tài)，對(duì)區(qū)內(nèi)煤層的賦存狀態(tài)形成了清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)查明了區(qū)內(nèi)幅度大于6米的褶曲；更為理想的是，進(jìn)一步控制了煤層產(chǎn)狀和煤層露頭位置，對(duì)落差大于6米的斷層進(jìn)行重點(diǎn)勘探，對(duì)相關(guān)數(shù)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。
在測(cè)區(qū)內(nèi)，經(jīng)三維地震勘探后發(fā)現(xiàn)了大量新的斷層，這些斷層占比達(dá)到了60%以上，需要引起相關(guān)部門(mén)的重視。此外，斷層的走向十分復(fù)雜，不但有北東向，也有東西向。而對(duì)新揭示的東西向斷層，原設(shè)計(jì)對(duì)其產(chǎn)生了較大的影響，根據(jù)新的三維地震勘探資料，該礦需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行重新修改，根據(jù)斷層的走向重新劃分出新的采區(qū)和綜合機(jī)械化采煤區(qū)以及炮采塊段與構(gòu)造復(fù)雜帶等，并以此為依據(jù)，選擇適當(dāng)?shù)牟擅悍椒?，合理布置巷道和確定配采方案等。這樣做的目的在于最大限度的避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷給礦井投產(chǎn)帶來(lái)的負(fù)面影響，使之處于主動(dòng)的局面之中。此外，進(jìn)一步的優(yōu)化還能夠減少無(wú)效掘進(jìn)和降低萬(wàn)噸掘進(jìn)率，獎(jiǎng)勵(lì)人力資源的使用數(shù)量，提升資源的回收率和開(kāi)采率。
4 結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)前，針對(duì)煤礦采取探測(cè)采空區(qū)的物探方法較為豐富，可是大部分將精力集中在重力與電磁法方面。但是，因?yàn)椴煽諈^(qū)和其上部地層往往屬于開(kāi)采前的地層，其地球物理性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一些明顯變化，這樣一來(lái)，三維地震勘探技術(shù)就在這方面表現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。比如，借助三維地震勘探對(duì)技術(shù)能夠?qū)Σ煽諈^(qū)進(jìn)行精確的探測(cè)，以此取得相對(duì)理想的勘探效果。在本次進(jìn)行的三維地震勘探作業(yè)中，借助合理的技術(shù)方案和嚴(yán)格的野外施工措施，已經(jīng)取得了較好的原始數(shù)據(jù)；在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)的處理，將會(huì)取得更好的地質(zhì)效果，能夠?yàn)槊旱V的礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)布置等各提供有力的借鑒。
作者單位：平頂山天安煤業(yè)股份有限公司勘探工程處，河南平頂山 467099
[摘要]：針對(duì)黃土塬地區(qū)煤田三維地震勘探資料處理工作面臨著許多特殊問(wèn)題，如復(fù)雜的地表?xiàng)l件和松散的黃土嚴(yán)重地影響了野外地震數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，嚴(yán)重地影響了地震資料的正確成像。采取正確合理的處理流程有助于得到高分辨率的地震資料，對(duì)于提高解釋構(gòu)造成果的精度有著非常重要的意義。
[關(guān)鍵詞]： 三維地震勘探 資料處理 應(yīng)用
0. 引言
三維地震勘探技術(shù)在煤田上的應(yīng)用經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，在東部平原取得了顯著的地質(zhì)效果，但隨著近幾年的開(kāi)采，煤炭資源越來(lái)越少，而中西部地區(qū)的煤炭資源占全國(guó)煤炭資源總量的2/3，資源勘探的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向西部地區(qū)[1]。
由于西部地區(qū)第四系黃土層對(duì)地震波的吸收衰減比較強(qiáng)烈，且往往地形復(fù)雜，給地震勘探造成一定困難。隨著三維地震勘探技術(shù)在西部黃土塬區(qū)的應(yīng)用，針對(duì)黃土塬區(qū)三維地震勘探處理技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于提高勘探質(zhì)量為煤礦安全生產(chǎn)提供保障有著深遠(yuǎn)的影響。
1.項(xiàng)目概況
陜西某煤礦位于陜西省白水縣，由于原有勘探程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足采區(qū)設(shè)計(jì)和工作面劃分的要求。煤礦決定對(duì)采區(qū)進(jìn)行三維地震勘探，以為下一步的巷道布置和安全生產(chǎn)提供保障。由于勘探區(qū)內(nèi)黃土層較厚，不利于地震波的傳播，且黃土沖溝也發(fā)育，地表高差達(dá)200m，地形十分復(fù)雜；塬上及半坡密布大量的蘋(píng)果園，測(cè)量通視相當(dāng)困難，這給地震的采集造成較大的影響。
2.數(shù)據(jù)采集
（1）黃土覆蓋區(qū)段。巨厚黃土對(duì)地震波的吸收衰減極為強(qiáng)烈；區(qū)內(nèi)潛水面很深，低速帶調(diào)查結(jié)果表明，黃土層速度極低，其與基巖面可形成良好的波阻抗界面。因此塬上施工時(shí)該界面能產(chǎn)生折射、強(qiáng)反射及層間多次波，對(duì)目的層反射波形成嚴(yán)重干擾，該區(qū)域是本區(qū)激發(fā)條件較差的地區(qū)。
（2）坡積地段。坡積物成份復(fù)雜、堆積松散、成孔難、激發(fā)難，高差變化劇烈，是本區(qū)最難獲得資料地區(qū)。
（3）從原始資料上看，主要目的層反射波信噪比差異很大，勘探區(qū)南部邊緣及勘探區(qū)西北部資料相對(duì)較差。
總的來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)野外的努力，對(duì)黃土覆蓋區(qū)來(lái)說(shuō)獲得了較好的效果，資料有較大一部分主要目的層的信噪比很高，為完成勘探任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。
3.資料處理的主要技術(shù)措施
針對(duì)原始資料以上的特點(diǎn)，制定了本次資料處理的指導(dǎo)思想：在“三高”處理過(guò)程中，以保幅處理為重心，重點(diǎn)提高資料的信噪比。突出目的層，兼顧淺、中、深層。
（1）靜校正
靜校正是地震資料處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。由于地表高程及地表低（降）速帶厚度、速度存在橫向變化，使得由此產(chǎn)生的地震波旅行時(shí)差會(huì)對(duì)信號(hào)的疊加效果產(chǎn)生一定的不利影響，致使反射波同相軸信噪比下降、頻率降低。
結(jié)合本區(qū)實(shí)際情況，確定了野外靜校正，初至折射靜校正、自動(dòng)剩余靜校正逐步細(xì)化的靜校正應(yīng)用方法。在此補(bǔ)充說(shuō)明的一點(diǎn)是在綠山初至折射靜校正的逐炮拾取階段，務(wù)求所拾取的初至折射波來(lái)自于在全區(qū)較能連續(xù)追蹤的同一層，以建立精確的近地表模型。
在準(zhǔn)確求取了綠山所得靜校正量后，分離長(zhǎng)波長(zhǎng)分量及短波長(zhǎng)分量，應(yīng)用短波長(zhǎng)分量，解決鄰道間的劇烈跳躍現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上多次求取剩余靜校正量。求自動(dòng)剩余靜校正量時(shí)，應(yīng)在全區(qū)找一個(gè)較好的標(biāo)志層，使其達(dá)到效果理想而且保真。圖1是靜校正前后單炮對(duì)比。
（2）振幅處理
振幅處理包括：
a.補(bǔ)償?shù)卣鸩ǖ牡貙游眨?
b.結(jié)合地層，選定速度進(jìn)行球面擴(kuò)散補(bǔ)償；
c.對(duì)地表一致性振幅分解，求出振幅補(bǔ)償因子，對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行消除由于激發(fā)、接收等因素引起的振幅能量差異進(jìn)行一致性校正；
d.動(dòng)態(tài)振幅均衡。
對(duì)振幅的上述處理，完全消除了由于地表劇烈變化，地層吸收等因素對(duì)振幅產(chǎn)生差異。使振幅變化真正反映地層物性參數(shù)的差異。
（3）干擾波消除
a.迭前濾波：15～25、140～160消除低頻及高頻干擾。
b.剔除壞道，不正常道，尖脈沖等。
c.初至干擾波及聲波的切除。
（4）地表一致性處理
在地表一致性振幅補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，選用地表一致性預(yù)測(cè)反褶積。完成在炮域，接收點(diǎn)域、共偏移距域的地表一致性預(yù)測(cè)，同時(shí)壓縮子波，提高分辨率及信噪比。
（5）速度分析
由于靜校正部分地段信噪比極低的影響，使速度分析很難一次到位，針對(duì)本區(qū)采取如下措施。
a.先采用常速度疊加，拾取較好段的速度值作為初始速度。
b.在二次剩余靜校正之后做速度分析。
c.采用大道集進(jìn)行速度分析。
d.在構(gòu)造復(fù)雜處加密速度控制點(diǎn)。
（6）DMO疊加
針對(duì)本區(qū)的實(shí)際資料，采用DMO疊加，依據(jù)為：
a.水平反射和傾斜反射同相軸在DMO疊加過(guò)程中均能同時(shí)正確成像。
b.DMO技術(shù)改善了疊加速度對(duì)地層傾角的依賴，提高了速度分析精度，并為準(zhǔn)確求取偏移成像速度場(chǎng)提供基礎(chǔ)條件。
c.DMO本身是一種多道運(yùn)算的部分偏移過(guò)程，在此過(guò)程，隨機(jī)噪音得到了壓制，提高了資料信噪比。
（7）疊后去噪
采用多項(xiàng)式擬合衰減隨機(jī)噪聲，利用一次波減去法削除中、深層的多次波。圖2、圖3為去噪前后疊加剖面對(duì)比圖。
（8）偏移
采用15°有限差分法進(jìn)行偏移，處理過(guò)程中對(duì)偏移速度進(jìn)行充分試驗(yàn)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)偏移速度采用時(shí)空變系數(shù)，使各地段達(dá)到最佳偏移效果。是圖4為偏移后的時(shí)間剖面。
（9）提高頻率
處理中對(duì)譜白化反譜積，反Q濾波、分頻處理，脈沖褶積，迭后子波反褶積等提頻方法加以綜合利用，反復(fù)試驗(yàn)，在不過(guò)多損害信噪比的情況下盡量提高頻率。
（10）特殊處理
為了能更加準(zhǔn)確地反映地下真實(shí)情況，突出小構(gòu)造，采用了如下特殊處理方法：
a.地震道積分
b.遞推式波阻抗反演
c.三瞬處理
d.多道約束地層反演
4. 結(jié)論
針對(duì)黃土塬區(qū)復(fù)雜的地表地質(zhì)條件，在野外采集完數(shù)據(jù)后，在三維地震勘探資料處理環(huán)節(jié)采用多項(xiàng)處理技術(shù)和流程，取得了較好的效果。