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浅谈三维地震勘探技术

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浅谈 三维 地震 勘探 技术
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浅 谈 三 维 地 震 勘 探 技 术崔 永 波(中 国 矿 业 大 学 资 源 与 地 球 科 学 学 院 地 球 物 理 学 ,徐 州   221116)摘   要   该 文 介 绍 了 三 维 地 震 勘 探 技 术 测 量 的 主 要 过 程 ,包 括 野 外 数 据 采 集 、 室 内 数 据 处 理 以 及 数 据 解 释 ,同 时 就 三 维 地 震 勘 探 技 术 的 三 个 发展 方 面 做 了 简 要 的 叙 述 。关 键 词   三 维 地 震 勘 探   数 据 采 集   数 据 处 理   数 据 解 释中 图 分 类 号 4    文 献 标 识 码   地 震 勘 探 技 术 是 将 地 震 测 网 按 一 定 规 律 布置 成 方 格 状 或 环 状 的 地 震 面 积 勘 探 方 法 。 其 应 用 目 的是 为 了 使 地 下 目 标 的 图 像 更 加 清 晰 、 位 置 预 测 更 加 可靠 。 三 维 地 震 勘 探 技 术 是 从 二 维 地 震 勘 探 逐 步 发 展 起来 的 ,是 地 球 物 理 勘 探 中 最 重 要 的 方 法 ,也 是 当 前 全 球石 油 、 天 然 气 、 煤 炭 等 地 下 天 然 矿 产 的 主 要 勘 探 技 术 。由 于 三 维 地 震 勘 探 获 得 信 息 量 丰 富 ,它 能 大 大 提高 地 下 共 深 度 点 (指 炮 点 和 检 波 点 连 线 的 中 点 ,在 地 震资 料 处 理 时 ,首 先 是 把 解 偏 后 中 心 点 一 致 的 地 震 道 集中 在 一 起 ,将 时 间 转 化 为 深 度 ,称 为 共 深 度 点 )的 数 量和 更 真 实 地 给 出 地 下 地 质 形 态 。1  三 维 地 震 勘 探 技 术 工 作 步 骤应 用 三 维 地 震 勘 探 技 术 查 找 资 源 ,主 要 有 野 外 地震 数 据 资 料 采 集 、 室 内 地 震 数 据 处 理 、 室 内 地 震 资 料 解释 三 个 步 骤 ,它 是 一 项 综 合 工 程 ,每 个 步 骤 都 需 要 精 心设 计 ,而 且 这 三 个 步 骤 既 相 互 独 立 ,又 相 互 影 响 ,并 且每 一 步 骤 都 需 要 先 进 的 计 算 机 硬 件 和 软 件 的 支 撑 才 能顺 利 完 成 。 流 程 图 见 图 1。3 收 稿 日 期 : 2009 - 05 - 26作 者 简 介 :崔 永 波 男 , 23岁 ,陕 西 省 神 木 县 人 ,现 就 读 于 中 国 矿 业大 学 资 源 与 地 球 科 学 学 院 。1. 1  野 外 地 震 数 据 资 料 采 集野 外 地 震 数 据 资 料 采 集 是 地 质 工 作 人 员 利 用 相 关的 仪 器 在 勘 探 区 域 采 集 数 据 的 过 程 。 对 数 据 的 真 实 性要 求 很 高 ,以 保 证 室 内 数 据 处 理 的 准 确 性 。 主 要 完 成测 量 设 计 、 钻 浅 井 孔 和 埋 炸 药 (在 使 用 炸 药 震 源 时 )、埋 检 波 器 、 布 置 电 缆 线 、 记 录 参 数 等 工 作 。 首 先 根 据 测区 的 地 质 - 地 球 物 理 特 征 进 行 测 量 工 作 ,即 定 好 测 线 、爆 炸 点 和 接 收 点 之 间 的 位 置 。 其 次 是 挖 井 和 埋 炸 药 ,地 质 人 员 挖 掘 出 可 埋 下 炸 药 的 浅 井 ,并 将 适 量 炸 药 放入 井 中 ,目 的 是 产 生 爆 炸 振 动 ,发 出 地 震 波 。 地 震 波 遇岩 层 界 面 反 射 回 来 被 检 波 器 接 收 并 记 录 下 相 关 参 数 。野 外 工 作 的 主 要 任 务 是 采 集 参 数 ,主 要 包 括 道 距 、 排 列线 距 、 爆 炸 线 距 、 最 大 爆 炸 检 距 、 最 小 炮 检 距 、 总 覆 盖 次数 、 检 波 器 或 炮 点 的 组 合 形 式 ,以 及 特 性 计 算 等 。1. 2  三 维 地 震 勘 探 数 据 处 理三 维 地 震 数 据 处 理 包 括 两 个 方 面 : ( 1)地 形 测 量数 据 的 处 理 , ( 2)地 震 数 据 的 处 理 。 地 形 测 量 数 据 的处 理 工 作 主 要 是 检 查 原 始 数 据 的 可 靠 性 ,对 数 据 进 行编 辑 、 校 正 、 标 定 和 滤 波 等 ,最 后 绘 制 测 线 分 布 图 、 炮 点位 置 图 、 检 波 点 位 置 图 、 测 区 地 形 平 面 图 和 立 体 图 等 。地 震 数 据 的 处 理 基 本 上 和 二 维 地 震 数 据 处 理 相 同 ,主要 在 剩 余 静 校 正 、 速 度 分 析 和 偏 移 方 (下 转 第 109页 )表 2  3306面 切 眼 顶 煤 预 裂 爆 破 参 数 表支 架 号 孔 数 炮 孔 角度 (° ) 孔 长(m )孔 底 距顶 板 间距 (m )装 药 长度 (m )封 孔 长度 (m )装 药 量( 爆顺 序1~ 10 15 75 6. 0 × 15 0 4. 8 × 151. 2 × 151. 82 × 15 111~ 20 15 75 6. 0 × 15 0 4. 8 × 151. 2 × 151. 82 × 15 221~ 30 15 75 6. 0 × 15 0 4. 8 × 151. 2 × 151. 82 × 15 331~ 40 15 75 6. 0 × 15 0 4. 8 × 151. 2 × 151. 82 × 15 441~ 43 6 75 6. 0 × 6 0 4. 8 × 6 1. 2 × 6 1. 82 × 6 5合 计 66 396 316. 8 79. 2 120. 12另 外 ,为 了 不 影 响 工 作 面 正 常 推 进 ,保 持 支 架 上 方煤 层 有 一 定 的 完 整 性 ,在 考 虑 预 裂 松 动 爆 破 作 用 范 围时 ,要 留 有 适 当 厚 度 的 煤 层 不 受 爆 破 破 裂 影 响 ,该 厚 度以 爆 破 破 裂 作 用 半 径 为 宜 ,即 控 制 炮 孔 装 药 在 超 前 支架 约 2 的 范 围 。3  结 论研 究 并 实 施 综 放 工 作 面 初 采 顶 煤 超 前 深 孔 预 裂 爆破 技 术 、 开 切 眼 端 部 拉 槽 爆 破 技 术 、 预 裂 爆 破 后 的 煤 层高 压 注 水 扩 裂 技 术 ,能 够 显 著 提 高 综 放 工 作 面 初 采 顶煤 采 出 率 ,形 成 综 放 工 作 面 初 采 深 孔 预 裂 爆 破 的 典 型模 式 ,为 提 高 综 放 开 采 煤 炭 资 源 采 出 率 提 供 有 效 的 技术 途 径 。目 前 综 放 开 采 初 采 期 间 的 顶 煤 回 收 率 均 不 高 ,通过 本 项 目 的 研 究 ,使 一 个 工 作 面 在 初 采 期 间 的 资 源 回收 量 比 常 规 提 高 12000 ,可 以 取 得 直 接 经 济 效 益600万 元 以 上 。7012009年 第 6期                          测 量 仪 器 和 观 测 方 法 ,在 测 量 路 径 上 也 与 以 前 保 持 一致 ,观 测 同 样 采 取 两 次 ,取 平 均 值 作 为 最 终 成 果 ,取 最终 边 和 最 后 一 个 导 线 点 进 行 比 较 ,具 体 数 值 如 表 1。表 1  测 量 比 较 结 果最 终 边 方 位 最 终 点 坐 标 (m)Y X 标 高 H (m)第 一 次 观 测 37° 25′ 38″ 4682. 1454833. 899 - 532. 386第 二 次 观 测 37° 27′ 06″ 4682. 1964833. 831 - 532. 523差 值 : 0° 01′ 28″ + 0. 051 - 0. 068 - 0. 137通 过 对 两 次 观 测 的 最 终 成 果 进 行 对 比 分 析 ,可 以认 为 :利 用 锚 杆 作 为 导 线 点 ,在 矿 山 压 力 显 现 非 常 明 显的 情 况 下 ,能 保 持 较 高 的 导 线 精 度 ,特 别 是 在 导 线 控 制点 的 坐 标 和 方 位 上 ,与 矿 山 压 力 显 现 不 明 显 的 巷 道 没有 明 显 的 区 别 ,在 高 程 上 ,由 于 受 矿 山 压 力 影 响 ,导 线点 普 遍 存 在 数 值 较 小 的 下 沉 ,表 现 在 第 二 次 测 量 时 ,导线 点 标 高 呈 现 出 普 遍 降 低 的 规 律 ,与 矿 压 显 现 不 明 显的 巷 道 导 线 点 相 比 ,在 高 程 上 精 度 有 所 下 降 ,但 影 响 的数 值 尚 在 许 可 范 围 之 内 ,不 会 对 系 统 使 用 造 成 大 的 影响 。 与 采 用 常 规 方 法 设 置 的 导 线 点 相 比 ,精 度 提 高 相当 明 显 ,如 果 在 正 常 使 用 时 提 前 考 虑 到 导 线 点 较 小 的下 沉 对 测 量 成 果 的 影 响 ,则 能 取 得 更 好 的 应 用 效 果 。4  应 用 范 围 和 推 广 价 值在 矿 井 深 部 开 采 过 程 中 ,使 用 锚 杆 作 为 导 线 点 ,方法 简 单 易 行 ,投 入 基 本 可 以 不 计 ,凡 是 采 用 锚 杆 支 护 的掘 进 巷 道 ,就 能 广 泛 应 用 。 由 于 该 方 法 具 有 导 线 精 度高 、 能 长 时 间 保 存 等 特 点 ,在 地 压 较 大 的 深 部 煤 层 开 采中 推 广 价 值 非 常 明 显 ,在 矿 山 压 力 不 是 很 明 显 的 巷 道中 ,也 比 传 统 方 法 设 置 的 导 线 点 保 存 的 时 间 长 ,因 此 ,只 要 是 采 用 锚 杆 支 护 的 巷 道 ,都 可 以 根 据 实 际 情 况 有选 择 的 采 用 ,具 有 较 高 的 推 广 价 值 。(上 接 107第 页 )法 上 有 较 大 差 异 。1. 3  三 维 地 震 勘 探 资 料 解 释三 维 地 震 勘 探 资 料 解 释 工 作 包 括 两 个 方 面 的 内容 : (1)将 经 过 计 算 机 处 理 的 数 据 进 行 各 种 显 示 和 做图 ; (2)根 据 所 得 到 的 各 种 图 件 进 行 地 质 解 释 ;通 过 地质 解 释 获 得 探 区 范 围 内 有 价 值 的 地 下 构 造 和 它 的 发 育史 情 况 、 岩 性 变 化 和 含 油 气 前 景 等 情 况 。 进 而 结 合 其他 地 球 物 理 勘 探 资 料 和 钻 探 所 得 的 地 质 资 料 指 出 有 利于 油 气 等 矿 产 资 源 的 存 在 位 置 和 地 层 段 ,划 分 出 有 利地 区 和 部 位 。 最 后 写 出 总 结 报 告 ,估 算 地 质 储 量 并 提出 开 发 方 案 。2  三 维 地 震 勘 探 技 术 的 发 展2. 1  万 道 地 震 采 集 技 术利 用 万 道 地 震 仪 (测 线 在 30000道 以 上 )和 数 字 检波 器 进 行 单 点 激 发 、 单 点 接 收 、 大 动 态 范 围 、 多 记 录 道数 、 小 面 元 网 格 、 全 方 位 信 息 、 多 分 量 地 震 、 高 覆 盖 次 数的 特 高 精 度 三 维 地 震 采 集 技 术 。2. 2  数 据 处 理 和 数 据 存 储 技 术为 提 高 处 理 精 度 ,必 须 发 展 海 量 机 群 并 行 处 理 和海 量 存 储 技 术 。 同 时 发 展 相 关 的 静 校 正 处 理 、 组 合 处理 、 叠 前 时 间 偏 移 、 叠 前 深 度 偏 移 、 全 三 维 各 向 异 性 等处 理 技 术 ,以 提 高 地 下 成 像 精 度 和 储 层 描 述 精 度 及 含油 气 分 析 精 度 。 海 量 存 储 技 术 指 发 展 大 容 量 的 磁 盘 和自 动 带 库 ,以 满 足 大 数 据 量 的 存 储 需 求 。2. 3  高 精 度 精 细 地 震 解 释随 着 现 代 计 算 机 技 术 的 不 断 进 步 ,尤 其 是 可 视 化解 释 软 件 的 发 展 ,许 多 相 关 的 仪 器 设 备 更 加 精 密 ,从 而使 数 据 采 集 在 准 确 性 方 面 有 了 很 大 的 提 高 ,同 时 也 增加 了 室 内 数 据 的 处 理 和 解 释 的 方 法 ,利 用 工 作 人 员 进行 有 针 对 性 的 选 择 ,可 以 降 低 处 理 难 度 等 。图 1  三 维 地 震 数 据 处 理 流 程 图3  结 束 语三 维 地 震 勘 探 技 术 是 未 来 的 一 种 很 重 要 的 勘 探 油 气等 资 源 的 方 法 ,将 会 以 多 视 角 、 全 方 位 的 三 维 可 视 化 方 法 ,精 细 解 释 地 质 构 造 ,为 使 用 者 提 供 更 好 的 地 质 成 果 。参 考 文 献 :[ 1 ]马 在 田 地 震 勘 探 方 法 ,石 油 工 业 出 版 社 , 1989.[ 2 ] 地 震 资 料 解 释 ,石 油 工 业 出 版 社 , 1996.[ 3 ]罗 春 树 发 展 的 三 维 地 震 勘 探 技 术 时 报 , 6期                          
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