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三维地震勘探技术23033090

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三维 地震 勘探 技术 23033090
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西 部地区已逐渐成为我国煤田地震勘探的 “主战场 ”,通过近些年的努力 ,先后攻克了沙漠区 、戈壁区 、山区及厚黄土区的三维地震勘探 “禁区 ”,并取得了较好的勘探效果 。随着勘探的不断深入 , 许多新的技术难点不断出现 , 为煤田地震勘探技术的发展提出了许多新的技术挑战 ,本文结合工程实例 ,分析了高原冻土区开展三维地震勘探的主要难点 , 从野外采集 、 资料处理 、资料解释三个方面提出了相应的技术对策 。1 外施工难度大高原冻土层具有冰碛层 、冰水沉积的特征 ,其间夹杂着许多砾石 、砂砾卵石的特点 。整个冻土层的结构及速度横向变化较大 。冻土区施工 ,若采取钻机成孔 , 在钻探过程中所产生的热量会使钻孔周围冻土溶解而产生塌孔现象 ,导致无法装入炸药 。同时由于高原区空气稀薄 、气温低 、地表起伏大 、施工季节性强等特点 ,给野外施工的后勤保障 、施工周期 、检波器埋置 、施工季节的选择等都带来很大的制约 。前预处理难度大由于表浅层地震地质条件差 ,地震波的激发 、接收存在着震源耦合程度及检波器埋置等因素的影响 ,野外单炮资料存在着不同程度的低频干扰 ,这给叠前预处理带来了较大的困难 。移成像难度大区内地层倾角 ,大平均约 38°,局部地段地层倾角达到 50°, 这种大倾角的特点给地震资料的偏移成像带来了很大的困难 。料解释难度大该区煤层层数多 ,煤层厚度及间距变化大 ,主要可采煤层有 5 层 ,煤层厚度 0m,主采煤层的间距 60~130m 不等 ,煤层厚度及间距的变化给煤层的标定及层位解释带来了很大的困难 。质构造复杂勘探区内正断层和逆断层发育 ,断层密度大 ,以逆断层分布为主 , 区内最大的逆断层 下两盘穿插约 350m,为构造解释及后续时深转换带来了很大的困难 。2 外地震数据采集阶段的主要技术措施①采用可控震源激发 , 确保震源良好耦合的情况下 ,进行地震资料的采集 。高原冻土区三维地震勘探技术李 刚 ,张广忠 ,王玉娇 ,唐汉平 ,惠俊刚 ,杨开珍(煤炭科学研究总院西安研究院 ,陕西 西安 710054)摘 要 :近年来 ,随着我国现代化大型矿井的建设以及煤炭工业发展的不断深入 ,西部地区已逐渐成为我国煤炭资源勘探开发的 “主战场 ”。 结合西部高原冻土区三维地震勘探实例 ,分析了该类地区开展地震勘探工程的主要难点 ,阐述了在资料采集 、处理及解释中应采取的技术措施 。关键词 :高原 ;冻土区 ;三维地震勘探 ;叠前时间偏移中图分类号 : 献标识码 : D 10054)In in s is of in in of to be in 3D 李刚 (1978—),男 ,2002 年毕业于长安大学 ,研究生在读 ,工程师 ,从事煤矿采区三维地震勘探应用技术研究 。收稿日期 :2010孙常长中 国 煤 炭 地 质F 2 2010第 22 卷 8 期2010 年 8 月文章编号 :1674-1803(2010)08-0018-03图 2 叠前偏移的速度场 of 对高原施工含氧量低 , 汽油燃烧不足内地70%的特点 , 常规的震源台次和震动次数远远不能满足需求 ,通过增加震源台数和震动次数 ,确保获取最佳的激发效果 , 有效解决了高原冻土区地震勘探激发难点 。③通过减小面元大小 ( 格 从 常 规 的10m×10m 减小到 5m×10m)、 增加覆盖次数等方法 ,最大限度的获取第一手资料 , 为后续资料的处理解释提供必要的保障 。④针对高原区施工的季节性特点 , 选取冬季施工 , 施工过程中专门配备好后勤保障部及医疗卫生部 ,确保施工队伍的日常生活需要 ,并保障部分高原疾病能够得到及时救治 。据处理阶段的主要技术措施针对冻土区资料的特点 ,从资料预处理 、偏移成像技术等不同方面选取了有针对性的处理手段和处理流程 。前预处理技术①叠前多域去噪技术 。针对面波 ,采用时频域压制面波的手段来压制低频面波的干扰 ;针对斜干扰 ,在 τ进行压制 ,提高中深层资料的信噪比 ;对随机能量干扰 、 野值 , 应用区域异常能量压制处理技术 ,采用多道识别 、单道处理的策略 ,对地震资料进行逐时窗分析 、分频对记录的振幅进行综合统计 ,以加权中值为识别参量 ,识别出噪声再进行处理 。②能量补偿与调整技术 。 为了消除波前能量随着地震波转播距离增加而衰减的差异 。 通过球面几何补偿方法 ,在时间域对中深层能量进行补偿 。同时利用地表一致性振幅补偿方法 , 消除由于地表激发和接收条件不同造成的反射波振幅纵 、 横向能量的差异 ,达到地表一致性的振幅均衡 。③多次波衰减技术 。 针对冻土区资料采集过程中所产生的多次波问题 , 在资料采集过程中通过拉大检波器组合间距的方式进行多次波压制 。 处理过程中前期主要采取叠加法 、速度区分法 、反褶积法进行多次波衰减 ,对于深层残存的多次波 ,采用 滤波方法去除 。④反褶积技术 。 采用地表一致性反褶积和反 提高分辨率和抗干扰能力 ,达到了分辨率和信噪比的和谐统一 ,获取了较好的处理效果 。造复杂区偏移成像技术采用了叠前时间偏移进行偏移成像处理 , 来解决地层倾角大 、构造复杂 、煤层厚度及等问题 。做好叠前时间偏移达到最好的成像效果 , 关键有两个方面的问题 :一是精确的速度模型 ,二是偏移参数的精选 。度建模技术叠前偏移的速度建模 , 以 度为初始速度 , 通过不同百分比速度扫描的多次迭代技术和交互速度分析建模技术 , 并以层速度模型符合地质规律 、集拉平 、 偏移结果与测井资料吻合为基准 ,按照处理解释一体化思路 ,对速度模型进行了严格的质量控制 ,建立准确的速度模型 。图 1 给出了高原冻土区三维地震勘探叠前偏移的 集 , 通过对比可以看出 , 各主要目的层集拉平效果良好 ,由此可知所建立的速度场符合该区特征 。图 2 为区内速度场的剖面显示 , 可以看出地层速度横向变化较大 ,但没有速度的突跳点的出现 ,通过后续标定 , 速度变化大的原因是煤层底板起伏变化及断层影响造成 ,符合实际地质情况 ,所建立的速度场能够满足后续资料的偏移成像 。图 1 叠前 集 RP ,等 :高原冻土区三维地震勘探技术19第 22 卷中 国 煤 炭 地 质图 4 断层在地震时间剖面上的表现 of on 移参数的精选技术精确的速度模型是叠前偏移的关键 , 而偏移参数精选技术是叠前偏移的最终体现 。 叠前偏移的偏移孔径决定了偏移成像数据量的多少 , 对成像的好坏起着很重要的作用 。孔径太大则噪音成分加大 ,孔径太小会造成偏移归位不够 。针对该区构造复杂 、倾角较大 、埋藏较深的特点 ,我们最终选取了 500m 的偏移孔径取得了良好的偏移效果 。图 3 是常规叠后偏移和叠前偏移处理效果的对比图 ,通过对比可以看出 ,叠前时间偏移剖面不论从目的层的连续性还是煤层露头位置及不整合关系来说 ,叠前偏移较叠后偏移都有明显的改善 。3 杂地区多层位标定技术利用区内钻孔测井资料 , 通过地震合成记录对层位进行了标定 。在解释过程中 ,分别采用了相位对比 、煤层露头控制 ,同时运用了叠前偏移过程中所求取的均方根速度 ,通过 式转换成为层速度及平均速度 , 结合煤层底板标高计算目的层反射波时间 , 并相邻区钻孔资料与全区速度的线性关系等进行互相验证 ,完成层位标定 。机交互辅助解释技术人机交互辅助解释系统可以随时使用全三维数据体 ,灵活地显示垂直剖面 、水平切片和立体图 ,并通过不同位置上三维立体透视图的显示 , 掌握构造在空间上的变化规律 ; 还可以通过逐步放大图来了解构造变化的细节 , 从而建立起最终构造解释方案的空间立体概念 。度场求取技术由于区内断层落差大 , 煤层底板速度在断层两盘变化大 , 仅仅依靠区内钻孔的插值很难满足时深转换过程中速度精度的要求 , 为此我们通过对区内现有钻孔资料的分析 , 结合叠前偏移所获得的均方根速度 , 经局部人工干预在大断层两边采用分区块建立平均速度场 ,并对大 、中型断层附近煤层底板速度作了进一步修正 ,取得了良好效果 。型逆断层两盘时深转换技术勘探区内主干断层 00m, 断层上下盘煤层重复约 350m,时深转换过程中 ,对逆断层两盘分别建立速度场 ,提取上下盘的时间 ,对大型逆断层两盘分别进行时深转换 ,取得了良好的效果 。4 效果分析本次高原冻土区三维地震勘探取得了良好的地质成果 ,全区共计解释断层 12 条 ,同时解释了煤层缺失及煤层露头的位置 。 其中有 3 条断层通过钻探资料进行了验证 ,验证效果良好 。图 4 为 该断层经 328 钻孔验证 ,三维地震解释的 16 煤层的重复情况及各煤层底板标高与与钻探资料吻合较好 。图 3 叠前和叠后偏移处理效果对比图 of )叠后偏移处理剖面 ;(下 )叠前偏移处理剖面(下转第 66 页 )20第 22 卷中 国 煤 炭 地 质5 结论高原冻土区开展三维地震勘探 , 必须有效克服巨厚冻土层覆盖区的激发 、 接收以及复杂构造区的地震成像 、多煤层构造解释等不利因素的影响 ,采取综合的技术手段 ,因地制宜地选取良好的激发方式 ,通过可控震源激发 、缩小道距 、增加覆盖次数 、精细叠前预处理 、 叠前偏移成像技术等先进的处理手段应用多种解释方法 , 就能够取得较好的三维地震勘探效果 。参考文献 :[1] 李庆忠 高分辨率地震勘探系统工程剖析[M]石油工业出版社 ,1995.[2] 渥 ·伊尔马滋 ,刘怀山 ,王克斌 ,童思友译 地震资料处理 、反演和解释 (上 、下册 )[M]石油工业出版社 ,2006.[3] 周锦明 ,熊翥 M]石油工业出版社 ,2003.[4] 张文坡 ,郭平 ,高艳等 M]//赵政璋 北京 :石油工业出版社 ,2005:38-00~ 覆盖层较厚 (300~700m)、构造复杂 、煤层层数多 、煤厚不稳定且煤层层间距较小 、 部分煤层受岩浆岩侵蚀等种种不利的条件下查明地质异常体和 5m 左右的断层 、 褶曲还存在诸多技术上的问题 。④因三维地震资料解释时间的限制 , 解释大都采用抽线解释 ,没有充分使用数据体中每个 的信息进行断层展布及异常体的分析 。 因此地震资料的后期服务工作尤为重要 , 建设单位应配合施工单位在采掘过程中实现三维地震资料的动态解释及资料的再认识 ,以提高解释精度 ,真正做到其地质成果为煤矿安全生产服务 。⑤在市场经济条件和复杂地震地质条件下 ,各科研院校和施工队伍任务都比较繁重 , 难免出现“技术浮躁 ”和 “市场物探 ”的情况 ,因此应在采区三维地震勘探成本 、技术运用和资料 (地质资料 、物探资料 )分析研究深度等方面进行综合考量 ,特别是在技术骨干在施工队伍中话语要应引起足够的重视 。⑥施工单位物探专业技术人员后劲不足 , 综合物探方面人才缺乏 , 物探各专业之间资料得不到充分利用和吸收 ,影响采区地震勘探成果 。随着煤矿的开采 , 勘探目标转向地质情况更复杂 、埋藏更深 ,厚度更小的煤层储藏区 ,采区三维地震的勘探难度越来越大 , 而煤矿安全高效生产对三维地震勘探技术要求越来越高 , 如何进一步提高勘探精度 ,获得更高的验证率 ,是一个复杂艰巨而任重道远的技术问题 ,其设计思路 、采集方法 、处理和解释手段中的每个环节都至关重要 。参考文献 :[1] 李庆忠 高分辨率地震勘探系统工程剖析[M]石油工业出版社 ,1995.[2] 中国煤炭地质总局 . 煤矿采区三维地震勘探经验交流会论文集[M]中国矿业大学出版社 ,2001.[3] 程建远 A]//中国煤炭资源现状与勘探开发利用技术进展及环境保护 ——中国地质学会 、中国煤炭学会煤炭田地质专业委员会 2004 年学术交流会论文集 ,2004,([4] 魏子荣 ,杜兴亚 ,等 J]2000,(1).[5] 王磊 ,何伟 J]2003,(6).[6] 张永刚 J]2002,41(4):3857] 卢占武 ,韩立国 J]2002,21(4):3728] 陆孟基 M]2001,639] 朱书阶 ,陈青峰 ,何文欣 J]2003,31(1):4910] 中国石油勘探与生产分公司 . 地震资料叠前时间偏移处理技术研讨会文集 [C]2005.[11] 王琦 ,庄益明 J]006,143(5):612] 王琦 ,王永 ,等 J]2006,111(5):4713] 王琦 ,姜春燕 ,等 干体技术在陷落柱识别中的应用 [J]2007,31(4):36714] 王琦 ,董守华 ]//中国煤炭学会矿井地质专业委员会 2008 年学术年会论文集 ,中国矿业大学出版社 ,2008,9.[15] 高远 ,王琦 ,董守华 ,等 R]16] 吴有信 ,王琦 M]//中国煤炭学会矿井地质专业委员会 2008 年学术年会论文集 ,中国矿业大学出版社 2008,9.[17] 杜文风 ,等 煤厚预测及陷落柱探测研究科研报告 [R]!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第 20 页 )66
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