煤炭科學研究總院西安研究院 鄒云超

巨厚礫石層覆蓋區(qū)三維地震勘探技術

煤炭科學研究總院西安研究院 鄒云超

厚礫石層對地震波的強吸收作用嚴重影響地震勘探的成果質量,為了獲得高品質的地震資料,厚礫石地區(qū)地震勘探必須從采集、處理、解釋等各個環(huán)節(jié)采取有效的針對性措施。結合在FZ礦的實際應用,本文針對厚礫石層地區(qū)地震資料的特點及地質目標,通過有效的技術方法和手段,形成了一套適用于厚礫石層區(qū)的三維地震勘探特色技術,獲得了信噪比、分辯率較高的成果資料。

礫石三維地震可控震源

FZ礦深部勘探區(qū)是典型的礫石覆蓋地區(qū)(圖1)。鉆孔揭露,本區(qū)發(fā)育地層從老到新為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組,石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組,二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組、新近系和第四系。淺層巖性為第三、四系洪積物,除地表有薄層黃土外,下部多為流砂、厚礫石層,且固結差,較為松散,厚礫石、流砂對地震波的強吸收作用,使接收到的地震信號能量弱,信噪比低。另外,勘探區(qū)內公路網(wǎng)發(fā)達、村莊密集。這也給施工帶來了較大的困難?？碧絽^(qū)含可采煤層一層,主要受北東向區(qū)域大斷層、北西向斷層控制,為傾角17°左右的單斜構造,受斷層影響目的層埋深約450～900m。

圖1 勘探區(qū)地表

一、資料采集方法

(1)勘探區(qū)成孔困難,且吸收本區(qū)原二維地震時的教訓,本次采用美國產(chǎn)M27型可控震源激發(fā),以確保工程質量、降低勘探成本。

(2)由于地震勘探的后續(xù)工作中,地震波的接收和一系列的資料處理都依賴于地震波激發(fā)品質的高低。因此,地震波的激發(fā)就顯得尤為重要[1]。經(jīng)過充分的試驗,可控震源激發(fā)參數(shù)為:在農田區(qū),掃描頻率20～104Hz,震動臺數(shù)2臺,震動次數(shù)3次,掃描長度12s,驅動電平75%;在礫石區(qū),掃描頻率20～104Hz,震動臺數(shù)2臺,震動次數(shù)4次,掃描長度12s,驅動電平80%。

(3)為了壓制干擾,但又不降低資料分辨率,接收采用主頻為60Hz的檢波器,檢波器組合為2串2并堆放。

(4)從試驗記錄上看,公路上川流不息的車輛對記錄影響較大,故在公路附近施工時,加強警戒、在保證目的層反射波不產(chǎn)生畸變的前提下加大接收排列并適當增加炮點,使獲得更多的有效資料。

勘探區(qū)采用的觀測系統(tǒng)及其參數(shù)為:束狀觀測系統(tǒng),10線8炮制,每束重復5條測線;

840道(84道/線×10線)接收;接收線距40m;接收道距20m;橫向炮距20m;縱向炮距120m;地面采樣間隔20m×40m;面元網(wǎng)格10m×10m;疊加次數(shù)28次(縱向7次×橫向4次);中間點激發(fā);束距:200m。

二、資料處理技術

對FZ礦探區(qū)而言,要求地震資料具有高信噪比和高分辯率。而最終地震資料分辨率同時取決于采集因素和處理因素[2]。因此,把提高資料空間位置的準確性,壓制干擾波,突出有效波,作為高精度處理的關鍵。在地震資料處理中,著重解決以下幾個問題:

(1)厚礫石層對地震波的強吸收作用使得地震信號能量相對較弱,給初至的拾取造成一定難度。進行精細的神經(jīng)網(wǎng)絡與手工交互拾取初至的工作,最大限度地獲取有效信息。

(2)考慮工區(qū)內遍布采石場生產(chǎn)過程中形成的深坑造成的頻繁的地表起伏、低降速帶影響,要做好本區(qū)靜校正工作。在精細拾取初至時間的基礎上,對比折射靜校方法和層析反演靜校正方法(圖2、圖3、圖4),通過測試,用層析反演靜校正對原始地震記錄進行了野外一次靜校正。

圖2 折射靜校正后的初疊剖面

圖3 層析反演靜校正后的初疊剖面

(3)本區(qū)構造相對比較復雜,偏移工作至關重要。偏移有很多方法,經(jīng)過對比后決定選擇有限差分偏移方法。首先用人工剔除奇異值,采用機器平滑;其次對速度的百分比進行偏移試驗。經(jīng)對比,最終認定90%偏移效果較好。

圖4 FZ礦偏移時間剖面

三、資料解釋技術

本區(qū)資料比較復雜,“去偽存真、去粗取精”是貫穿本區(qū)資料采集、處理、解釋過程的主導思想。這個思路在資料解釋的過程中尤為重要。

使用交互解釋工作站是處理大量3D數(shù)據(jù)體的一個普遍方式。交互環(huán)境也能提供改善解釋的能力,能實現(xiàn)層位拉平、標準層位與斷層的相互關系和一些增強數(shù)據(jù)中的某些特征的圖象處理工具[3]。

以三維偏移數(shù)據(jù)體為基礎,交互解釋工作站為橋梁,同時考慮以往地質資料揭示的地質規(guī)律,結合煤層的層數(shù)、厚度與間距等組合特征,綜合利用地質、測井、地震等多種信息,從宏觀地質規(guī)律把握最終成果的精度和可靠性。

四、效果分析

在處理中,我們堅持“三高”的處理原則,使得剖面的信噪比和分辨率較高,波組特征明顯,斷點清晰可靠,全區(qū)基本能較好地追蹤目的層,解釋出勘探區(qū)內煤層落差大于5m的斷層9條,其中6條斷層為修正勘探前已知的斷層。圖5中紅色斷層為修正的斷層,綠色斷層為新發(fā)現(xiàn)的斷層。

圖5 FZ礦構造略圖

五、結束語

本文在分析FZ礦礫石區(qū)地震資料特點的基礎上,有針對性地研究了該區(qū)地震資料采集、處理、解釋方法,這些方法在實際應用中取得了良好的效果,同時,該方法對其他類似地震地質條件的地區(qū)也同樣適用。

[1]宋玉龍著.地震勘探采集手冊.濟南:山東省地圖出版社,2004,10

[2]楊汝超,王曉華等.如何制定高分辨率地震勘探中的技術指標,石油物探,2001,40(1),121-126

[3]渥·伊爾馬滋.地震數(shù)據(jù)處理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1993,86-98