韋青云，吳 波，熊永杰

（安徽省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，安徽宿州234000）

甘肅某礦地表沖溝縱橫交錯(cuò)，山高坡陡，地形極為復(fù)雜；地層為“U”字型谷向斜構(gòu)造，向斜兩翼地層傾角較大，尤其南翼為極傾斜地層，在借鑒西北黃土塬地區(qū)及大傾角地層等三維地震勘探成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)勘查區(qū)內(nèi)地形、地物進(jìn)行了踏勘，進(jìn)行了可行性研究和充分的試驗(yàn)，圓滿完成了勘查區(qū)的地震勘探任務(wù)。

1 地震地質(zhì)條件

1.1 表、淺層地震地質(zhì)條件

勘查區(qū)為黃土平臺(tái)（黃土塬）地貌（圖1），地表覆蓋厚度巨厚的第四系松散黃土，厚度變化較大。區(qū)內(nèi)溝谷縱橫、陡坎發(fā)育，地形高差較大，給地震波的激發(fā)和接收帶來很大影響。

圖1 勘探區(qū)地形地貌

由于黃土層的結(jié)構(gòu)松散、厚度極不均勻，地震波的傳播速度低，地震波的吸收和衰減嚴(yán)重，造成地震波的激發(fā)、接收條件相對(duì)較差，并易產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾。黃土層與下伏區(qū)域地層之間存在著很大的波阻抗差異，使地震波在黃土層中“振蕩”,形成“鳴震”,降低了地震資料的信噪比和分辨率。

本區(qū)淺表層地震地質(zhì)條件復(fù)雜，為煤田地震勘探難度極大的地區(qū)。

1.2 深層地震地質(zhì)條件

勘查區(qū)整體為向斜構(gòu)造，向斜兩翼地層傾角在40°～60°之間。中侏羅統(tǒng)窯街組為含煤地層，煤層結(jié)構(gòu)、煤層層間距及厚度變化較大，巖性組合及物性規(guī)律較穩(wěn)定。主采煤層2煤層、4煤層與圍巖之間存在明顯波阻抗差，速度、密度等物性差異突出。

其中，2 煤平均厚度約6.0m，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為穩(wěn)定的可采煤層，煤層與圍巖之間有著較大的波阻抗差，能形成能量強(qiáng)、波形突出、連續(xù)性良好、易識(shí)別的反射波，是地震勘探的主要反射波和構(gòu)造解釋的依據(jù)。

4煤層，與2煤層的平均層間距為70m左右。煤層結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，可以形成具有一定能量、波形突出、連續(xù)性較好、較易識(shí)別的反射波，全區(qū)可進(jìn)行對(duì)比解釋(圖2)。本區(qū)深層地震地質(zhì)條件為復(fù)雜地區(qū)。

圖2 勘探區(qū)的典型波組特征圖

復(fù)雜的表層地形與大傾角的目的層給野外數(shù)據(jù)采集、資料處理及解釋都帶來很大的困難。

2 技術(shù)難點(diǎn)及技術(shù)對(duì)策

2.1 技術(shù)難點(diǎn)

（1）勘查區(qū)屬于黃土平臺(tái)（黃土塬）地貌，黃土最大厚度達(dá)110m。巨厚黃土?xí)?duì)反射波高頻成分產(chǎn)生嚴(yán)重的吸收、衰減作用，造成強(qiáng)干擾發(fā)育，資料信噪比變低。因此，地震勘探的第一個(gè)主要任務(wù)就是如何確定有利的激發(fā)層位，獲得一定信噪比的原始數(shù)據(jù),并采用怎么的觀測(cè)和接收參數(shù)，來提高煤層反射波的有效疊加次數(shù)。

（2）勘查區(qū)出露巖性多變。大部分為黃土覆蓋區(qū)，局部存在基巖出露和坡積物。成孔環(huán)境復(fù)雜,黃土覆蓋層厚度、結(jié)構(gòu)、巖性變化多變。選擇合適的激發(fā)層位和如何進(jìn)行成孔是勘探的一個(gè)重點(diǎn)。

（3）勘查區(qū)煤系地層為向斜構(gòu)造，兩翼傾角大是勘探的一個(gè)主要難點(diǎn)。

2.2 技術(shù)對(duì)策

（1）以信噪比為核心的采集技術(shù)思路及方法。采集技術(shù)思路：詳細(xì)的低降速帶結(jié)構(gòu)調(diào)查，確保激發(fā)層位選擇的合理性→做好波場(chǎng)特征調(diào)查，明確干擾壓制方法→理論論證野外采集參數(shù)→試驗(yàn)論證激發(fā)接收參數(shù)及觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)→嚴(yán)格執(zhí)行試驗(yàn)參數(shù)，確保采集順利完成。

（2）激發(fā)層位的保證措施。利用單井微測(cè)井等方法，調(diào)查勘探區(qū)內(nèi)黃土層的厚度分布、速度變化、巖性結(jié)構(gòu)等，選取最佳激發(fā)層位,確保野外記錄有較高的信噪比。

在淺表層結(jié)構(gòu)調(diào)查基礎(chǔ)上，研究分析地表不同巖性的分布范圍，不同區(qū)域有利激發(fā)層的深度，進(jìn)而針對(duì)性地選取相應(yīng)的成孔設(shè)備和方式，保證激發(fā)位于有利層位；尤其是黃土覆蓋區(qū)，井深至基巖面且采用多井組合激發(fā)，確保能在相對(duì)高速層中激發(fā)。

（3）由于煤層傾角很大，采用近走向方向布置主測(cè)線（即把陡地層變成大傾角地層，大傾角地層變成緩傾角地層）以減少大傾角對(duì)地震反射波的影響。在工作方法布置上針對(duì)目的層按地震波的反射路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)。確定面元大小，避免產(chǎn)生空間假頻。在資料處理中選擇適合于大傾角反射波疊前時(shí)間偏移處理的有效方法，進(jìn)行波的空間歸位和準(zhǔn)確偏移并做好山地靜校正，以克服畸變、干擾等影響。

3 野外采集措施

3.1 淺表結(jié)構(gòu)調(diào)查

針對(duì)勘探區(qū)地貌特征，本次淺表層速度調(diào)查綜合采用了單井微測(cè)井。

本次勘探采取井中炸藥激發(fā)、井旁接收方式進(jìn)行了單井微測(cè)井：由井底起，每隔0.5m 采樣一次，單次4道接收。

利用微測(cè)井初至信息，繪制時(shí)深曲線，進(jìn)而計(jì)算、劃分速度界面，從而得到近地表速度分層情況；通過微測(cè)井成果，結(jié)合每個(gè)點(diǎn)的解釋成果，然后利用軟件插值，繪制相對(duì)高速層頂?shù)纳疃扰c速度平面圖。

通過綜合分析可知勘查區(qū)相對(duì)高速層的深度在縱橫方向均存在變化，黃土層相對(duì)有利激發(fā)層位應(yīng)在13m以上（圖3）。

圖3 相對(duì)有利激發(fā)層位深度示意圖

通過采取淺表層速度結(jié)構(gòu)調(diào)查方法（微測(cè)井、踏勘）聯(lián)合應(yīng)用、相互補(bǔ)充，基本查明了勘查區(qū)近地表黃土層結(jié)構(gòu)分布規(guī)律：勘探區(qū)內(nèi)黃土層的速度在垂向上具有明顯成層性，一般可以劃分為3～4層；縱橫向上速度結(jié)構(gòu)變化較大；相對(duì)有利的激發(fā)層位在13m以上，基巖裸露和薄黃土覆蓋區(qū)，激發(fā)條件相對(duì)較好。

3.2 波場(chǎng)調(diào)查

為了壓制干擾波，突出有效波，提高信噪比，因而對(duì)波場(chǎng)特征進(jìn)行調(diào)查，了解勘探區(qū)有效波和干擾波的發(fā)育特征與規(guī)律，進(jìn)而采取針對(duì)性的干擾壓制措施。

通過對(duì)波場(chǎng)監(jiān)控記錄分析，識(shí)別出目的層反射波和各種干擾波，再對(duì)其視速度、頻率、波長等特性進(jìn)行分析，有效波和各種干擾波特征如下：

折射波：勘查區(qū)發(fā)育的折射波較為復(fù)雜，有一次、多次和多次反射折射等。較穩(wěn)定的一般為高速層頂?shù)恼凵洳?，視速度?750～2100m/s，主頻約20～60Hz，波長約20～50m。

面波：勘探區(qū)的面波、能量強(qiáng)，視速度在300～500m/s，主頻約10～20Hz，波長約15～40m，是勘探區(qū)的主要干擾波。

煤層反射波：在有利激發(fā)層位中激發(fā)時(shí)，可形成能量強(qiáng)、視速度（2800m/s以上）高、視波長（40m以上）長、連續(xù)性好的煤層反射波；有效波的能量在30～80Hz 頻率范圍內(nèi)較強(qiáng)，信噪比高。

3.3 試驗(yàn)工作

試驗(yàn)工作的主要任務(wù)選擇適應(yīng)勘查區(qū)施工的采集參數(shù)，確定壓制干擾波，提高信噪比的措施。

試驗(yàn)工作包括井深、藥量、井組合個(gè)數(shù)、組合井井深及排列長度等試驗(yàn)，確定合適的施工參數(shù)。

由于勘查區(qū)地表?xiàng)l件多變，其大部分為黃土覆蓋區(qū)，也有基巖出露區(qū)以及兩者接合部。在黃土覆蓋區(qū)，覆蓋層厚度大于10m；在黃土覆蓋區(qū)與基巖接合部，覆蓋層較薄，一般為5～10m。針對(duì)區(qū)內(nèi)地形的變化情況（圖4），進(jìn)行有針對(duì)性的試驗(yàn)工作，在每種地形上都選擇1 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，全區(qū)實(shí)際共完成3 個(gè)點(diǎn)試驗(yàn)，2 條段試驗(yàn)。

圖4 區(qū)內(nèi)不同地表?xiàng)l件情況

3.3.1 點(diǎn)試驗(yàn)內(nèi)容

（1）井深試驗(yàn)。采用藥量4.0kg，井深分別為6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m、20m進(jìn)行試驗(yàn)。

（2）藥量試驗(yàn)。用井深13m，藥量分別為3.0kg、4.0kg、5.0kg、6.0kg進(jìn)行試驗(yàn)。

（3）組合井試驗(yàn)。

①雙井試驗(yàn)：藥量為6.0kg，井深分別為6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m。

②三井試驗(yàn):藥量為6.0kg，井深分別為6m、8m、10m、12m。

3.3.2 段試驗(yàn)

段試驗(yàn)1經(jīng)過試驗(yàn)點(diǎn)1沿地層走向布置（近東西方向）；試驗(yàn)段2 設(shè)在穿過試驗(yàn)點(diǎn)2 和點(diǎn)試驗(yàn)點(diǎn)3 的直線上，試驗(yàn)線的走向垂直地層走向布置。段試驗(yàn)井深、藥量參數(shù)采用其上點(diǎn)試驗(yàn)確定的參數(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行。

從處理的段試驗(yàn)疊加剖面可以看出，目的層反射波波組特征明顯、同相軸連續(xù)性、能量較強(qiáng)，信噪比較高（圖5）。

圖5 段試驗(yàn)疊加時(shí)間剖面圖

通過對(duì)試驗(yàn)的分析，沿地層走向布置測(cè)線，把陡傾角變成大傾角，把大傾角變成緩傾角是可行的。

4 地震資料處理關(guān)鍵技術(shù)

4.1 靜校正處理

靜校正是本區(qū)資料處理的重點(diǎn)工作之一，做好靜校正，是資料處理成功的關(guān)鍵。為了消除表層因素對(duì)單炮記錄的影響，采用初至折射靜校方法來做野外一次靜校正，折射靜校結(jié)果有效波的連續(xù)性、能量及信噪比都比高程靜校結(jié)果有大幅度的提高，再利用自動(dòng)剩余靜校正進(jìn)行逐步的細(xì)化，確保處理后的資料保真，效果理想。

4.2 速度分析

速度分析拾取的精度直接影響著疊加處理的效果。針對(duì)本區(qū)目的層傾角大的情況，在求取第一次剩余靜校正量時(shí)、求取第二次剩余靜校正量時(shí)及三維疊前偏移之后進(jìn)行了三次速度求取。通過準(zhǔn)確的速度分析，確保偏移的準(zhǔn)確性，控制了構(gòu)造的形態(tài)。

4.3 疊前時(shí)間偏移

由于受區(qū)域構(gòu)造影響，本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，地層傾角陡，有的地段傾角達(dá)50°以上，常規(guī)時(shí)間域三維偏移結(jié)果不理想，偏移歸位不準(zhǔn)確，給資料解釋帶來困難。

疊前偏移可以消除構(gòu)造傾角和其它橫向速度變化的影響,得到的CRP道集反映同一反射點(diǎn)的信息,使其符合地質(zhì)構(gòu)造情況，還能夠解決陡傾角地層問題。

通過對(duì)比分析常規(guī)疊后偏移和疊前時(shí)間偏移可知，疊前時(shí)間偏移效果較好，斷層清晰，波組特征明顯，目的層能較容易地識(shí)別和連續(xù)追蹤，從而提高了資料的質(zhì)量（圖6）。

圖6 大傾角地層常規(guī)偏移（上）與疊前時(shí)間偏移（下）剖面對(duì)比

5 結(jié)論

通過全面踏勘和理論分析，疏理出本次勘探的技術(shù)難點(diǎn)，通過充分試驗(yàn)，確定了技術(shù)路線和工作重點(diǎn)，制定并實(shí)施了有針對(duì)性的具體技術(shù)措施和施工方法，執(zhí)行了有效的質(zhì)量控制程序，最終保證了野外采集生產(chǎn)、資料的處理等工作的順利實(shí)施，獲得了品質(zhì)較高的三維數(shù)據(jù)體。