巨厚礫石層覆蓋區三維地震勘探技術

煤炭科學研究總院西安研究院 鄒云超

巨厚礫石層覆蓋區三維地震勘探技術

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,厚礫石地區地震勘探必須從采集、處理、解釋等各個環節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礦深部勘探區是典型的礫石覆蓋地區(圖1)。鉆孔揭露,本區發育地層從老到新為奧陶系中統馬家溝組,石炭系中統本溪組、上統太原組,二疊系下統山西組、下石盒子組、上統上石盒子組、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,勘探區內公路網發達、村莊密集。這也給施工帶來了較大的困難。勘探區含可采煤層一層,主要受北東向區域大斷層、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 勘探區地表

一、資料采集方法

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

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

勘探區采用的觀測系統及其參數為:束狀觀測系統,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;面元網格10m×10m;疊加次數28次(縱向7次×橫向4次);中間點激發;束距:200m。

二、資料處理技術

對FZ礦探區而言,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。進行精細的神經網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)考慮工區內遍布采石場生產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)本區構造相對比較復雜,偏移工作至關重要。偏移有很多方法,經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

本區資料比較復雜,“去偽存真、去粗取精”是貫穿本區資料采集、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數據體的一個普遍方式。交互環境也能提供改善解釋的能力,能實現層位拉平、標準層位與斷層的相互關系和一些增強數據中的某些特征的圖象處理工具[3]。

以三維偏移數據體為基礎,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律,結合煤層的層數、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,全區基本能較好地追蹤目的層,解釋出勘探區內煤層落差大于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,綠色斷層為新發現的斷層。

圖5 FZ礦構造略圖

五、結束語

本文在分析FZ礦礫石區地震資料特點的基礎上,有針對性地研究了該區地震資料采集、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.地震數據處理[M].北京:石油工業出版社,1993,86-98