煤田三維地震勘探觀測系統(tǒng)參數(shù)及鑲邊的確定

摘 要：文章提出了線束型三維觀測系統(tǒng)中各個(gè)參數(shù)的確定方法，詳細(xì)論述了非縱誤差及縱測線方向的選擇方法，結(jié)合橫、縱方向上的覆蓋次數(shù)的確定方法解釋了滿覆蓋次數(shù)邊界的確定方法。

關(guān)鍵詞：三維地震勘探；觀測系統(tǒng)參數(shù)；滿覆蓋次數(shù)邊界

中圖分類號：P631.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0052-02

隨著近幾年三維地震勘探方法在煤田采區(qū)勘探中的廣泛應(yīng)用，三維地震勘探方法解決復(fù)雜地表及構(gòu)造問題的能力已被得到廣泛認(rèn)可。三維地震采集參數(shù)包括覆蓋次數(shù)、采樣間隔、最小、最大炮檢距等。本文提出了三維觀測系統(tǒng)中各個(gè)參數(shù)的確定方法，詳細(xì)論述了非縱誤差及縱測線方向的選擇方法，以及結(jié)合橫、縱方向上的覆蓋次數(shù)的確定方法解釋了滿覆蓋次數(shù)邊界的確定方法。

1 觀測系統(tǒng)及主要參數(shù)的選擇

三維地震勘探是一種高密度面積采集技術(shù)，是三維體積勘探。它利用炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)網(wǎng)格的靈活組合獲得分布均勻的地下CDP點(diǎn)網(wǎng)格和確定的覆蓋次數(shù)。觀測系統(tǒng)是指檢波器排列和爆炸點(diǎn)相對位置的關(guān)系，要求是不僅在單張記錄上可靠追蹤有效波，且要保證在所得資料上連續(xù)追蹤地震界面。觀測系統(tǒng)正確與否直接影響數(shù)據(jù)采集質(zhì)量、資料處理和地質(zhì)成果的精度。三維觀測系統(tǒng)的形式基本可分為兩大類，即規(guī)則觀測系統(tǒng)和不規(guī)則觀測系統(tǒng)。規(guī)則觀測系統(tǒng)用于地面施工條件好的地區(qū)，不規(guī)則觀測系統(tǒng)用于地面障礙較多的地區(qū)。在目前三維地震勘探中，線束型觀測系統(tǒng)是經(jīng)常被選用的一種規(guī)則觀測系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是可以獲得從小到大均勻的炮檢距分布和均勻的覆蓋次數(shù)，適用于復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū)。此外，當(dāng)遇到障礙物時(shí)可通過改變縱橫向偏移距和激發(fā)方向等靈活的變觀手段，獲得障礙物下地震資料。

1.1 空間采樣間隔的確定

空間采樣是指分布在地面上離散的檢波點(diǎn)采集的地震訊號，空間采樣間隔包括道距和束線中的接收線距。根據(jù)采樣定理，道距ΔX應(yīng)為：

ΔX≤■×■（1）

若某區(qū)應(yīng)保護(hù)煤層反射波主頻為50 Hz，視速度V取2 300 m/s，則：

ΔX≤■×■=23 m

那么該區(qū)可以采用20 m的接收道距。接收線距一般大于道距的1～4倍。一般為40 m。

1.2 網(wǎng)格的確定

三維地震勘探與二維地震勘探的迭加形式是不同的，二維是共反射點(diǎn)迭加，三維則是共反射面元迭加。共反射面元迭加是指共反射面元道集內(nèi)各反射點(diǎn)信號的迭加。反射面元的大小在縱向上一般取小于接收點(diǎn)距之半為共反射面元的線性長度即Dx≤ΔX/2，一般為10 m，橫向?qū)挾菵y≥Dx，一般也選為10 m。根據(jù)上述選擇CDP點(diǎn)網(wǎng)格為:Dy×Dx=10 m×10 m。這樣小的CDP點(diǎn)網(wǎng)格對探測細(xì)微構(gòu)造和小幅度起伏是極為有利的。

1.3 炮線間距的確定

炮線間距即為炮點(diǎn)線向前滾動(dòng)的距離。在規(guī)則觀測系統(tǒng)中，炮點(diǎn)線呈線狀規(guī)則排列，并垂直于觀測束線。那么如果設(shè)ΔL為炮線間距，N為地震儀接收總道數(shù)（480），S為束線內(nèi)接收線數(shù)（10），Nx為縱向覆蓋次數(shù)（6），ΔX為道間距（20 m），則：

ΔL=（N×ΔX）/（2×S×Nx） （2）

那么ΔL=（480×20）/（2×10×6）=80m。

1.4 覆蓋次數(shù)的確定

1.4.1 縱向覆蓋次數(shù)的確定

縱向覆蓋次數(shù)即沿著線束方向上的覆蓋次數(shù)Nx與二維觀測系統(tǒng)計(jì)算方法相同。則有：

Nx=（M×S）/2K （3）

k=ΔL/ΔX （4）

式中：M為排列線的接收道數(shù)；k為相鄰炮排所跨越的道間隔數(shù)；S為為一個(gè)整系數(shù)，單邊炮為1，雙邊炮為2。

例如1.3中的情況，k=80/20=4；如果是48道接收，單邊放炮。

那么Nx=（48×1）/（2×4）=6次。

還有另外一種方法：

Nx=n/2k （5）

式中：n為接收道數(shù)；k為相鄰炮排所跨越的道間隔數(shù)。

1.4.2 橫向覆蓋次數(shù)的確定

橫向覆蓋次數(shù)即垂直線束方向上的疊加次數(shù)可以利用Z變換多項(xiàng)式的方法進(jìn)行計(jì)算。設(shè)跑點(diǎn)為S、共中心點(diǎn)為C，檢波點(diǎn)為G、共中心點(diǎn)為C，三者的關(guān)系式可寫成褶積形式：

S×G=C

則Z變換式為：

S（Z）×G（Z）=C（Z） （6）

橫向覆蓋次數(shù)在炮點(diǎn)有規(guī)則排列情況下還可通過下式計(jì)算：

Ny=L/nY （7）

式中：L為排列線的條數(shù)；nY為爆炸線上炮間距（以排列線間距為單位計(jì)算）的數(shù)目。

假設(shè)有上述條件，那么當(dāng)線距40m、10線10炮觀測系統(tǒng)的情況下，Ny=10/2=5次。

1.4.3 三維覆蓋次數(shù)的確定

三維覆蓋次數(shù)等于縱向覆蓋次數(shù)與橫向覆蓋次數(shù)的乘積，即：

N=Nx×Ny （8）

根據(jù)上述假設(shè)情況三維地震勘探的覆蓋次數(shù)為（N=6×5）30次覆蓋。

通過分析多種線束型觀測系統(tǒng)后我們認(rèn)為，在橫向上炮點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，排列固定不動(dòng)，其效果在橫向上相當(dāng)于雙邊發(fā)炮，接收道數(shù)即為一束內(nèi)排列線的條數(shù)，這也就是公式（7）的理論根據(jù)。運(yùn)用式（7）計(jì)算橫向覆蓋次數(shù)時(shí)要注意一束線內(nèi)橫向炮數(shù)的限制，當(dāng)計(jì)算的次數(shù)大于橫向炮數(shù)時(shí)，其橫向覆蓋次數(shù)即為橫向炮數(shù)。

在線束型三維觀測系統(tǒng)中當(dāng)橫向炮點(diǎn)間隔不相同時(shí)，一般有相鄰兩炮的間隔為檢波線間距的1/2不妨稱這兩炮為一組炮，而每組炮的間距是相同的我們知道當(dāng)相鄰炮間隔小于檢波點(diǎn)間隔時(shí)則這兩炮只增加CDP的密度，不增加覆蓋次數(shù)，因此在計(jì)算橫向覆蓋次數(shù)時(shí)，可把這一組炮作為一炮來處理，這樣就仍然可用公式（7）來計(jì)算橫向覆蓋次數(shù)。其計(jì)算結(jié)果與Z—變換多項(xiàng)式計(jì)算結(jié)果完全一樣，但計(jì)算方法更簡單、更直觀。相當(dāng)于雙邊發(fā)炮的橫向覆蓋次數(shù)計(jì)算方法可以快速、準(zhǔn)確地判斷線束型三維觀測系統(tǒng)橫向覆蓋次數(shù)，也可以方便地根據(jù)所需橫向覆蓋次數(shù)選擇合適的觀測系統(tǒng)。

1.5 最小炮檢距的確定

根據(jù)多次覆蓋疊加曲線分析，偏移距越大，通放帶越窄，對有效波選擇性越高，壓制帶越低，二次極值越小，對規(guī)則干擾波的壓制越有利。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，偏移距過大，對目的層反射波也有一定的壓制作用，并非偏移距越大越好。當(dāng)μ＝（1、2、3、4，μ為偏移道數(shù)間隔距）等均能較好的壓制多次波、突出有效波。

1.6 最大炮檢距的確定

三維地震最大炮檢距要用沿測線接收方向的縱向最大炮檢距X 縱和沿垂直于測線方向的橫向最大炮檢距Y橫的投影來確定，計(jì)算式為：

X=■ （9）

式中：X縱＝（B-1）×ΔX，B為縱向接收道數(shù)；

如果B為24，ΔX為縱向接收道距20 m，10線10炮觀測系統(tǒng)，線距40 m，48道接收中間放炮，所以縱向最大炮檢距X縱為460 m，橫向最大炮檢距Y橫為270 m。根據(jù)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，最大炮檢距X＝533 m。

2 滿覆蓋次數(shù)邊界的確定

滿覆蓋次數(shù)邊界包括橫向、縱向滿覆蓋次數(shù)，例如第1章所說觀測系統(tǒng)中，橫向5次、縱向6次的覆蓋次數(shù)。

2.1 橫向上滿覆蓋次數(shù)邊界的確定

在上述情況中，橫向滿足5次的邊界范圍主要是根據(jù)10線10炮觀測系統(tǒng)示意圖來判斷：如圖1所示，從左向右第四條線即滿足橫向5次覆蓋，可以把勘探邊界放在這個(gè)位置，如圖2所示。

2.2 縱向滿覆蓋次數(shù)邊界的確定

當(dāng)橫向上滿足5次覆蓋以后，要想實(shí)現(xiàn)，縱向×橫向=6×5=30次的參數(shù)要求，縱向上即沿著線束方向上就必須在勘探邊界上滿足6次覆蓋，就要考慮最后一炮后面接收線的外延長度，以及結(jié)合勘探邊界外面的炮數(shù)，然后按照二維沿著測線方向上疊加次數(shù)的計(jì)算方法計(jì)算出這些參數(shù)，然后確定縱向上勘探邊界所在觀測系統(tǒng)位置，如圖3所示。

當(dāng)遇到地層傾角較大時(shí)就要考慮邊界外延，外延距離可以有最深目的層的深度和地層傾角來計(jì)算，則：

L=H×tanβ （10）

式中：L為滿覆蓋次數(shù)邊界外延距離；H為最深目的層深度；β為地層傾角。

根據(jù)以上公式計(jì)算出縱向上滿覆蓋次數(shù)的實(shí)際邊界來確定最后符合勘探需要的控制邊界。

3 結(jié) 語

三維地震野外數(shù)據(jù)采集是地震的第一步也是關(guān)鍵的一步，數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的好與壞會(huì)直接影響整個(gè)三維地震勘探，甚至整個(gè)項(xiàng)目的成功與否。所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體地質(zhì)任務(wù)要求，綜合分析地震地質(zhì)條件和儀器設(shè)備等多種因素，選擇合理的觀測系統(tǒng)和最佳采集參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬在田.三維勘探方法[M].北京:石油工業(yè)出版社，1989.

[2] 郝均.三維勘探技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社，1992.

[3] 陸基孟.地震勘探原理[M].北京:石油工業(yè)出版社，1988.