巨厚砾石层覆盖区三维地震勘探技术

煤炭科学研究总院西安研究院 邹云超

巨厚砾石层覆盖区三维地震勘探技术

煤炭科学研究总院西安研究院 邹云超

厚砾石层对地震波的强吸收作用严重影响地震勘探的成果质量,为了获得高品质的地震资料,厚砾石地区地震勘探必须从采集、处理、解释等各个环节采取有效的针对性措施。结合在FZ矿的实际应用,本文针对厚砾石层地区地震资料的特点及地质目标,通过有效的技术方法和手段,形成了一套适用于厚砾石层区的三维地震勘探特色技术,获得了信噪比、分辩率较高的成果资料。

砾石三维地震可控震源

FZ矿深部勘探区是典型的砾石覆盖地区(图1)。钻孔揭露,本区发育地层从老到新为奥陶系中统马家沟组,石炭系中统本溪组、上统太原组,二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、新近系和第四系。浅层岩性为第三、四系洪积物,除地表有薄层黄土外,下部多为流砂、厚砾石层,且固结差,较为松散,厚砾石、流砂对地震波的强吸收作用,使接收到的地震信号能量弱,信噪比低。另外,勘探区内公路网发达、村庄密集。这也给施工带来了较大的困难。勘探区含可采煤层一层,主要受北东向区域大断层、北西向断层控制,为倾角17°左右的单斜构造,受断层影响目的层埋深约450～900m。

图1 勘探区地表

一、资料采集方法

(1)勘探区成孔困难,且吸收本区原二维地震时的教训,本次采用美国产M27型可控震源激发,以确保工程质量、降低勘探成本。

(2)由于地震勘探的后续工作中,地震波的接收和一系列的资料处理都依赖于地震波激发品质的高低。因此,地震波的激发就显得尤为重要[1]。经过充分的试验,可控震源激发参数为:在农田区,扫描频率20～104Hz,震动台数2台,震动次数3次,扫描长度12s,驱动电平75%;在砾石区,扫描频率20～104Hz,震动台数2台,震动次数4次,扫描长度12s,驱动电平80%。

(3)为了压制干扰,但又不降低资料分辨率,接收采用主频为60Hz的检波器,检波器组合为2串2并堆放。

(4)从试验记录上看,公路上川流不息的车辆对记录影响较大,故在公路附近施工时,加强警戒、在保证目的层反射波不产生畸变的前提下加大接收排列并适当增加炮点,使获得更多的有效资料。

勘探区采用的观测系统及其参数为:束状观测系统,10线8炮制,每束重复5条测线;

840道(84道/线×10线)接收;接收线距40m;接收道距20m;横向炮距20m;纵向炮距120m;地面采样间隔20m×40m;面元网格10m×10m;叠加次数28次(纵向7次×横向4次);中间点激发;束距:200m。

二、资料处理技术

对FZ矿探区而言,要求地震资料具有高信噪比和高分辩率。而最终地震资料分辨率同时取决于采集因素和处理因素[2]。因此,把提高资料空间位置的准确性,压制干扰波,突出有效波,作为高精度处理的关键。在地震资料处理中,着重解决以下几个问题:

(1)厚砾石层对地震波的强吸收作用使得地震信号能量相对较弱,给初至的拾取造成一定难度。进行精细的神经网络与手工交互拾取初至的工作,最大限度地获取有效信息。

(2)考虑工区内遍布采石场生产过程中形成的深坑造成的频繁的地表起伏、低降速带影响,要做好本区静校正工作。在精细拾取初至时间的基础上,对比折射静校方法和层析反演静校正方法(图2、图3、图4),通过测试,用层析反演静校正对原始地震记录进行了野外一次静校正。

图2 折射静校正后的初叠剖面

图3 层析反演静校正后的初叠剖面

(3)本区构造相对比较复杂,偏移工作至关重要。偏移有很多方法,经过对比后决定选择有限差分偏移方法。首先用人工剔除奇异值,采用机器平滑;其次对速度的百分比进行偏移试验。经对比,最终认定90%偏移效果较好。

图4 FZ矿偏移时间剖面

三、资料解释技术

本区资料比较复杂,“去伪存真、去粗取精”是贯穿本区资料采集、处理、解释过程的主导思想。这个思路在资料解释的过程中尤为重要。

使用交互解释工作站是处理大量3D数据体的一个普遍方式。交互环境也能提供改善解释的能力,能实现层位拉平、标准层位与断层的相互关系和一些增强数据中的某些特征的图象处理工具[3]。

以三维偏移数据体为基础,交互解释工作站为桥梁,同时考虑以往地质资料揭示的地质规律,结合煤层的层数、厚度与间距等组合特征,综合利用地质、测井、地震等多种信息,从宏观地质规律把握最终成果的精度和可靠性。

四、效果分析

在处理中,我们坚持“三高”的处理原则,使得剖面的信噪比和分辨率较高,波组特征明显,断点清晰可靠,全区基本能较好地追踪目的层,解释出勘探区内煤层落差大于5m的断层9条,其中6条断层为修正勘探前已知的断层。图5中红色断层为修正的断层,绿色断层为新发现的断层。

图5 FZ矿构造略图

五、结束语

本文在分析FZ矿砾石区地震资料特点的基础上,有针对性地研究了该区地震资料采集、处理、解释方法,这些方法在实际应用中取得了良好的效果,同时,该方法对其他类似地震地质条件的地区也同样适用。

[1]宋玉龙著.地震勘探采集手册.济南:山东省地图出版社,2004,10

[2]杨汝超,王晓华等.如何制定高分辨率地震勘探中的技术指标,石油物探,2001,40(1),121-126

[3]渥·伊尔马滋.地震数据处理[M].北京:石油工业出版社,1993,86-98