对二维地震覆盖次数和炮点距的思考

2018-03-04孙海川

山西冶金 2018年6期

孙海川

（甘肃煤炭地质勘查院，甘肃兰州 730000）

近年来，国家着力化解过剩产能和降本增效，煤炭行业成为重点去产能行业，找煤勘查面临财政拨款有限及社会市场萎缩的窘境。尤其是在找煤预查阶段投资更为谨慎，因为该阶段勘查区大都是找煤空白区，多数是通过周边地质资料推断的找煤前景区。而地震勘探作为找煤阶段非常有效和实用的手段往往被优先采用。通常采用的做法是在勘查区选取1条勘探线进行地震勘探，根据地震勘探效果开展下一步的工作。尽管地震勘探在找煤阶段被广泛使用，但是其勘探成本相对于其他物探手段也不容小觑。考虑到勘探成本，好多地勘单位在设计时往往采取抽稀炮点、加大接收排列以增加覆盖次数的方法来降低成本。为此，本文从二维地震观测系统及费用预算方面提出自己的看法，供地震勘查工作人员和有关部门参考。

1 观测系统比较

二维地震观测系统通常是炮点（激发点）、检波点（接收点）等间距分布在测线上，且炮点距是检波点距的整数倍[1，2]。以炮点距20 m，道距10 m，接收道数96道为例，依据公式:N=M/2V，式中:N为覆盖次数，V为激发点移动的接收道数，本例中M=96，炮点距20 m，道距10 m，激发一次后激发点的排列移动2道检波点距，即激发点移动2个接收道数，此时V=2，得出N=24，即96道接收24次覆盖。若将炮点抽稀炮点距减少为原来的一半变为40 m，道距仍为10 m，接收道数仍为96道，则覆盖次数减小至12次。覆盖次数降低通常会使地震资料信噪比降低。为了保证地震资料信噪比，通常采用增大接收道数，即加大接收排列的方式来增加覆盖次数。炮点抽稀炮点距变为40 m，道距10 m，接收道数192道时，依据公式N=M/2V覆盖次数仍可以达到24次，那么这两种观测系统到底有何区别呢？二维地震观测系统可用综合平面法表示[3]（图1所示）。

图1 观测系统综合平面法

将测线上的激发点A1、A2、A3…等间距标在水平直线上，然后从激发点向两侧作与测线成45°的斜线，组成方格网。当测线上某点激发、某一排列接收时，将测线上的接收排列投影到过该激发点45°斜线上，用该段投影表示接收排列。即当在A1激发、A1A2之间接收时，可用线段A1B表示。同理，A2激发，A1A2之间接收时，可用A2B表示。可以看出，从激发点引出的45°斜线上所有的接收点有共同的激发点，称该线为共激发点线。从接收点出发的-45°斜线表示地面同一接收点位，该线上不同激发点的所有道都是同一个地面点接收的，称该线为共接收点线。与地面激发点平行的水平线各接收点的炮检距均相等，称该线为共炮检距线。垂直于共炮检距线的线，当界面水平时，此线上各接收点接收来自地下同一反射点的反射，称该线为共反射点线。共反射线与共激发点线相交，有几个交点，则说明有几次覆盖。

按照地震观测系统综合平面法分别绘制炮点距20 m，道距 10 m，96道接收和炮点距 40 m，道距10 m，192道接收的观测系统（图2、图3所示），为了便于比较，两种观测系统均采用中点激发，起始炮点桩号均为1 000，炮点个数均为30炮，覆盖次数均为24次。图2为炮点距20 m，道距10 m，96道接收，中点激发观测系统。起始炮点桩号为1 000，第一炮排列长度960 m，对应检波点桩号520～1 480，激发一次后激发点的桩号向前移动2个道距（20 m）；第二炮炮点桩号为1 020，接收排列对应的检波点桩号为540～1 500；依次类推，第30炮的炮点桩号为1 580，接收排列对应的检波点桩号为1 100～2 060。图3为炮点距40m，道距10 m，192道接收，中点激发观测系统。起始炮点桩号为1 000，第一炮排列长度1 920m，对应检波点桩号40～1 960，激发一次后激发点的桩号向前移动4个道距（40 m）；第二炮炮点桩号为1 040，排列对应的检波点桩号为80～2 000；依次类推，第30炮的炮点桩号为2 160，排列对应的检波点桩号为 1 200～3 120。

图2 中点激发（2个道距），96道接收，24次覆盖观测系统

图3 中点激发（4个道距），192道接收，24次覆盖观测系统

一般来讲，最小炮检距Xmin要足够小，以便能对浅反射面有适当的采样，一般取Xmin=1.0～1.2倍最浅目的层深。最大炮检距Xmax的设计时应近似等于最深反射层的深度，即Xmax≈Hmax[4]。也就是说炮检距的大小和目标层深度相当。依据图1观测系统平面法分析，图2中最小共炮检距20 m，对应覆盖次数2次，炮检距每增加20 m，覆盖次数随之增加2次。共炮检距从小到大依次为20 m、40 m、60 m…直至达到最大共炮检距480 m时，对应的覆盖次数依次为2次、4次、6次…直至达到最大覆盖次数24次，意味着从浅层至深层覆盖次数依次递增直至达到最大24次。图3中最小共炮检距40 m，对应覆盖次数2次，炮检距每增加40 m，覆盖次数随之增加2次。共炮检距从小到大依次为40 m、80 m、120 m…直至达到最大共炮检距960 m时，对应的覆盖次数依次为2次、4次、6次…直至达到最大覆盖次数24次，即从浅层至深层覆盖次数依次递增直至达到最大24次。炮点距20 m，道距10 m，96道接收，中点激发观测系统（图2）1次叠加及以上剖面长度1.06 km（测点桩号760～1 820），理论最大勘探深度约480 m左右，测点1 240～1 340之间在勘探深度480 m左右达到最大覆盖次数24次。炮点距40 m，道距10 m，192道接收，中点激发观测系统（见图3）一次叠加及以上剖面长度2.12 km（测点桩号520—2 640），理论最大勘探深度约960 m左右，测点1 480～1 680之间在勘探深度960 m左右达到最大覆盖次数24次。共炮检距480 m，炮点桩号1 240处，覆盖次数为12次，而对于炮点距20 m，道距10 m，96道接收，中点激发观测系统（见图2）同样是共炮检距480 m，炮点桩号1 240处，覆盖次数却达24次。

对比2种观测系统可以得出，所谓的覆盖次数通常指某一层的覆盖次数，覆盖次数由浅层至深层逐渐增大，在深层达到最大覆盖次数。同样深度时小炮点距，小排列接收相对于大炮点距、大排列接收覆盖次数相对较高，有利于压制干扰，提高资料信噪比，能够较好的反映浅层信息。而大炮点距、大排列接收生产效率高（主要体现在在同等炮数的前提下，可获得较长的剖面长度）、勘探深度相对较大，有利于深层地震勘探。当炮点抽稀时，地下反射点也会相应减少，影响地震勘探分辨率，不利于发现地下地质体的精细特征。大排列接收时，激发子波振幅宽度随着炮检距的增大而变小，子波长度随之增长，高频成份损失，路径越长，高频损失越多，分辨率就越低[5]。

2 从费用预算的角度比较

采用大排列接收必然要增加接收道数，勘探成本有所增加。而抽稀炮点则意味着成孔及药量等费用相应减少，勘探成本则会降低。那么当采用抽稀炮点，大排列接收时，勘探成本以《地质调查项目预算标准2010》为依据，通过对比炮点距20 m，道距10 m，96道接收，中点激发观测系统和炮点距40 m，道距10 m，192道接收，中点激发观测系统两种观测系统的费用预算，来说明勘探成本的变化。

《地质调查项目预算标准2010》中地震多次叠加法预算标准中规定:药量1 kg，井深5～12 m，地形等级Ⅱ级，道距10 m时，费用标准为793元/点。

当药量当炸药量大于1 kg时，每增加1 kg标准提高5%。

接收道数144道（大于48道）时，折合为48道的计价物理点:计价物理点=生产物理点×〔1+（N－48）/48×30%〕，其中N为接收道数。

以地震测线长度2 km，单井激发，药量1 kg，井深6 m为基准。当采用炮点距20 m，道距10 m，96道接收，中点激发观测系统时，生产物理点（即炮数）为2 km/20 m+1=101 个，计价物理点=101×[1+（96－48）/48×30%]=131个。总费用为:计价物理点×单价=131×793点/元=10.39万元。当采用炮点距40 m，道距10 m，192道接收，中点激发观测系统时，生产物理点（即炮数）为2 km/40 m+1=51个，计价物理点=51×[1+（192－48）/48×30%]=97 个。总费用为:计价物理点×单价=97×793点/元=7.69万元。后者费用预算占前者的74%，看起来勘探成本相对较低，但是炮点距抽稀，大排列接收时，地震波能量随着炮检距加大而减弱，不利于深层地震勘探。为了保证地震波有足够的能量，往往需要加大药量，加大药量时根据预算标准每增加1 kg标准提高5%，如此一来勘探成本则会相应增大，其勘探成本往往也不会低于小炮点距、小排列观测系统。