山西煤矿采区高密度三维地震勘探综述

侯泽明，杨德义

山西煤矿采区高密度三维地震勘探综述

侯泽明，杨德义

(太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024)

在对国内外高密度三维地震勘探技术研究及应用现状进行系统阐述的基础上，对高密度三维地震勘探的3个关键参数及概念进行了讨论，认为高密度三维地震勘探技术是先进地震勘探技术的集成，具有组合性和相对性，应灵活应用，因地制宜地开展。在分析了山西煤矿采区的地震地质条件及技术特点的基础上，提出了在山西煤矿采区开展高密度三维地震勘探应遵循“小面元、高覆盖、宽方位(3，必要条件)和相应的关键采集及处理技术(X，必选项)”的“3+X”技术路线；在数据采集中，应以提高信噪比为核心；在数据处理中，应以高精度静校正和叠前去噪为核心。将该技术运用到山西某矿工程实例中，取得很好的效果，证明该技术路线的有效性。研究成果可为同行提供技术参考，并促进高密度三维地震勘探技术在山西煤矿采区推广。

高密度三维地震；采集参数；信噪比；山西煤矿采区

随着地质勘探目标的复杂化和勘探要求的精准化、细致化，传统的三维地震勘探技术逐渐难以满足高精度地质任务的要求。高密度三维地震勘探(High Density Three Dimension Seismic Exploration，简称HD3D技术)由于其具有高空间采样密度及高分辨率等优点，已经在石油勘探、煤田勘探和其他矿产勘探方面推广使用。山西煤矿采区由于其特有的地震地质条件，近5年来HD3D技术正处于大规模推广应用的前期。本文对HD3D的主要技术指标进行总结、对其概念进行了深入的讨论、结合山西煤矿采区的特点，提出“3+X”的技术路线，并将其应用于山西某矿的勘探实例中，对于在山西煤矿采区开展HD3D技术具有一定的参考价值。

1 高密度三维地震勘探的技术现状

1.1 国外现状

1988年L．Ongkiehong[1]提出了减小道间距离、提高采样密度，从而改善由于检波器组合带来的误差；2002年的SEG会议上，P. I. Pecholcsp等[2]提出了“未授权采集”技术。“高密度采集”(High-density acquisition)这一概念才被真正意义上的提出[3]。随着计算机技术、数字采集技术、万道地震仪器的出现， 2000年西方Geco公司开发了高密度地震勘探的Q-Technology技术系列(Q-Land、Q-Marine、Q-SeaBed、Q-reservoir、 Q-Borehole等)，2003年PGS公司开发了HD3D技术，2004年CGG公司开发了Eye-D技术[4]。其中以Q-Land技术最具有代表性，它是针对陆上地震勘探的Q技术，以单点高密度采集为特征，其技术的关键是；大于3万道的大动态范围(82 dB)高频单点数字检波器，室内检波器最佳组合叠加，而HD3D和Eye-D技术则是以小道间距、高成像道密度为特色[5]。国外高密度三维地震的主要技术进展表现在：

a. 数据采集方面 为实现高密度采集、节省野外施工人员与财力的投入，降低采集过程中巨额费用，朝着高效率、高质量采集方向发展，近年来节点地震仪器逐渐兴起，与传统的电缆采集系统相比，其优点是轻便、体积小、精度高，节点仪器正向着实现无人机布设方向发展[6]；另一方面，基于MEMS数字传感器的全数字三维地震正在发展。

b. 地震激发方面 可控震源作为一种常用的陆地激发设备，不仅可以实现宽频带(低频1~2 Hz)激发，还可以实现高效激发，如EricBattig使用DS4(距离分隔同时滑动扫描)技术实现在露天煤矿的数据采集[7]；C. Tsingas等[8]使用一种新型的分布式可控震源激发技术，实现对数据的高效、高质量采集。除了激发与接收，观测系统的设计方面也至关重要，A. B. Santos等[9]使用基于混合基数的反演算法对观测系统的几何参数进行优化，实现采集成本的最小化、采集数据质量的最优化。

c. 数据处理方面 去噪技术发展迅速，方法种类繁多，主要集中于多域联合去噪技术[10]、多种去噪方法的融合[11-12]、改进传统算法的去噪技术[13-14]等；常规的静校正方法主要包括野外静校正、折射波静校正、层析静校正以及剩余静校正[15]，P. Myrto等[16]提出使用面波分析的静校正方法，该方法克服了传统方法运算速度慢、校正精度不够高的缺点；Z.MATEUSZ等[17]提出了使用考虑各向异性影响的DTA(Delay Time Analysis Method)算法，通过与传统的静校正方法进行对比，发现该方法可以增加地质体的地震信息，提高小构造的分辨率，增强成像结果的可靠性。在偏移成像方面，从叠前时间偏移、叠前深度偏移向逆时偏移方向发展，从各向同性假设基础上的算法向各向异性的高精度算法改进，从单一方位的叠前偏移向多方位的叠前偏移发展，从单一的一种偏移技术向多种偏移技术的融合发展[18]。

d. 数据解释方面 地震地质解释的主要内容集中于对构造解释、岩性解释、地层解释。其解释技术包括有三维解释技术、反演技术、属性解释技术、人工智能技术等，G. PEARS等[19]将地质、3D地震和其他的地球物理资料(航空磁法、地面重力、激发极化)融合的三维解释技术；M. S. D. MANZI等[20]提出一种新的地震属性(对称属性)，增强在坚硬岩层中对微弱反射信号的识别，从而提高在坚硬岩层中解释的精度；J. F. L. Souza等[21]通过神经网络算法来增强地震成像图的精确识别，提高解释准确率。

1.2 国内现状

1982年张应波提到了高密度采样这个概念，但其思想仍然为常规三维地震[22]。2003年我国首次在济阳坳陷垦71井区实施了20 km2的HD3D[23]。由图1可知：从2013年以后，国内HD3D技术发展迅速，研究热度大致呈现出逐年增长的趋势。并对近十年的文献资料按研究内容技术类型进行分类统计，其中，设计、采集类研究占64%；处理与解释研究占36%。

图1 高密度地震勘探文献统计

受到国外先进技术的影响，国内HD3D技术在设计、采集、处理和解释技术等方面也有很大进步。

观测系统的合理设计对于实现HD3D至关重要，通过研究炮道密度与采集资料质量之间的关系[24]、覆盖次数与采集资料质量之间的关系[25]、面元尺寸与采集资料质量之间的关系[26]，并得到了一些重要结论，从而为HD3D观测系统的设计提供参考；观测系统设计时，参数分析优化方法也是多种多样的，包括有基于波动方程的照明分析技术[27]、基于目标体的正演技术[28]、基于目标体的退化处理技术[29]，但这些方法只是所用的计算方法、针对的目的、分析处理的步骤不同而已，其观测系统分析的参数仍然与常规的三维地震观测分析的参数一样；OVT域属性分析方法则是改变传统的参数类型，应用体属性和片属性进行分析[30]。

在采集方面，实际地震勘探中无法避免在穿越村庄、河流、陡崖等检波器无法埋置的地方，则需要采用非规则的观测系统，大部分的观测系统参数分析方法均是对规则三维地震观测系统进行优化，而基于压缩感知的优化技术则是针对非规则观测系统的参数优化，从而实现高密度数据的采集[31]。为实现对数据的重复使用，提出了2.5次三维地震勘探技术[32]和垂直观测技术[33]，这些技术均是在以往采集的三维地震数据基础上，使用与原观测系统相同的参数，改变其方位进行观测，从而实现高密度的采集，这样的采集方式虽然可以实现高密度、宽方位的目的，但必将带来后期数据如何进行高精度融合问题。为实现从激发到接收数据的高信噪比和高效率，提出了可控震源和炸药震源高效激发技术、井震高效混合激发技术[34]、宽频激发技术，宽频、保真、多分量的全数字接收技术[35]；为保证各个环节人员的快速联络及单炮质量实时监测，采用实时监控与管理技术。

数据处理的过程主要是去噪技术、高精度动校正技术[36]、高精度静校正技术[37]、反褶积技术[38]、拓频技术、Q补偿技术、高精度偏移技术(如OVT域偏移、叠前时间偏移、叠前深度偏移等)[39]等的应用。

在地震数据解释方面，主要是反演技术(如全波反演技术、波阻抗反演技术[40]等)，谱分解技术，而地震属性解释技术(属性优化技术、多属性融合技术)、三维可视化技术是人们关注的焦点。

1.3 主要技术指标

石油系统开展HD3D勘探较早，表1为公开的相关文献资料统计情况。从表1中可总结出HD3D的几个主要技术指标：平均面元尺寸为5 m´10 m，平均覆盖次数100次以上，平均横纵比0.60以上。

煤炭领域开展HD3D技术的时间相对石油领域较晚，2007年，在安徽淮南丁集煤矿首次开展了高密度全数字三维地震勘探[50]；随后在淮北、山西、河南(焦作煤业)、陕西、内蒙、四川等地也进行了HD3D的工作，在煤炭领域应用情况见表2。对几个主要技术指标总结：平均面元尺寸5 m´5 m，平均覆盖次数40次上，平均纵横比0.5以上。

表1 石油领域高密度三维地震主要参数统计

表2 煤炭领域高密度三维地震主要参数统计

由于目的层埋深和地质任务的要求不同，HD3D在石油和煤炭领域对检波器采用不同的方式。石油领域有2种方式：单点、数字检波器、室内组合；多点组合、模拟检波器、无室内组合。在煤炭领域开展该技术同样有2种方式：单点、数字检波器、无室内组合；单点或多点组合、模拟检波器、无室内组合。

综上所述，国外HD3D技术开展较早，采用的技术先进，国内在该技术应用方面开展较多，进步快速。国内的HD3D技术在设计和采集方面，以观测系统设计研究为主，而有关采集技术研究较少；在数据处理和解释方面，数据处理技术发展较快，而解释技术相对滞后。在主要技术特征上，以“小面元、高覆盖、宽方位(简称三参数)”为代表。

2 高密度三维地震的概念讨论

HD3D与常规三维地震勘探一样，均属于三维地震勘探的范畴，只不过HD3D技术概念在不同的勘探领域、不同的历史发展时期、不同的地区有其独特的技术特征而已。无论“高精度”“高分辨率”，还是“高密度”三维地震勘探，其最终目标都是一致的，即对勘探地质体的高分辨率以及对所解释地质成果的高准确率，因而对于地质体的高准确率是HD3D技术的最终要求，而“高密度”是其主要技术特征。

HD3D技术历史地继承了“高精度”“高分辨率”三维地震勘探技术的优点，是高精度、高分辨率三维地震勘探技术发展的新阶段。HD3D技术在不同领域，其概念也有很大的差别，因而具有相对性。比如在油田领域中，常规三维地震勘探的CDP网格是50 m´50 m或者25 m´25 m，而HD3D的CDP网格是20 m´20 m或者10 m´10 m，在煤炭系统中这是称不上HD3D的；海上石油HD3D在采集设计上是小CDP网格、高覆盖次数，辅之以单点数字检波器。而在山西煤矿采区，除减小CDP网格、提高覆盖次数外，还需要有先进激发技术、接收技术，辅以高精度静校正技术、拓频技术、振幅补偿技术、叠前去噪技术和先进的解释技术。

HD3D技术具有组合性。既可以通过增加炮道密度，提高空间采样率来实现，也可以整合常规三维地震勘探中一些先进的技术成就，如宽方位设计技术、单点高密度数字检波器技术及室内组合压噪技术、去噪技术、叠前偏移技术(叠前时间偏移、叠前深度偏移)、高精度静校正技术、反褶积技术等。

综上所述，HD3D技术具有组合性、相对性以及灵活性，在保证核心技术参数(三参数)的前提下，可因地制宜选择先进的观测系统、先进的采集、处理及解释技术。

3 山西煤矿采区高密度三维地震勘探的特点分析

3.1 地震地质条件

山西煤矿采区的表、浅层属于双复杂地区，其一是采区地形复杂，相对高差大，沟谷纵横，切割剧烈；其二是浅表层主要以黄土、卵石层、坡积物及基岩风化带等松散物质覆盖，且在纵向和横向上呈现出不均匀性，使得地震波的吸收衰减严重，对中深层地质体的分辨率带来很大的影响，而且面波、多次波和折射多次波发育，常常会干涉主要煤层的反射波。

山西煤矿采区地震勘探的中深层地震地质条件一般。煤层埋深较浅，大多在600 m以内，煤层厚度较厚且稳定，煤层倾角较小，结构相对简单，形成的反射波能量强、稳定、连续。但由于有多层煤对地震波的屏蔽作用，使得较大埋深的煤层波较弱。相邻煤层的间距较小，常以复合波的形式出现，使得单个煤层的反射波在时间剖面上无法区分。

总的来说，山西煤矿采区表、浅层地震地质条件复杂，中深层地震地质条件较好，大多属于低信噪比地区。

3.2 信噪比、分辨率及三参数

信噪比与分辨率具有如下的关系式[61]：

式中：R为信噪比，P为有噪声时的分辨率，P0为无噪声的分辨率(为了计算简单，本文设其值为1)，二者关系如图2所示。当信噪比到6时，其有噪分辨率达到0.97倍的P0，很难再有明显的提升；信噪比达到10以上时，其有噪分辨率达到0.99倍的P0，可满足分辨率的要求；这是针对最终数据体的信噪比而言的。数据处理的各个流程对信噪比均有影响，尤其是去噪技术对信噪比的提升贡献最大。如果没有原始资料的信噪比作为支撑，要想通过数据处理中实现信噪比大幅提升是没有意义的。

对山西煤矿采区而言，原始单炮记录的信噪比往往在1~2之间。因此，山西煤矿采区地震分辨率提高的根本在于原始资料信噪比的提高。

增加覆盖次数是提高信噪比的有效措施，也是提高分辨率的措施之一。依据覆盖次数与信噪比的经验公式[62]:

式中：为信噪比，为常数(一般取=1)，为覆盖次数。覆盖次数的增加在一定程度上可以提高信噪比，但二者并不是成比例的增加。若取=6，则依据经验公式，覆盖次数为36；=7，则依据经验公式，覆盖次数为49。覆盖次数增长率为36%，而其分辨率的增长率只为0.7%。所以，要想通过增加覆盖次数换取分辨率的提升是事倍功半的。

HD3D技术带来炮、道密度的显著增加，必将带来野外采集工作量及采集成本的大幅增加。在CDP网格不小于5 m´5 m的前提下，影响成本的主要参数就是覆盖次数。山西煤矿采区由于其特有的地震地质条件，覆盖次数增加1倍，意味着勘探费用增加70%以上，技术经济合理性较差。因此，必须设计一个既能满足HD3D技术要求，也能让矿方在经济上接受的覆盖次数。从目前来看，在山西煤矿采区较高信噪比区(如长治盆地)以不低于30次为宜，其他地区以不低于40次为宜。

采用宽方位的观测系统主要有以下几个方面的优势：可以实现对地质体的多方位观测，实现真正的三维观测；有利于对噪声信号压制，提高地震资料的信噪比；由于其具有良好的空间连续场观测，有利于偏移成像的结果；有利于岩性勘探的开展。因此，在山西煤矿采区进行设计时应考虑宽方位设计，建议横纵比不小于0.6。

在目前煤炭HD3D中，CDP网格在5 m´5 m或以下才可以称得上高密度，小面元主要作用是通过高空间采样率直接提高横向分辨率，间接提高纵向分辨率。这对于山西煤矿采区分辨更小尺寸的陷落柱是有重要意义的。

3.3 关键技术措施

在两淮地区只要满足“三参数”的地震勘探，即为HD3D技术。在山西煤矿采区，除了以“三参数”为主要特征外，开展HD3D技术还需要配合高精度的采集、处理技术，可称之为“3+X”技术。其中“3”代表HD3D的必要条件，即必须达到小面元、高覆盖、宽方位；“X”是必选项，代表不同地震地质条件下的关键采集及处理技术，“X”是不可或缺的。

由于山西煤矿采区特有的地震地质条件，除在观测系统上满足“三参数”的要求外，HD3D从数据的采集、处理过程中都要采取必要的技术措施，才能说是真正意义的HD3D勘探。

在采集过程中以激发层位选择为核心，激发和接收方面采取精细的浅表层调查技术、宽频激发和接收技术、检波器组合及高保真接收技术。

在处理过程中以静校正和叠前去噪为核心，采用高精度静校正及剩余静校正技术、一致性处理技术、高精度速度分析技术、室内多域联合去噪技术等。

由于山西煤矿采区特有的地形条件，再加上炮道密度的增加带来勘探成本的显著增加，考虑到经济效益，应用的地区也很少，并未形成适合于山西煤矿采区统一的HD3D技术参数指标；在采集过程中数字检波器的使用并不普遍，对其使用效果的看法还不统一，但单只数字检波器的技术性能明显优于模拟检波器，应系统性地开展进一步的试验对比工作，从而使该项技术在山西煤矿采区逐步推广应用。

3.4 实例

勘探区位于吕梁山脉中段的东翼，其表层地震地质条件复杂：地形切割强烈，相对高差大；地表的岩性复杂多变；表层被黄土、坡积物及基岩风化带等松散物质覆盖；中深层地震地质条件一般，煤层发育相对较稳定，煤层埋深较浅，相邻煤层间距较小，在地震剖面上以复合波的形式出现。根据本区的地震地质条件和山西煤矿采区HD3D技术应遵循“3+X”的技术路线的指导思想，设计满足“三参数”的观测系统(表3)，实现对勘探区的充分均匀采样。

表3 观测系统参数表

针对勘探区“X”技术选择，主要采用的技术包括层位一致性激发技术、三维折射波静校正技术、地表一致性剩余静校正技术、分频异常振幅压制技术、自适应面波衰减技术、随机噪声衰减技术。

图3 不同井深激发试验静校正前后的单炮记录

图3a为不同井深的基岩出露区单炮记录，从原始记录上可以看出存在严重的静校正问题。图3b为静校正后的单炮记录，由图可见初至清晰，可看到明显的基本连续的煤层反射波。从图3可见，4 m和5 m井深的单炮记录煤层反射波更加连续、清晰，信噪比较高，综合分析，选择4 m井深作为本区的最佳激发深度。

图4为静校正前后的初叠时间剖面，静校正前的时间剖面上，静校正后的时间剖面的同相轴清晰、稳定、连续性好。

图5为去噪前后的叠加剖面，噪声信号对有效反射波同相轴的影响较大，部分区域噪声信号的发育水平大于反射信号，同相轴无法清晰看到。去噪后的叠加剖面上噪声信号得到了有效去除，叠加剖面得到了很大的改善，反射波同相轴清晰、连续。

4 结论

a. HD3D技术是一个具有相对性和技术组合性的概念，对于不同地区、不同勘探领域以及不同地质目标，可灵活选择相关技术，但其必须满足小面元、高覆盖、宽方位的基本要求。

b.在山西煤矿采区，应遵循“3+X”的技术路线，即除满足小面元、高覆盖、宽方位的技术要求外，还需要因地制宜地采用具有针对性的采集及处理技术措施，特别是激发技术、高精度静校正技术及叠前去噪技术。

图4 高精度静校正前后叠加剖面

图5 去噪前后叠加剖面

c.在山西煤矿采区，信噪比是制约分辨率的主要因素。从技术经济角度看，仅靠大幅度地增加覆盖次数来提高信噪比是不现实的，应注重应用有效的激发、接收技术提高单炮记录的信噪比。

[1] ONGKIEHONG L. A changing philosophy in seismic data acquisition[J]. First Break，1988，6(9)：281–284.

[2] PECHOLCS P I，HASTINGS-JAMES R，BAR-SOUKOV N，et al. Universal land acquisition 14 years later[C]//SEG Interlation Exposition and 72nd Annual Meeting，2002.

[3] LONG A S，RAMSDEN C R T，HOFFMANN J. In pursuit of the ideal 3D streamer symmetric sampling criteria[J]. ASEG Extended Abstracts 2003，2003(2)：1–4.

[4] 薛晓玉. 情字井地区高密度三维地震采集技术研究[D]. 大庆：东北石油大学，2017. XUE Xiaoyu. Research on high density 3D seismic acquisition technology of Qingzijing area[D]. Daqing：Northeast Petroleum University，2017.

[5] 刘振武，撒利明，董世泰，等. 中国石油高密度地震技术的实践与未来[J]. 石油勘探与开发，2009，36(2)：129–135. LIU Zhenwu，SA Liming，DONG Shitai，et al. Practices and expectation of high density seismic exploration technology in CNPC[J]. Petroleum Exploration and Development，2009，36(2)：129–135.

[6] SOMALI F，EL-TAHA Y C. Geophysicists meet in Muscat to discuss advancements in land geophysical acquisition technologies[J]. The Leading Edge，2020，39(6)：434–435.

[7] BATTIG E，SCHIJNS H，GRANT M，et al. High-productivity，high-resolution 3D seismic surveys for open-cut coal operations[J]. ASEG Extended Abstracts，2019(1)：1–4.

[8] TSINGAS C，ALMUBARAK M S，JEONG W，et al. 3D distributed and dispersed source array acquisition and data processing[J]. The Leading Edge，2020，39(6)：392–400.

[9] SANTOS A B ，PORSANI M J ，MANUELE S. 3D Seismic survey design using mixed-radix based algorithm inversion[J]. Geophysical Prospecting，2019，67(7)：1720–1731.

[10] Al-NAQBI S，ELILA A，VARGAS J，et al. How broadband，high dense，full azimuth & point source point receiver acquisition improves seismic interpretation in Onshore Abu Dhabi[C]//Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference，2018.

[11] GLUSHCHENKO A，ROIG C，SMITH C，et al. A broadband full azimuth land seismic case study Onshore Abu Dhabi[C]//Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference，2019.

[12] ABDUL L A H，BOON H P G，JAMALUDIN S N F. Improving Vintage seismic data quality through implementation of advance processing techniques[J]. Iop Conference，2017，88：012006.

[13] KAUR H，FOMEL S，PHAM N . Seismic ground‐roll noise attenuation using deep learning[J]. Geophysical Prospecting，2020，68(7)：2064–2077.

[14] GÓMEZ J L，VELIS D R. Edge-preserving frequency-offset denoising of seismic data[J]. Geophysics，2018，83：1–40.

[15] 李晨. 剩余静校正方法技术的研究与应用[D]. 西安：长安大学，2019. LI Chen. Research and application of residual static correction technology[D]. Xi’an：Chang’an University，2019.

[16] MYRTO P，FEDERICO DC，BINBIN M，et al. Surface‐wave analysis for static corrections in mineral exploration：A case study from central Sweden[J]. Geophysical Prospecting，2020，68(1)：214–231.

[17] MATEUSZ Z，TOMASZ D，JERZY Z. On including near-surface zone anisotropy for static correction computation：Polish carpathians 3d seismic processing case study[J]. Geosciences，2020，10(2)：66–78.

[18] WANG Xiwen. Relative fidelity processing of seismic data[J]. Methods and Applications，2017，10：183–332.

[19] PEARS G，REID J，MCGAUGHEY J，et al. 3D interpretation of geological 3D seismic and conventional geophysical data from the Darlot Gold Mine[J]. ASEG Extended Abstracts，2019(1)：1–5.

[20] MANZI M S D，GORDON R J，MALEHMIR A，et al. Durrheim. Improved structural interpretation of legacy 3D seismic data from Karee platinum mine(South Africa) through the application of novel seismic attributes[J]. Geophysical Prospecting，2020，68(1)：145–163.

[21] SOUZA J F L ，SANTANA G L ，BATISTA L V ，et al. CNN prediction enhancement by post-processing for hydrocarbon detection in seismic images[J]. IEEE Access，2020，8：120447–120455.

[22] 张应波. 石油地震勘探前景浅谈[J]. 石油物探，1982(3)：60–66. ZHANG Yingbo. Some superficial views on the prospect of seismic survey for oil[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum，1982(3)：60–66.

[23] 曲寿利. 高密度三维地震技术：老油区二次勘探的关键技术之一[J]. 石油物探，2006，45(6)：557–562. QU Shouli. High density 3D seismic technology：One of the key technologies for secondary exploration in old oil region[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum，2006，45(6)：557–562.

[24] 屠世杰. 高精度三维地震勘探中的炮密度、道密度选择：YA高精度三维勘探实例[J]. 石油地球物理勘探，2010，45(6)：926–936.TU Shijie. Selection of shot density and trace density in high precision 3D seismic exploration：A high precision 3D exploration case in YA area[J]. Oil Geophysical Prospecting，2010，45(6)：926–936.

[25] 王海，赵会欣，晋志刚. 观测系统对高密度地震采集资料的影响[J]. 石油地球物理勘探，2009，44(2)：131–135. WANG Hai，ZHAO Huixin，JIN Zhigang. Influence of geometry on high-density seismic data acquisition[J]. Oil Geophysical Prospecting，2009，44(2)：131–135.

[26] 王正军，苏卫民. 有限覆盖密度下采集面元的选择原则[J]. 中国石油勘探，2015，20(6)：44–51. WANG Zhengjun，SU Weimin. Principle for selection of acquisition bin under limited coverage density[J]. China Petroleum Exploration，2015，20(6)：44–51.

[27] 宁宏晓，唐东磊，皮红梅，等. 国内陆上“两宽一高”地震勘探技术及发展[J]. 石油物探，2019，58(5)：645–653. NING Hongxiao，TANG Donglei，PI Hongmei，et al. The technology and development of “WBH” seismic exploration in land，China[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum，2019，58(5)：645–653.

[28] 胡高伟，邓勇，潘光超，等. 双方位、高密度地震资料在文昌凹陷勘探中的应用[J]. 地球物理学进展，2019，34(6)：2444–2450. HU Gaowei，DENG Yong，PAN Guangchao，et al. Application of two-azimuth and high-density 3D seismic data in the exploration of Wenchang depression[J]. Progress in Geophysics，2019，34(6)：2444–2450.

[29] 崔庆辉，尚新民，滕厚华，等. 高密度三维地震观测系统设计技术与应用[J]. 石油物探，2020，59(1)：12–22. CUI QingHui，SHANG Xinmin，TENG Houhua，et al. Design of a high density three-dimensional seismic geometry and its application[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum，2020，59(1)：12–22.

[30] 马涛，王彦春，李扬胜，等. OVT属性分析方法在采集设计中的应用[J]. 石油地球物理勘探，2019，54(1)：1–8. MA Tao，WANG Yanchun，LI Yangsheng，et al. Application of OVT attribute analysis method in acquisition design[J]. Oil Geophysical Prospecting，2019，54(1)：1–8.

[31] 周松，吕尧，吕公河，等. 基于压缩感知的非规则地震勘探观测系统设计与数据重建[J]. 石油物探，2017，56(5)：617–625. ZHOU Song，LYU Yao，LYU Gonghe，et al. Irregular seismic geometry design and data reconstruction based on compressive sensing[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum，2017，56(5)：617–625.

[32] 赵贤正，张玮，邓志文，等. 复杂地质目标的2.5次三维地震勘探方法[J]. 石油地球物理勘探，2014，49(6)：1039–1047. ZHAO Xianzheng，ZHANG Wei，DENG Zhiwen，et al. 2.5 Times，seismic survey for complicated geological targets[J]. Oil Geophysical Prospecting，2014，49(6)：1039–1047.

[33] 白旭明，叶秋焱，袁胜辉，等. 实现高密度宽方位三维地震采集的垂直观测法[J]. 物探与化探，2014，38(4)：769–773. BAI Xuming，YE Qiuyan，YUAN Shenghui，et al. Vertical observation method for implementation of width azimuth and high density 3D collection[J]. Geophysical and Geochemical Exploration，2014，38(4)：769–773.

[34] 王永生，王传武，王海峰，等. 英雄岭双复杂山地三维地震勘探技术及应用效果[C]//2019油气地球物理学术年会论文集，2019. WANG Yongsheng，WANG Chuanwu，WANG Haifeng，et al. Application effects of 3D seismic exploration technology in Yingxiong Mountain[C]//Proceedings of the annual Conference of petroleum Geophysics，2019.

[35] 赵伟，吕霖. 淮南矿区精细三维地震勘探方法与效果评价[C]//煤炭学会矿井地质专业委员会2008年学术论坛文集. 徐州：中国矿业大学出版社，2008：31–37. ZHAO Wei，LYU Lin. 3D seismic exploration methods and effect evaluation in Huainan mining area[C]//Proceedings of the 2008 Academic Forum of the Committee member of Mine Geology of China Coal Society. Xuzhou：China University of Mining and Technology Press，2008：31–37.

[36] 李虹，蔡希玲，陈义景，等. 高密度地震数据处理技术研究及应用[C]//中国石油学会物探技术研讨会，2008. LI Hong，CAI Xiling，CHEN Yijing，et al. Research and application of high density seismic data processing technology[C]//China Petroleum Institute of Geophysical Exploration Technology Seminar，2008.

[37] 杨德义，赵镨，王慧. 煤矿三维地震勘探技术发展趋势[J]. 中国煤炭地质，2011，23(6)：42–47. YANG Deyi，ZHAO Pu，WANG Hui. Coal mine 3D seismic prospecting technology development trend[J]. Coal Geology of China，2011，23(6)：42–47.

[38] 汶小岗，袁峰. 高密度地震勘探在黄土塬采空区探测中的应用[C]//陕西省煤炭学会学术年会(2019)暨第三届“绿色勘查科技论坛”论文集，北京：应急管理出版社，2019. WEN Xiaogang，YUAN Feng. Application of high-density seismic exploration in the exploration of loess tableland[C]//Annual Academic Conference of Shaanxi Coal Society(2019) and the 3rd “Green Exploration Technology Forum”，Beijing：Emergency Management Press，2019.

[39] 赵英丽，李海林，郭文军，等. 富低频地震资料五维宽频处理技术[C]//2019年油气地球物理学术年会论文集，2019. ZHAO Yingli，LI Hailin，GUO Wenjun，et al. Five dimensional broadband processing of rich and low frequency seismic data[C]//Proceedings of the 2019 Annual Conference on Petroleum Geophysics，2019.

[40] 唐东磊，张慕刚，汪长辉，等.高密度地震采集技术[C]//中国油气论坛2012：地球物理勘探技术专题研讨会，2012. TANG Donglei，ZHANG Mugang，WANG Zhanghui，et al. igh density seismic acquisition technology[C]//China Oil & Gas Forum 2012：Gophysical Exploration Technology Eminar，2012.

[41] 碗学俭，吴树奎，杨素玉，等. 马厂油田高密度三维观测系统设计研究[J]. 石油物探，2008，47(6)：598–603.WAN Xuejian，WU Shukui，YANG Suyu，et al. Design and research of high density 3D observation system in Marchang Oilfield[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum，2008，47(6)：598–603.

[42] 谢占安，邢文军，赵会欣. 高密度三维地震采集技术在高尚堡油田的应用[J]. 石油钻采工艺，2009，31(增刊1)：33–38. XIE Zhan’an，XING Wenjun，ZHAO Huixin. Application of high density three-dimensional seismic acquisition in Gaoshangpu Oilfieid and effect analysis[J]. Oil Drilling & Production Technology，2009，31(Sup.1)：33–38.

[43] 蔡希源，韩文功，于静，等. 罗家地区高密度三维地震勘探实例[J]. 石油地球物理勘探，2011，46(2)：182–186. CAI Xiyuan，HAN Wengong，YU Jing，et al. A high density 3D seismic case in Luojia area[J]. Oil Geophysical Prospecting，2011，46(2)：182–186.

[44] 刘振宽，张丽艳，王建民，等. 大庆油田高密度三维地震勘探试验效果及应用潜力[J]. 大庆石油地质与开发，2014，33(5)：186–189. LIU Zhenkuan，ZHANG Liyan，WANG Jianmin，et al. Test results and application potential for high-ensity 3D seismic exploration in Daqing Oilfield[J]. Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing，2014，33(5)：186–189.

[45] 张丽艳，王建民，裴江云，等. 高密度三维地震技术的优势及应用潜力[C]//2014年中国地球科学联合学术年会：专题17：油气田与煤田地球物理勘探论文集，2014：13–16. ZHANG Liyan，WANG Jianmin，PEI Jiangyun，et al. Advantages and application potential of high density 3D seismic technology[C]//2014 China Earth Science Joint Academic Annual Meeting ：Special Topic 17：Oil and Gas Field and Coal Field Geophysical Exploration Papers，2014：13–16.

[46] 尚新民，芮拥军，石林光，等. 胜利油田高密度地震探索与实践[J]. 地球物理学进展，2018，33(4)：1545–1553. SHANG Xinmin，RUI Yongjun，SHI Linguang，et al. Exploration and practice of high-density seismic survey in Shengli Oilfield[J]. Progress in Geophysics，2018，33(4)：1545–1553.

[47] 李明生，李雅楠，董文波. 辽河青龙台地区高密度全数字三维地震采集技术及效果[J]. 中国石油勘探，2017，22(1)：106–112. LI Mingsheng，LI Yanan，DONG Wenbo. High-density digital 3D seismic acquisition technology and its application results in Qinglongtai area，Liaohe Oilfield[J]. China Petroleum Exploration，2017，22(1)：106–112.

[48] 张丽艳，李昂，于常青. 低频可控震源“两宽一高”地震勘探的应用[J]. 石油地球物理勘探，2017，52(6)：1236–1245.ZHANG Liyan，LI Ang，YU Changqing. Application of “two width and one height” seismic exploration for low-frequency vibroseis[J]. Oil Geophysical Prospecting，2017，52(6)：1236–1245.

[49] 宋宗平，王成，韩双，等. “两宽一高”地震采集技术在安达深层勘探中应用及效果[C]//CPS/SEG北京2018国际地球物理会议暨展览电子论文集. 北京：《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社，2018：64–67. SONG Zongping，WANG Cheng，HAN Shuang，et al. Application and effect of “two width-one height” seismic acquisition technology in Anda deep exploration[C]//CPS/SEG Beijing 2018 International Geophysical Conference & Exposition Electronic papers.Beijing：Chinese Academic Journals (CD-ROM) electronic magazine，2018：64–67.

[50] 程建远，聂爱兰，张鹏. 煤炭物探技术的主要进展及发展趋势[J]. 煤田地质与勘探，2016，44(6)：136–141. CHENG Jianyuan，NIE Ailan，ZHANG Peng. Outstanding progress and development trend of coal geophysics[J]. Coal Geology & Exploration，2016，44(6)：136–141.

[51] 刘俊杰，王彦春. 煤田数字高密度地震勘探的应用效果探析[J]. 中国煤炭，2013，39(1)：37–39. LIU Junjie，WANG Yanchun. On application effectiveness of digital high-density seismic prospecting in coalfield[J]. China Coal，2013，39(1)：37–39.

[52] 程裕斌，陈加林. 高密度三维地震技术在潞安矿区高河煤矿的应用效果[J]. 中国煤炭地质，2010，22(8)：50–53.CHENG Yubin，CHEN Jialin. Application of high density 3D seismic technology prospecting in Gaohe Coalmine，Lu’an Mining Area and its effect[J]. Coal Geology Of China，2010，22(8)：50–53.

[53] 曹振国. 高密度三维地震技术在沁水煤田刘庄煤矿的应用[J].山东煤炭科技，2011(3)：1–3. CAO Zhenguo. Application of high density 3D seismic technology in Liuzhuang Coal Mine，Qinshui Coalfield[J]. Shandong Coal Science and Technology，2011(3)：1–3.

[54] 吕明岩，查文锋. 全数字高密度地震勘探在长子地区的应用[J]. 新疆石油地质，2013，34(6)：702–705. LYU Mingyan，ZHA Wenfeng. Application of all-digital high⁃density seismic exploration in Changzhi Area，Shanxi province[J]. Xinjiang Petroleum Geology，2013，34(6)：702–705.

[55] 张建军，徐礼贵，黄元溢，等. 一次高密度全方位煤矿三维地震采集探索[C]//中国石油学会2015年物探技术研讨会论文集，2015. ZHANG Jianjun，XU Ligui，HUANG Yuanyi，et al. One-time high-density full-azimuth coal mine 3D seismic acquisition research[C]//Papers of 2015 China Petroleum Society Symposium on Geophysical Prospecting Technology，2015.

[56] 王升阳，邢颖，段力士. 高密度三维地震法在平朔东露天矿采空区勘探中的应用[J]. 露天采矿技术，2015(7)：37–39. WANG Shengyang，XING Ying，DUAN Lishi. Application of high density three-dimensional seismic method in Pingshuo East Open-pit Mine goaf exploration[J]. Opencast Mining Technology，2015(7)：37–39.

[57] 王琦. 全数字高密度三维地震勘探技术在淮北矿区的应用[J].煤田地质与勘探，2018，46(增刊1)：41–45. WANG Qi. Application of all digital high density 3D seismic exploration technology in Huaibei mining area[J]. Coal Geology & Exploration，2018，46(Sup.1)：41–45.

[58] 徐晓培. 高密度三维地震在超浅层煤田勘探中的应用[J]. 中国煤炭地质，2018，30(12)：96–101. XU Xiaopei. Application of high density seismic prospecting in ultra-shallow coalfield exploration[J]. Coal Geology Of China，2018，30(12)：96–101.

[59] 慕松利，张二蒙，赵霖，等. 赵固二矿工作面断层突水防治技术[J]. 煤矿安全，2019，50(12)：64–68. MU Songli，ZHANG Ermeng，ZHAO Lin，et al. Comprehensive prevention and control techniques for water inrush from faults in Zhaogu No.2 coal mine[J]. Safety in Coal Mines，2019，50(12)：64–68.

[60] 牛跟彦. 全数字高密度三维地震勘探技术在煤矿采区的研究与应用[J]. 煤炭技术，2019，38(10)：58–60. NIU Genyan. Application and research of all digital high density 3D seismic exploration technology in coalmine winning district[J]. Coal Technology，2019，38(10)：58–60.

[61] 徐辉，韩文功，单联瑜，等. 基于实际地震资料的覆盖次数和信噪比关系分析[J]. 石油物探，2011，50(2)：181–186.XU Hui，HAN Wengong，SHAN Lianyu，et al. Analysis of the relationship between fold and SNR based on actual seismic data[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum，2011，50(2)：181–186.

[62] 庄重. 川中公山庙地区高密度三维地震勘探资料采集方案与应用[D]. 成都：西南石油大学，2016. ZHUANG Zhong. Scheme and application of high density 3D seismic data acquisition in Gongshanmiao area of Chuanzhong[D]. Chengdu：Southwest Petroleum University，2016.

Summary of high density 3D seismic exploration in the mining districts of coal mines in Shanxi Province

HOU Zeming, YANG Deyi

(School of Mining Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)

Based on the systematic description of high density 3D seismic exploration technology researches and application status at home and abroad, three key parameters and concepts of high density 3D seismic exploration technology are discussed, the high density 3D seismic exploration technique is a integration of advanced seismic exploration technology, with combination and relativity, should be applied flexibly and carried out according to local conditions. Based on the analysis of the seismic geological conditions and technical characteristics of Shanxi coal mining areas, it is proposed that the “3+X” technical route should be followed , that is “small surface element, high coverage, wide azimuth (3 necessary conditions), corresponding key acquisition and processing technology(X, necessary option)” in the high density 3D seismic exploration in Shanxi coal mining area; improving signal-to-noise ratio is the kernel in the process of data acquisition and processing, high precision static correction and pre-stack noise should be the core in data processing. The validity of this technique is proved by the practical application examples. This idea can be used as a reference for colleagues who are engaged in high density 3D seismic exploration, and it has certain significance for improving the resolution and accuracy of seismic interpretation results.

high density 3D seismic exploration; acquisition parameters; signal-to-noise ratio; Shanxi coal mining districts

请听作者语音介绍创新技术成果等信息，欢迎与作者进行交流

P631

A

10.3969/j.issn.1001-1986.2020.06.003

1001-1986(2020)06-0015-10

2020-10-22；

2020-11-10

侯泽明，1990年生，男，山西吕梁人，硕士研究生，研究方向为煤田地震勘探. E-mail：hzm965746313@163.com

杨德义，男，1963年，博士，副教授，从事煤田三维地震勘探和多波多分量研究. E-mail：yangdeyi2000@163.com

侯泽明，杨德义. 山西煤矿采区高密度三维地震勘探综述[J]. 煤田地质与勘探，2020，48(6)：15–24.

HOU Zeming，YANG Deyi. Summary of high density 3D seismic exploration in the mining districts of coal mines in Shanxi Province[J]. Coal Geology & Exploration，2020，48(6)：15–24.

(责任编辑 聂爱兰)