高密度全数字地震勘探技术在煤田中的应用及效果分析

宋琳

（山东省煤田地质局物探测量队，济南 250104）

1 引言

近几年，伴随着信息化技术的快速发展，煤田三维地震勘探技术在煤田生产中得到了广泛的应用，勘探精度也在持续提高，能够实现对煤矿小构造的准确探测。但是，伴随着煤矿综合机械化水平的提高，常规的地震勘探技术已经无法很好地满足实际需求，在面对地形和构造复杂的区域时，无法取得准确的勘探成果。对此，可以将高密度全数字地震勘探技术应用到煤田勘探中，对存在的问题进行解决。

2 高密度全数字地震勘探技术概述

高密度全数字地震勘探技术的基础是PCS 公司在2000年对海上地震勘探技术的研究和应用。之后，为了能够对试验结果进行深入分析，我国开展了一系列的高密度三维地震试验，推动了高密度全数字地震勘探技术的发展，使其在煤田、石油等领域得到了一定的应用，能够实现对于勘探区域地质构造的准确勘察，也可以为煤田和油田后续开采作业面的设计规划提供参考，促进开采效率提高。

对比常规地震勘探技术，高密度全数字地震勘探技术的数据采集设备采用的是数字检波器，其本身具有大动态范围、高灵敏度、无相位畸变等特点，能够确保原始记录具备较高的分辨率和保真度。但是，数字检波器采集记录的原始地震资料信噪比相对较低，会影响分辨率的提高，如何适当提高信噪比，将高密度全数字地震勘探技术所具备的高保真、高分辨率优势充分发挥出来，是技术人员需要关注的核心问题[1]。

高密度全数字地震勘探技术具备几个显著特点：

1）覆盖次数高。在使用数字检波器进行勘探的过程中，信噪比会对信息采集产生直接影响，也是决定信息保真率及分辨率的关键指标，而信噪比会随着覆盖次数的变化产生相应变化，例如，当覆盖次数增加时，信噪比表现为非线性增长，而当覆盖次数达到一定数量后，信噪比增长的速度会变慢。基于此，在勘探工作中，可以通过增加覆盖次数来对低信噪比区域的构造假象进行改善，促进识别能力的提高。

2）采样方式特殊。高密度全数字地震勘探技术应用中，数据采样使用的是高密度、小面元的方式，能够显著提高勘探区域总体的信息分辨率，保证地质成像图清晰准确，借助数字检波器在采样过程中具备的高密度特点，能够有效避免电磁干扰问题，将信号和噪声分离。

3）叠前时间偏移。在面对复杂地质构造，或者构造速度横向变化不明显的区域，可以借助叠前时间偏移技术进行处理，其能够得到较高的地震剖面，不仅反射波具备更好的连续性，还可以保证地质构造成像的清晰度，将勘探区域内地质构造的现实情况精准地反映出来[2]。

3 高密度全数字地震勘探技术在煤田中的应用

以某煤田为例，运用高密度全数字地震勘探技术对煤层进行勘探，结合相应的数据信息对比可以明确，数字检波器采集的数据信噪比更低，从单炮的角度无法准确识别深层有效信号。

对此，抽取共炮点数据后，构筑十字排列道集，于十字排列域采用三维锥形滤波法进行滤波处理，要求工作人员能够将干扰波的频率、视速度、空间分布特征等充分考虑在内，就干扰和噪声进行准确区分，能够将常规方法难以处理的远排列端双曲型干扰波以及面波顶端存在的强能量有效去除，也不会对有效波造成损伤，可以实现对低频有效信号的保留。同时，可以将数据转回到共炮集，运用矢量中值滤波的方式，将数据中存在的随机噪声去除[3]。依照剖面的实际情况，可以进一步实施异常振幅压制以及地表一致性振幅补偿，针对噪声去除后的记录进行振幅一致性处理，再借助曲波变化，使数据可以转入曲波域，针对高密度的地震数据进行多尺度分解，依照不同尺度和不同方向下的曲波系数的差异性，实现对于有效信号的快速检测。根据检测结果，保留有效信号系数，压制噪声信号系数，准确识别弱信号，支噪后数字检波器信噪比曲线如图1 所示。

图1 去噪后数字检波器信噪比曲线

在经过相应的去噪以及有效信号增强后，数字检波器的单炮随机噪声明显减弱，原本具备较强能量的面波信号遭到压制，原本反射波特征模糊的情况得到了改善，其连续性显著增强，在淹没弱反射的随机噪声被去除后，弱反射得到了加强，其在数字检波器单炮记录深层部分表现尤其明显[4]。

对单点高密度数字资料实施多次去噪操作以提升其信噪比，然后运用地表一致性振幅，对地表变化引发的能量不均衡问题进行校正和消除，运用球面扩散校正和反Q 滤波对地层吸收和地震波传输过程中的能量衰减进行恢复，促进高频反射能量的提高。之后，利用地表一致性反褶积，就地表滤波作用实施反滤波处理，对子波的频率、相位等进行补偿，将存在的差异消除，同时，拓展地表和地层吸收引发的频率变窄问题，促进分辨率的提高。数字资料的信噪比提升后，再经过上述处理，配合相应的动校正处理和速度分析，能够获取单点高密度数字单炮叠加剖面频谱。

数字检波器原始资料有更强的噪声和更低的信噪比，对其进行去噪、振幅恢复以及叠加等处理后，可以得到较模拟检波器更高的分辨率。而且因为数字检波器本身具有较宽的频带宽度，目的层煤层波的反射能量更加集中，有着更好的波阻特征。

高密度全数字地震勘探技术在煤田勘探领域取得了较为理想的应用效果，具体体现在几个方面：（1）能够提高覆盖次数，将覆盖次数控制在了60 次作用内；（2）保证了炮检距的均匀性，有效避免了电磁信号和干扰波的干扰，促进了信号传输精度和准确度的提升，避免了倾斜信号的出现；（3）较宽方位角分布的均匀性，可以帮助技术人员更好地对数据偏移进行分析，促进成像分辨率和清晰度的提高[5]。

4 结语

高密度全数字地震勘探技术相比常规地震勘探技术更加先进，能够实现对单点高密度数据信息的接收，也可以对煤层中存在的小构造（如断层、陷落柱等）进行有效识别，而且信号在传输和接收的过程中，有着非常强大的抗干扰能力，可以对各种干扰波进行压制，保证数据信息采集准确性的同时，能够有效实现信噪分离，促进煤田整体勘探精准性的提高。在新的发展环境下，伴随着煤田开发的持续，高密度全数字地震勘探技术也必然能够得到更进一步的发展。