黄土塬梁及沟壑区三维地震勘探采集技术探讨

张 岩，杨艳萍

（陕西省煤田物探测绘有限公司，陕西 西安 710005）

1 概 况

研究区主要是黄土塬梁和沟壑两种地貌，如图1 所示，最大相对高差达400 m，地形高差较大，塬窄坡陡。黄土覆盖面积约占全区的80%以上，为勘探区地表内主要覆盖层，厚度0～250 m 不等，黄土层中夹有钙质结核，造成地震勘探成孔困难；该地层结构松散，地震波传播速度为500～900 m/s，对地震波的吸收衰减作用极为强烈，造成目的层反射波能量的衰减及高频成份的损失，对高分辨率地震勘探工作不利；区内大部分地段无潜水，只是在沟谷及低洼坳谷地形中有季节性水源；勘查区内沿沟底基岩埋深较浅，基岩层速度较高，利于激发层位识别。

图1 研究区鸟瞰图Fig.1 Aerial viewof study area

因此，研究区在地震数据采集方面主要存在以下问题：一是在黄土层中激发，地震波吸收强烈，而且产生十分强烈的面波、多次反射波、多次折射波，对目的层反射波造成很大干扰；二是黄土层与基岩的波阻抗差异很大，地震波入射到基岩层内的能量很弱，大部分能量被阻隔消耗在基岩分界面，造成深部目的层反射波有效信号较弱。

2 采集试验目的及原则

通过对研究区地震地质条件及以往地震地质资料的分析，此次试验主要目的是选择合理的激发因素和接收因素，最终确定出适合本区的最佳施工参数和工作方法。

试验原则：一是严格按照单一因素变化的原则确定试验方案，同时节约试验工作量，争取以较少的工作量获得最佳的试验结论；二是坚持从已知到未知，从简单到复杂，循序渐进的原则进行，这样有利于分析研究的不断深入；三是选择在全区具有已知资料的钻孔处进行试验，保证资料可靠，根据地震地质条件的变化选取试验点，使试验结论能够涵盖全区。

3 采集试验内容与方法

3.1 试验点位置的确定

试验点位置确定应遵循以下原则，首先应选择在有已知资料的、激发条件较好的地方进行，获得能够较为清晰反映研究区目的层反射波发育情况的标准记录；其次，根据地质资料、浅表层地质露头调查、低速带调查等综合研究结果，获得研究区典型浅表层地震地质条件区域划分示意图；最后，在不同划分区域进行针对性试验因素研究，总结出不同浅表层地震地质条件下的不同采集方法。

根据以上原则，除了在不同典型区域布设试验点外，结合研究区实际特点是由于占测区面积比例较大的速度极低的马兰组黄土层厚度增加，造成地震反射波能量损失严重，因此此次试验工作的重点放在马兰组黄土层较厚地段进行。

3.2 试验内容

（1） 低速带调查：90 m 排列，24 道不等道距接收；235 m 排列，48 道5 m 道距接收，如图2 所示。

图2 低速带90 m排列示意图Fig.2 Diagram of lowspeed belt 90 m arrangement

（2） 激发因素试验：包括不同的井深、井组合内距、井组合数、组合药量等多方面要素试验。

（3） 接收因素：排列最大最小偏移距、道间距、检波器组合形式的试验。

（4） 仪器设备因素：地震采集仪的前放增益、采样间隔、记录长度等因素的确定。

3.3 试验时质量监控要求

刮大风等外界强干扰不放炮；试验前先进行低速带调查，并现场解释；试验过程中深井作岩屑录井，了解激发层位岩性；试验记录现场分析，针对所出现的情况，及时调整试验方案。

4 试验记录分析

4.1 组合井井深分析

根据该区域成孔过程录井记录揭露该地段表层被第四系黄土覆盖，黄土层中参杂着多层钙质结核层，每层厚度约10 cm 左右，部分钙质结核硬度较大，给激发成孔带来极大的困难。当深度超过9 m时，出现致密棕色粘土层，该层速度较高，是较好的激发层位。

组合井井深对比记录如图3 所示。从组合井井深试验记录可以看出，多井致密棕色粘土以浅层中激发所获得的记录面波干扰严重，波组频率较低，煤层反射波能量较弱，连续性较差，是因为其激发层位在干燥松散的第四系黄土层中，松散层对地震波能量吸收很强，且高频成分极易衰减，因而影响了其能量和频率，难以压制面波等干扰。随着激发井深度的增加，单炮记录的能量、频率都逐渐提高；所获得的单炮记录有较清晰的煤层反射波出现。

图3 组合井井深对比试验记录Fig.3 Test record of combined well depth comparison

对试验记录0.5～0.8 s 时窗内资料品质定量分析，如图4 所示。因为炮激发药量相同，因此不同井深激发其单炮能量差异不大，但其转化为有效波的信噪比和频率却差异较大，随井深增加，单炮的信噪比逐渐增强。

图4 组合井井深对比资料品质定量分析Fig.4 Quality quantitative analysis of combination well depth comparison data

4.2 组合井药量对比激发分析

另一试验点组合井药量试验如图5 所示。从单炮记录上看，采用组合井3×1 kg 药量激发时，所获得的单炮记录初至波清晰，干扰波得到有效压制，煤层反射波能量强，连续性好，资料品质较高；采用组合井（1+2+1） kg、3×2 kg 药量激发时，所获得的单炮记录煤层反射波能量虽强，但连续性较差，记录主频频带变窄，面波、随机干扰等干扰波较强，信噪比较低。

图5 三井组合药量对比试验记录Fig.5 Test record of combined dosage comparison in three wells

5 结 论

（1） 生产前首先进行试验工作，针对研究区浅表层地震地质条件在横向上变化较大，将试验点布设在全区具有代表性的不同地段，确保试验工作全面、充分、有效，确保全区施工方法合理，确保各种采集参数最佳。

（2） 根据试验结论，沟谷地段激发层位为基岩面，半坡和山梁子地段激发层位选择在致密的粘土层中。由于全区浅表层地震地质条件复杂，低速层厚度在横向上变化较大全区的激发井深不易掌握，为了保证每一炮都能获得理想的记录，施工现场对成孔中的岩性成分进行分析，对每一个炮孔的激发层位、井深进行检查和监督，确保每一炮都能打到最佳的激发层位。