三维地震勘探在山地黄土塬区的技术难题和解决办法

三维地震勘探在山地黄土塬区的技术难题和解决办法
夏　青＊，袁　媛
（安徽省煤田地质局物探测量队，安徽宿州２３４０００）
摘　要：煤矿采区三维地震勘探技术在全国得到广泛推广和应用，但在西部山地黄土塬区由于地形高差变化大，黄土较厚、疏松、干燥，地震激发条件太差，地震波衰减快，低频干扰严重，信噪比低，为三维地震勘探开发带来困难。

总结了近几年在西部山地黄土塬区地震勘探经验，提出了山地黄土塬区三维地震勘探存在的技术难题和解决办法，并通过实例证明所采取的措施是行之有效的，可为同类地区三维地震勘探提供参考。

关键词：三维地震勘探；山地黄土塬；激发因素
中图分类号：Ｐ６３１．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４－５７１６（２０１３）０１－０１３６－０３
近年来随着煤田三维地震勘探范围的逐渐扩展，浅表层地震地质条件越来越复杂，尤其是山地黄土塬区的三维地震勘探工作仍处在探索阶段。

本文针对勘查区特点，结合地震施工因素，重点对激发井位的选取、地形校正处理技术进行探讨和论述。

１　主要技术难题
（１）山地黄土塬区复杂的地貌条件即沟、梁、塬、川并存，即沟壑纵横，机械化难以开展工作。

（２）山地黄土塬区激发层位横向变化剧烈，黄土厚薄变化大，冲沟内基岩裸露，坡前并伴有砾石堆积，各种激发层位所产生的地震波能量有极大的差异。

在此种情况下如何选取激发方式和激发井位，才能产生足够强的目的层反射波是至关重要的。

（３）黄土塬区黄土结构松散、干燥孔隙度大，地震波垂向速度变化剧烈，对地震波有强烈的吸收和衰减作用。

黄土内激发易产生面波、声波及次生干扰，造成反射波品质变差。

如何控制干燥黄土激发产生的规则干扰和次生干扰，提高地震记录信噪比。

（４）山地黄土塬区地形高差变化大，接收条件横向变化较快，近地表低（降）速带横向变化剧烈。

如何选择合适的静校正方法和参数，消除地形地表的影响，需深入研究。

２　技术措施
２．１　试验工作山地黄土塬区地形复杂，在认真踏勘测量之后，根据不同的地貌特征，合理地选择有代表性的试验点断。

试验点断的布设原则：在测区内基本均匀分布。

重点掌握厚黄土区、薄黄土区、冲沟、基岩出露区、沟谷砾石堆积区等不同地段的地震波激发条件、接收条件和调查有效波、干扰波发育情况。

及时处理资料，认真分析研究，确定最佳施工方案。

２．２　低速带调查
测区内复杂的地表条件构成了低（降）速带的纵、横向速度急剧变化，为静校正和激发层位的选取造成很大困难。

为求取准确的低（降）速带厚度和速度，常采用浅层折射法和微测井相结合的方法，进行对比、校正，准确地确立近地表速度模型，为地震资料处理和激发层位选取提供重要参数。

２．３　激发方式和激发井位的选择
不同的地表条件选择不同的激发方式。

在基岩裸露区和冲沟内采用凿岩机和风钻成孔，穿过风化层使炸药在原生岩内激发。

井深依据风化层厚度而定，一般不得浅于３ｍ；在薄黄土分布区采用轻便机械钻成孔，井深穿过黄土至基岩，使炸药在基岩内激发；在厚黄土分布区，利用低速带调查所求取的低（降）速带速度和替换层深度并确定井深，成孔方式用人工钻成孔。

厚黄土分布区也可采用少量深井，多次激发，改变接受排列的方法，减少资料空白区；在坡积物覆盖区，可采用多井组合爆
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１ 西部探矿工程 ２０１３年第１期
＊收稿日期：２０１２－０４－０９　修回日期：２０１２－０４－１２
第一作者简介：夏青（１９７３－），男（汉族），安微宿州人，工程师，现从事煤田物探及工程管理工作。

炸的方法，获取地震波能量。

为了压制规则干扰提高地震记录信噪比，所有钻孔必须派专人封孔，闷实压紧，使炸药爆炸时不得使封土上冲，产生足够强的反射波能量。

激发井位的选取是黄土塬区三维地震勘探数据采集最重要的一环。

激发井位的选择应在全区踏勘测量的基础上，遵照“避土就石，避厚就薄，避干就湿，避高就低”的原则，选择良好的激发条件。

打破常规三维观测系统炮点均匀分布、检波点等距搬家的模式，充分利用炮检点互换原理和灵活性，依据地形地貌选择最佳激发井位。

黄土塬单炮记录如图１所示。

图１　黄土塬单炮记录
２．４　地震接收条件
在基岩裸露区，采用生石膏粘结或用松散土压实等方法，确保检波器与地面有良好的耦合。

在黄土覆盖区，检波器挖坑埋置，插直插紧，否则应夯实风积土安插检波器。

在施工中，应全面掩埋检波器，保证良好的接收条件，最大限度地减少声波干扰和随机干扰。

２．５　压制规则干扰和随机干扰
压制干扰提高记录信噪比，首先要进行波场调查，认真分析研究两者之间的差异，合理地采取压制干扰提高信噪比的方法、应从如下几方面找出两者之间的差别：
①有效波和干扰波在传播上的差别，即视速度差；
②有效波和干扰波在频谱上的差别；
③有效波和干扰波经动校后剩余时差可能有差别；
④有效波和干扰波出现的规律性差别。

根据查区内有效波和干扰波之间的差别，有针对性采取压制干扰波提高信噪比的方法。

如面波、声波干扰，可根据目的层深度，适当加大偏移距，避开面波声波干扰。

在目的层较浅时，无法增大偏移时，应采用多井组合，小药量激发，井孔压紧闷实，减少由大药量引起的声波、面波干扰。

提高有效记录波信噪比，保证各地质异常体特征显示清晰，可靠地进行地质解释。

高通滤波对比图如图２所示。

高通滤波前 高通滤波后
图２　高通滤波对比图
２．６　地形高差变化大的校正处理
静校正处理技术是山地黄土塬区三维地震勘探数据处理中非常重要的环节。

由于黄土塬地形变化剧烈，激发接收条件横向变化大，近地表低（降）速带厚度、速度不稳定，由此产生的地震波旅行时差，对信号的叠加效果产生重大不利影响。

复杂的地貌条件，单一静校正方法很难取得令人满意的效果。

在静校正过程中，应根据黄土塬表层结构特点，联合使用拟合静校正法，绿山折射静校正和地表层析静校正方法进行综合处理。

静校正方法的综合应用分为横向综合应用和纵向综合应用两个方法考虑，对于地表类型多样、高速层界面起伏剧烈且速度横向变化大的地区，需要在两个方向实现方法的综合应用。

静校正效果对比图如图３所示。

对山地黄土塬三维地震资料处理，仅靠综合静校正还不够，还有残余静校正量，必须进行多次迭代，消除剩余校正量。

在静校正之后，重新拾取初至，在共炮点道集上进行初至拟合，求取残余静校正量加以矫正。

然后在共接收点道集、共偏移距道集和共反射点道集上进一
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图３　静校正效果对比图
步检查校正，克服地形不利影响。

剩余静校正前后效果对比图如图４所示。

图４　剩余静校正前后效果对比图
３　应用实例
在山西中北部吕梁山脉勘查区，地表为典型的黄土塬地貌，地形起伏较大，黄土覆盖率占８５％以上。

在相对较低地段存在大量不均匀坡洪积物，为获取理想的目的层反射波带来困难。

经过现场踏勘和测量，根据不同的地形地貌选择不同的激发方式，灵活选择激发点，并采取提高叠加次数、加大药量、调整炮检距、躲避干扰波、多井组合小药量激发等技术措施，取得了较理想的数据采集资料。

测区主要反射波如图５所示。

图５　测区主要反射波
在资料处理中，依据地形地貌建立近地表模型。

认真做好空间属性建立、综合静校正、残余静校正、地表一致性褶积、去噪等测试工作，极大地改善处理效果，获取较满意的三维数据体。

资料解释采用全三维解释方法，充分利用高密度三维数据体所包含的各种信息，充分发挥解释系统自动跟踪、图形缩放、任意时间剖面和水平切面、方差体、波阻抗振幅图等信息进行综合解释。

时深转换要针对黄土覆盖厚度大且变化剧烈的实际情况采用分块分层计算方法。

即以单斜为基本单元进行区块划分，用钻孔进行速度分层标定，并分别计算新生界、煤系地层的厚度，从而求取较为准确的煤层深度。

采用分块分层的时深转换方法，解决了因黄土厚薄不均匀造成的大平均误差。

经巷道验证，地质成果精度较高，为矿井开拓提供了可靠的地质依据。

４　结束语
在黄土塬三维地震勘查区，因地制宜地选取不同成孔方式，合理布设激发点，加大激发能量，增加覆盖次数，认真细致地做好静校正处理，就能获得相对较好的第一手资料。

本文为黄土塬三维地震勘探提供了有益的思路，仅供参考。

参考文献：
［１］　陆孟基．地震勘探原理［Ｍ］．北京：石油大学出版社，１９９３．［２］　陈民振．中国煤矿物探研究［Ｍ］．北京：地质出版社，２００６．［３］　程建远，张广忠，胡继武．黄土塬三维地震勘探技术［Ｍ］．中国煤田地质，２００４（５）．
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