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谈数字高密度三维地震勘探设计优化

2019/08/08 阅读:

摘要:全数字高密度三维地震勘探是地震勘探的发展趋势,由此设计优化得到的数据资料采集脚印小、方位角和接收频带宽、覆盖次数多、地质信息丰富,真正实现了“三高”要求,为后续处理和解释工作打下坚实的基础。

关键词:全数字高密度;地震勘探;采集脚印;三高

随着矿方对地震勘探精度要求的持续提高,加上地表变化剧烈、深部域构造逐步复杂、勘探深度越来越深,常规三维地震已无法满足当前地质任务的需求,全数字高密度三维地震勘探技术应运而生[1]。从施工前设计开始,根据地质任务设定采集、处理和解释三个阶段完成目标的底线,利用物探软件进行观测系统设计、质量评价和量化监控,通过优化设计从而取得最佳效果。全数字高密度三维地震勘探利用提高空间采样率,降低面元尺度,提高覆盖次数,数字检波器全频接收,全面提升了数据采集的原始质量[2]。

1勘探区概况

为探明淮北某矿地质构造,进一步查明煤层赋存状况,决定采用全数字高密度三维地震勘探技术进行勘探。本矿位于淮北煤田南部,属于华北地层区鲁西地层分区徐宿小区,本区地层为第四系冲、洪积层覆盖[3]。区域内对煤层成因有影响的主要地层由老到新层序为奥陶系(O)、石炭系(C)、二叠系(P)、新近系(N)和第四系(Q)。区内地表无基岩出露,均被厚层松散层所覆盖,本矿含煤地层是石炭系、二叠系。石炭系所含煤层特别薄且发育不稳定,为不可采煤层[4]。二叠系含煤地层自下而上为山西组、下石盒子组、上石盒子组[5]。浅部地层走向近南北,深部受断层切割影响,走向变化较大,地层整体表现为东倾;矿井内地层倾角变化较大,在5°~25°,次一级褶曲和断裂构造较发育[6]。可采煤层7层,32、82、10煤层是较稳定煤层,且为矿井主要可采煤层,31、51、72、81煤为不稳定煤层。10煤是稳定主要可采煤层,赋存于山西组中部,上距铝质泥岩约55m,下距太原组一灰顶界面约60m。煤厚0~7.97m,平均2.74m,可采性指数0.84,变异系数38%(图1)。

2系统设计

勘探区内地层走向为近南北向,而主要构造的走向为近东西向,综合考虑,测线方向沿垂直主构造的方向布设,原因如下:(1)三维地震勘探以控制构造为主,垂直断层布设测线有利于断层的探测。(2)勘探区东北部地层平缓,倾角较小(近水平),从地层形态的角度来说,对测线布设方向的要求较小。(3)煤层与灰岩露头区虽倾向明显,但使用全方位观测系统进行三维地震采集时,很大程度上降低了测线布设方向对于采集效果的影响。

2.1系统选择

为确保深浅目的层的真实有效覆盖次数达到要求,本次设计在灰岩露头区采用36L×4S×70T×2R×126次观测系统进行全方位的三维地震采集;煤层浅部区域使用24L×4S×96T×1R×96次观测系统;中、深部采用24L×4S×112T×1R×84次观测系统进行采集(表1)。

2.2方案分析

在灰岩露头区域采用70道/线,中点激发的方式进行采集,该区域主要以灰岩为主,同时将中煤组的露头区域包含在内,推测该区域奥灰深度200m~400m,采用70道中点激发可以满足采集深度的要求,同时该区块的横纵比为1,是全方位角采集,各方向的地震信息比较齐全,有利于浅部目的层的地层和构造属性探测。在煤层浅部区域采用96道/线,中点激发的方式进行采集,该区域10煤层埋深200m~500m,考虑到下覆灰岩的深度将继续加大,因此使用96道/线进行接收,横纵比为0.98,接近于1,基本为全方位角采集。在中、深部区域采用112道/线,中点激发方式进行采集。根据实际情况可适当加大接收排列。50°~120°方向上面元相对较多,测线垂直于地层和露头走向布线时,对于露头的识别更为精确;由于采集方位角较宽,另一个方向可以对构造进行较好的捕捉。另外可看出炮检距与方位角综合条件下的面元分布,有效面元主要集中在沿测线方向炮检距300m~600m范围内。

3对比分析

如图3(a)所示为常规三维地震得到的时间剖面,图3(b)是全数字高密度三维地震得到的时间剖面,二者对比不难看出,全数字高密度三维地震获得的数据资料信噪比更高、分辨率更强、保真度更好。勘探区浅部、中部和深部资料品质兼顾得更全面,从而对后期的资料处理和构造解释尤其是小构造的识别提供了很好的基础。

4结论

由该矿区全数字高密度三维地震勘探可知,地震勘探的设计越来越精细,观测系统要求越来越高,覆盖次数越来越多。全数字高密度三维地震勘探是地震勘探的发展趋势,由此设计得到的数据资料采集脚印小、方位角和接收频带宽、地质信息丰富,真正实现了“三高”要求。

参考文献:

[1]冯浩.论地震勘探采集技术在石油勘探中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2012,(13):159.

[2]杨臣明.全数字高密度煤矿采区三维地震技术研究与实践[J].中国煤炭地质,2014,26(3):46-52.

[3]李涛,等.突水系数理论在桃园矿区的实践[J].矿业安全与环保,2010,37(1):75-77.

[4]袁素伟.浅析老龙湾井田含煤地层特征[J].西部探矿工程,2016,(7):132-135.

[5]胡宝林,等.淮南煤田二叠系沉积相特征及其与烃源岩的关系[J].煤田地质与勘探,2017,45(6):1-6.

[6]高永彬,等.观音堂矿区构造特征及其对煤厚、开采的影响[J].中州煤炭,2009,(7):30-32.技术应用[J].科技风,2010,(6).

[3]刘世杰.浅析煤矿井下机电安全技术管理[J].科技致富向导,2010,(20).

作者:树威 单位:王中煤科工集团

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