西部巨厚砾石层地区三维地震勘探技术的应用_李雪梅.pdf
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1、2023 年 2 月Feb.,2023doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2023.01.048西部巨厚砾石层地区三维地震勘探技术的应用李雪梅(江苏煤炭地质物测队,江苏 南京 210046)摘要 新疆戈壁滩砾石层厚度超 200 m,地震反射波在砾石层中能量衰减严重,煤层层数多、间距小、厚度薄、倾角大,地震地质条件复杂,气候条件恶劣。采用可控震源进行三维地震勘探,必须采取相对应的技术措施才能完成地质任务。本次地震勘探数据采集优选观测系统,采用了适合在厚砾石层中激发、接收的技术措施,取得了真实、可靠、品质较高的野外原始地震勘探数据。数据处理重点抓住静校正、去噪、反褶积、叠前偏
2、移等关键技术环节,获得了信噪比较高、分辨率较高的三维数据体。地质成果经钻孔验证精度满足规范要求。该勘探技术取得了较好的效果。关键词 巨厚砾石层;多煤层;可控震源;联合静校正;联合去噪;叠前偏移;地质成果中图分类号P631.4文献标识码B文章编号1672-9943(2023)01-0156-050引言三维地震勘探成像精度高、地质成果可靠,现在已成为煤炭等资源开发的常规性勘探技术1。随着近年来采集设备的投入与三维地震处理、解释技术的发展,其勘探成果比十年前已有了明显的进步。但根据具体的地震地质条件、煤层赋存特点需要相对应的技术手段23。本文针对西部戈壁地区的三维地震勘探难点,讨论了现在三维地震勘探
3、实践中的方法技术及勘探成果。1勘探区概况1.1地质概况(1)地层:勘探区位于新疆维吾尔自治区东北部,属于北准噶尔地层分区、北塔山地层小区,地层由老至新主要有石炭系下统(C1)、下侏罗统八道湾组(J1b)、下侏罗统三工河组(J1s)、中侏罗统西山窑组(J2x)、第四系上更新统 Q3、第四系全新统 Q4。(2)煤层:含煤地层为下侏罗统八道湾组(J1b)及中侏罗统西山窑组(J2x),为一套河流相、湖滨相及泥炭沼泽相的沉积。八道湾组岩性以粉砂岩、泥岩为主,夹有细砂岩、粗砂岩,杂色的砂砾岩,共含煤 15 层,其中可采 8 层,各可采煤层平均厚 1.073.9 m,可采平均总厚 14.29 m。西山窑组岩
4、性以粗颗粒的中、粗砂岩,砂砾岩为主,含煤 1 层,厚度 0.32.92 m,平均厚度 1.088 m。(3)构造:褶曲发育,构造形态为一不完整的宽缓向斜构造。断层发育简单。1.2地质任务查明主要可采煤层赋存情况和构造发育特征。1.3地震地质条件1.3.1浅、表层地震地质条件勘探区为南北高、中间低的自然地势,属强烈的风蚀残丘地貌,海拔高差超 100 m。地形起伏相对较大,局部较陡,对可控震源施工有一定影响。勘探区第四系由冲积、洪积砾石所组成,厚度025 m,干燥、松散,无地表水,且煤层上部为 100200 m巨厚砾石层;面波干扰明显,地震反射波在砾石层中能量衰减很快,激发及接收条件差。浅、表层地
5、震地质条件复杂。1.3.2中、深层地震地质条件煤层的顶底板岩性主要是砂砾岩、粉砂岩,与煤层之间有较大的物性差异,是一个良好的波阻抗界面。但煤层薄、层数多、间距小,单层煤层难以形成可连续追踪的反射波,波组的分辨能力受到一定限制。煤层厚度及煤层间间距变化大,致使反射波能量及连续性不稳定,其中较厚煤层和稳定性煤层所获得的反射波连续性好,能量强。因主采煤层向斜两翼倾角大,导致反射点的离散量偏大,降低了资料的分辨能力,影响煤层反射波的连续性和信噪比。中、深层地震地质条件一般。1.3.3综合地震地质条件勘探区浅、表层地震地质条件复杂,中、深层地震地质条件一般,所以勘探区为综合地震地质条件复杂地区。2三维地
6、震勘探技术难点(1)激发、接收条件较差。松散巨厚砾石层对地能 源 技 术 与 管 理EnergyTechnologyand Management2023 年第 48 卷第 1 期Vol.48 No.11562023 年 2 月Feb.,2023李雪梅西部巨厚砾石层地区三维地震勘探技术的应用震波的吸收衰减作用明显。根据新疆管控政策没办法采用炸药震源激发,选择可控震源激发也增加了在低信噪比地区的施工难度。(2)气候条件恶劣。勘探区为荒漠戈壁区,干旱少雨,春季多风沙。本项目施工时间为 4、5 月份,大风、沙尘天气较频繁,多次遭遇沙尘暴,甚至风灾。(3)三维地震资料处理解释难度大。煤层多、薄、间距小、
7、倾角大,如何增加下传能量、拓宽频带、提高资料分辨率,是资料处理的重点。3三维地震勘探采集技术获取高质量的原始数据,是本次三维地震勘探成败的关键。针对以上难点,数据采集采取了以下对策:(1)优选观测系统。采用 10 线 10 炮、中间激发双边接收、35 次(横 5纵 7)覆盖的正交三维观测系统。CDP 点网格为 5 m10 m,接收道距 10 m,接收线距 40 m,激发炮线距 20 m,激发炮点距 80 m,最大炮检距 613.27 m。以往地震工作选择的是 24 次叠加,本次勘探35 次叠加,且采用小炮检距,可以有效压制干扰波,提高反射波信噪比,确保三维地震勘探成果精度。图 1 为本区典型时
8、间剖面,从中可见剖面上波组丰富,反射波能量强,信噪比较高。图 1勘探区典型时间剖面(2)优选激发参数,减少干扰能量,增强有效波能量。生产前进行了充分的试验工作,通过 4 个代表性试验点的激发接收参数试验论证及效果分析,针对不同煤层埋深、不同地震地质条件,采用不同激发接收参数。可控震源扫描频率为 15120 Hz,扫描长度为 12 s,驱动幅度为 75%。震源台数与振动次数根据煤层埋深和表层砾石层分布及厚度有所区别:西北部埋深最浅,激发条件相对较好,采用 2台震源、振动次数 3 次;中部浅表层为松散厚砾石层,激发条件差,采用 3 台震源、振动次数 4 次,且适当增加接收排列,并将中部砾石层区域的
9、激发点抽稀,以恢复性放炮的形式在相对较好的区域进行激发(前提是保证资料完整性,叠加次数不少于 24次);其他大部分区域均采用 2 台震源、振动次数 4次。激发震源台数与振动次数划分区如图 2 所示。图 2勘探区激发震源台数与振动次数划分施工过程中本着边试验边生产的原则。虽然中部厚砾石层区域资料信噪比仍较低,但通过上述技术措施,涉及到的范围较预计(以往二维资料成果)明显减小,波组能量、连续性明显增强,如图 3 所示。图 3三维地震与二维地震剖面对比(3)全区检波器挖坑埋置,插紧、插直、埋实,减少荒漠戈壁风沙的干扰。仪器组密切关注背景干扰,大风干扰严重时暂停施工。图例三维地震勘探范围钻孔名称第四系
10、厚度2 台 4 次3 台 4 次2 台 3 次4 台 4 次北第四系岩性钻孔 13-3钻孔 13-5二维剖面钻孔 13-3钻孔 13-5三维剖面1572023 年 2 月Feb.,2023(4)全区煤层埋深变化较大,深度从 100 m 到600 m。采用端点激发逐渐过渡到中间激发,尽量减少人为因素造成的干扰,同时可一定程度提高放线效率。4三维地震勘探资料处理技术通过对原始资料的波场分布、干扰波的种类和特点、反射信息的频率和振幅、资料静校正量以及速度场等情况的分析,地震资料处理的重点放在解决静校正、去噪、反褶积和叠前偏移成像等方面。4.1联合静校正技术(1)野外一次静校正。勘探区由于地形高差达1
11、00 m,地表低降速带变化较大,静校正量复杂。野外一次静校正采用的是层析静校正方法,同时对层析静校正的方法进行了测试,如应用层析方法计算的低频+高频、仅用高频部分、仅用低频部分、应用高程方法计算的低频+高频等。结论表明,采用层析方法计算的低频+高频对资料有较大的改善,反射波连续性更好。(2)地表一致性剩余静校正。地表一致性剩余静校正技术用来解决由于地震资料反射时间因近地表的不一致性造成反射同相轴偏离了正常的双曲线规律而产生的剩余静校正问题,消除高程及低降速带校正后残余的短波长静态时差的影响,改善叠加成像,提高资料的信噪比。做好剩余静校正还有助于提高速度分析的精度和动校正的效果,增强反射同相轴的
12、连续性。在进行剩余静校正处理时,速度分析与剩余静校正进行迭代处理,直到叠加剖面达到最佳效果。4.2叠前及叠后联合去噪技术(1)叠前去噪。在做好波场分析的基础上,针对记录中存在的各种干扰现象和特点,有针对性地采用多种方法组合去噪,采取多域、分区、分类别迭代的去噪技术,按从强至弱逐级去噪的顺序,多域分频去噪,保护低频有效信号。局部振幅异常噪音主要采用地表一致性分频压噪技术进行压制;面波、声波和多次折射波等相干噪音,采用相干噪音压制技术进行衰减和压制;对于少数单炮受 50 Hz 工频干扰,采用单频噪音衰减的方法进行压制。(2)叠后去噪。叠后剖面上残存的干扰波会以相干噪音、随机噪音或者画弧的形式出现在
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