三维地震勘探在山地黄土塬区的技术难题和解决办法

三维地震勘探技术在黄土塬区煤田勘探上的应用【摘要】针对黄土塬地区地震勘探工作面临着许多特殊问题：松散的黄土严重地影响了地震勘探的激发与接收，复杂的地表条件严重地影响了地震资料的正确成像，厚煤层条件下小断层难以识别。

如何解决以上问题，是西部勘探是否成功的重点。

【关键词】三维地震勘探；小断层；应用0 引言煤田三维地震勘探经过近二十年的发展，在我国东部平原取得了显著的地质效果，但目前东部地区的煤炭资源越来越少，而我国中西部地区的煤炭资源占全国煤炭资源总量的2/3，资源勘探的重点已转向西部地区[1]。

但是，由于中西部地区所特有的戈壁、沙漠、黄土塬、山区等复杂的地表地貌条件以及经济发展相对滞后、新技术开发投入不足等原因，此前开展的地震勘探工作较少，其精度远远不能满足综采地质工作的要求。

目前，三维地震勘探技术已成为煤矿采区构造探查的主要手段。

由于西部地质条件的多变，地形复杂，第四系黄土对地震波的吸收衰减比较强烈，是地震勘探的禁区，给地震勘探造成一定困难。

三维地震勘探技术在西部黄土塬区的应用，对于从根本改变目前西部地区矿区煤炭资源的地质保证程度不足的不利局面，促进煤矿高产高效和安全生产，以及保障我国能源工业可持续发展战略的顺利实施具有十分重要的意义。

1 项目概况陕西某煤矿位于陕西省长武县，是一座大型现代化矿井。

由于原有勘探程度远远不能满足采区设计和工作面划分的要求，另外矿井设计的首采区范围内，T4钻孔主采8煤层厚度2.34m，而周围钻孔主采8煤层厚度4.69～18.75m，煤厚变化较大。

为了查明该区煤层的赋存条件及T4钻孔煤厚变化的原因，煤矿决定对采区进行了三维地震勘探工程。

2 主要技术难点与对策黄土塬复杂的表层条件对地震勘探造成的影响在采集方面主要有以下几点：第一，黄土复杂区缺乏良好的激发和接收条件；第二，相干干扰、次生干扰、黄土谐振干扰极其严重；第三，复杂地形影响的空炮、空道造成的反射空白段，以及激发能量在悬崖、陡坎侧面逸散，造成的不良反射段破坏了共反射点（反射面元）的属性；第四，短波长静校正的存在使记录在未校正前，反射同相轴的识别难度大，不利现场质量的监控。

探究大倾角山地三维地震勘探采集难点及其对策很长时段以来，倾角偏大的山地区段采纳的三维地震测定，都面对了数值搜集这样的疑难。

这样的疑难点，阻碍着三维架构下的技术进展。

设定观测体系，是野外测定之中的必备步骤。

本文辨识了典型特性的某山地地形，探析这类实例。

三维数值搜集，应能拟定最适宜的观测体系，归结数据搜集之中的若干疑难，探析化解途径。

标签：大倾角山地三维地震勘探采集难点及对策地震波特有的传递机理表明：倾角偏大的、地质架构偏复杂这样的山地内，三维勘测得来的各类数值都受到这一客观干扰，缩减了应有的精准性。

与此同时，这类区段固有的地形特性，增添了后续时段的处理难度，影响煤炭采掘应有的实效。

设定可用的观测体系架构，关联着后续搜集的材料精准性，也关联着解释之中的精度及水准。

三维特性的地震探测、野外数据搜集，获取了最优成效，供应了多层级的技术指引。

1筛选勘探实例筛选的探测区段，地层固有的倾角偏大，带有复杂的地势。

这个区段覆盖着偏厚的黄土，暴露了偏多的基岩，发育很多沟谷。

总体地势走向凸显了西高东低这样的倾向。

相对情形下的总体高差能超出450米。

拟定好的测定目标，是勘测区段内的偏大倾角，这类倾角超出了37°；测定的埋深数值，从初始的45米变更至超出690米。

2筛选最佳参数筛选的勘测地段带有倾角偏大的总体趋势。

这种状态之下，勘测区段范畴内的地层埋深带有急剧变动的倾向。

西侧固有的边界之中，查验出了煤层架构内的暴露层级；东侧对应边界，最大范畴的埋设深度应能超出700米。

这种独特地质，提出更高层级的观测需求。

针对这一疑难，按照拟定出来的各层级埋深，筛选适宜的体系参数，满足追踪测定。

施工进展之中，拟定了多层级的对应参数，含有纵向方位的炮排距、必备的接收路径、区段覆盖次数。

施工设定出来的测线，根据垂直走向予以布设。

这种情形下，区段固有的总体倾向、对应的倾角也可予以控制。

区域东侧设定好的这类炮排距被拟定为75米；设定了80个特有的接收路径。

黄土塬地区地震勘探技术1黄土塬及沙漠地区激发存有的问题(1)表层对地震波的吸收衰减严重，黄土层对地震波的吸收约为深层的100倍;(2)激发的地震波能量和频率低，因为该地区的激发岩性松散速度较低，导致激发频率较低;(3)下层能量屏蔽严重，该地区黄土层直接覆盖在中生界地层之上，而黄土层与中生界之间密度很大形成了较强的波阻抗界面，绝大多数能量被反射，下传能量被屏蔽［2］;(4)沙漠地区激发岩性为流沙，激发时井壁易坍塌，增加换井频率，及下炸药深度不一致。

2黄土塬区地震勘探的应用实例2.1激发参数选择黄土塬地区地震采集的难点是表层吸收衰减极为严重，地震波的激发是一项关键技术，获得高信噪比地震资料，野外压制噪音是黄土塬地区地震勘探的重要环节，为改善野外采集资料品质，我们做了以下工作。

在改善激发条件方面实行了激发方式、激发岩性等实验，进而获得高品质高信噪比的地震资料。

第一，选择激发岩性选择可塑性岩层，如砂岩、胶泥等。

这样的岩性可使爆炸所产生的能量转化为弹性振动能量，使地震波具有显著的振动特征(图3);第二，为保证激发子波的一致性，每次激发完毕后，下炸药过程中使用爆炸杆或洛阳铲杆，严格控制激发井深度，同时激发井下套管，操作比较简便，解决了以前经常蓬井的问题，提升了激发井的使用率和资料品质又降低了成本;第三，激发炸药量对激发能量和频率有很大影响，特别是在黄土塬地区，表层黄土厚度大，存有一个低速黄土层与降速黄土层界面，这个界面是个较强的波阻抗界面，对激发波来讲是一个虚反射界面，在该界面以上激发就是在低速黄土层中激发，爆炸造成破碎半径较大，炸药的能量绝大多数消耗在破碎黄土的过程中，有效下传能量相对降低，能量衰减严重，产生地震波的频率较低，在目的层资料信噪比低，需要增大炸药量来提升信噪比［3］(图4)。

2.2激发因素效果分析从砂岩、原生黄土、两种不同激发岩性OP道集记录Z分量波场记录看出：砂岩激发能量强，OP道集记录初至前背景相对平静，初至波波形清晰连续，能看到多层反射，记录分辨率较高(如图5)。

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。

三维地震勘探在甘肃陇东黄土塬区的应用通过对甘肃陇东黄土塬区赤城煤田三维勘探为例，分析了黄土塬地震勘探的难点。

为此，从激发岩性、激发方式、接收方式、观测系统、覆盖次数等方面进行多参数分析，以克服黄土塬区复杂地震地质条件下的技术难点问题。

通过实践证明，在一些二维地震勘探的难区，三维地震勘探以合理的激发、接收以及观测系统参数，凭借其庞大的数据量和多方位对比校正，可以取得理想的数据成果。

标签：陇东黄土塬区三维地震勘探复杂地震地质条件多参数分析0引言赤城煤田位于鄂尔多斯盆地西缘断褶带的南端东部，地处甘肃、宁夏两省接壤的黄土塬地区，在2009年至2011年期间，曾先后在该区进行了两次二维地震勘探工作，但由于受该区复杂的地表条件限制，测线进黄土塬地段资料信噪比相对较低，目的层连续性一般，制约了该区煤炭勘探开发步伐。

为加快煤矿开发步伐，进一步提高勘探控制程度，酒钢集团平凉分公司决定对该区进行首采区三维地震勘探工作。

一方面能为矿井开采提供基础的地质资料，另一方面能优化生产矿井采区的设计及规划、合理布置巷道及回采工作面，从而为煤矿生产的高效安全以及提高资源回收率等方面提供科学的地质依据。

1勘探区概况地形地貌。

勘探区地处陇东黄土塬区，地貌主要由黄土塬、黄土宽梁和河谷阶地组成，区内地势南高北低，海拔标高1200～1500m，相对高差200～300m。

勘查区地层。

勘查区发育的地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、新近系和第四系，含煤地层位于侏罗系中统延安组。

勘探区总体为一北部抬升，向南西倾伏的单斜构造，倾角20°左右。

地震地质条件。

勘查区地形起伏剧烈，相对高差大，塬、梁、峁、沟谷发育，且树木茂密，荆棘丛生，交通不便，因此表层地震地质条件差。

浅层黄土层和沟谷的冲积物厚薄不等，黄土层中钙质结核多层分布，成孔难度大，激发条件复杂多变，浅层地震地质条件较差。

深层煤层与围岩存在较大的波阻抗差异，能形成较强的地震反射波，分析认为深层地震地质条件较好。

黄土塬区的三维地震勘探技术
程建远;张广忠;胡继武
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2004(016)006
【摘要】在平原、山区、丘陵、戈壁和沙漠地区,煤矿采区三维地震勘探技术已得到了大范围的推广应用,但在西部黄土塬区,由于其特有的地貌特征及复杂地质条件,勘探程度不高,三维地震勘探在该类地区仍被视为"地震禁区".对此在多次试验的基础上,采取改善激发条件、多域迭代静校正等相应技术措施,克服了黄土塬区开展三维地震勘探的主要难点,并结合具体工程实例,提出了今后在黄土塬区开展三维地震勘探的一些设想和建议.
【总页数】4页(P40-43)
【作者】程建远;张广忠;胡继武
【作者单位】煤炭科学研究总院西安分院,陕西,西安,710054;煤炭科学研究总院西安分院,陕西,西安,710054;煤炭科学研究总院西安分院,陕西,西安,710054
【正文语种】中文
【中图分类】P631.4
【相关文献】
1.三维地震勘探在山地黄土塬区的技术难题和解决办法 [J], 夏青;袁媛
2.鄂尔多斯盆地南部黄土塬区三维地震勘探关键技术研究 [J], 刘宝国
3.三维地震勘探技术在黄土塬区煤田勘探上的应用 [J], 李元杰
4.复杂黄土塬区浅埋煤层三维地震勘探技术研究 [J], 汤红伟
5.黄土塬区三维地震勘探技术难题和解决方法 [J], 阮少华
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三维地震勘探在黄土塬、大倾角地区的应用摘要：黄土塬以及煤层大倾角地区的资料采集一直是地震勘探的难题，在某煤矿工区，其地震地质条件极其复杂，地表为黄土塬地貌；煤层为大倾角地层。

通过对设计、采集、处理等一系列方法的研究，本区的三维地震勘探取得了很好的效果。

关键词：地震地质条件；技术难点；野外采集；资料处理引言为详细查明某井田首采区断层、褶曲等构造形态和煤层的赋存情况等，决定对该煤矿首采区使用三维地震技术进行勘探，首采区煤层埋藏深、地表油气管线、建（构）筑物密集、表土层多为松散干沙，薄厚不一、地形起伏较大，表、浅层地震地质条件复杂，不利于三维地震勘探，针对这一条件，选择使用最佳激发参数、采用特殊观测系统、针对性数据处理等技术对策来解决复杂地区三维地震勘探的技术问题。

通过本次勘探，进一步查明了该井田首采盘区范围内断层、褶曲等构造形态和煤层的赋存情况，为矿井设计、建设、开采提供了可靠的地质资料依据，以期为相关工作起到参考作用。

1地质概况区内褶曲及断裂与其所处的大地构造位置，区域构造单元的相互组合及变化等存在着较明显的规律性。

本区断裂构造带因受纬向构造带和新华夏系构造体系的控制，发育有近东西向和近南北向区域大断层及北西向的次一级断层；褶曲构造主要受北东向的基底褶曲构造控制，东西向的背、向斜均为次一级褶曲构造。

2三维地震勘探在黄土塬、大倾角地区的应用2.1波场调查为了压制干扰波，突出有效波，提高信噪比，因而对波场特征进行调查，了解勘探区有效波和干扰波的发育特征与规律，进而采取针对性的干扰压制措施。

通过对波场监控记录分析，识别出目的层反射波和各种干扰波，再对其视速度、频率、波长等特性进行分析，有效波和各种干扰波特征如下：折射波：勘查区发育的折射波较为复杂，有一次、多次和多次反射折射等。

较稳定的一般为高速层顶的折射波，视速度在1750~2100m/s，主频约20~60Hz，波长约20~50m。

面波：勘探区的面波、能量强，视速度在300~500m/s，主频约10~20Hz，波长约15~40m，是勘探区的主要干扰波。