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煤炭高密度三维地震勘探方法及应用
刘胜;程增庆;代凤红;王秀荣
【期刊名称】《煤炭工程》
【年(卷),期】2009(000)003
【摘要】煤炭高密度三维地震勘探方法是在煤炭机械化采煤对地质成果高精度的要求下而展开的研究.通过高密度三维地震资料成像质量与空间采样密度、观测系统参数的关系的研究,提出了高密度采集的方法,在精细处理和叠前时间偏移处理技术方面展开了高密度数据处理的研究,发展了高密度三维地震资料的多属性解释技术.研究表明:高密度三维地震地震成果剖面上的煤层波频带宽度达到200Hz以上,煤层波的主频为110Hz,有效地识别出了2m落差的断层.
【总页数】3页(P67-68,72)
【作者】刘胜;程增庆;代凤红;王秀荣
【作者单位】中国矿业大学(北京),北京,100083;中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院,河北,涿州,072750;中国煤炭地质工程总公司,北京,100073;中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院,河北,涿州,072750
【正文语种】中文
【中图分类】P631.4+4
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地球探测与信息技术读书报告课题名称：地震勘探的发展与应用班级：064091*****学号：***********指导老师：***地震勘探的发展与应用吴浩（地球物理与空间信息学院，地球科学与技术专业）摘要地震勘探是地球物理勘探中发展最快的一项技术，近年来，高分辨率地震勘探仪器装备、处理软件升级换代速度明显加快，地震资料采集、处理与解释出现了一体化的趋势。
从常规的地震勘探发展到二维地震、三维地震、高精度地震勘探等先进技术，应用于石油、煤炭、采空区调查、地热普查等重要领域，由陆地不断向海洋发展。
本文着重针对地震勘探过程和技术的发展几个重要阶段及应用进行展开。
关键字地震勘探三维地震石油勘探煤矿发展与应用1 引言地震勘探是利用岩石的弹性性质研究地下矿床和解决工程地质，环境地质问题的一种地球物理方法。
地震勘探应用领域广泛，与其他物探方法相比，具有精度高、分层详细和探测深度大等优点，近年来，随着电子技术、计算机技术的高速发展，地震勘探的仪器装备、处理软件升级换代的速度明显加快，地震资料采集、处理与解释的一体化趋势得到加强。
从常规的地震勘探发展到二维地震、三维地震、高精度地震勘探等先进技术，通常用人工激发地震波，地震波通过不同路径传播后，被布置在井中或地面的地震检波器及专门仪器记录下来，这些地震拨携带有所经过地层的丰富地质信息，计算机对这些地震记录进行处理分析，并用计算机进行解释，便可知道地下不同地层的空间分布，构造形态，岩性特征，直至地层中是否有石油、天然气、煤等，并可解决大坝基础，港口，路，桥的地基，地下潜在的危险区等工程地质问题，以及环境保护，考古等问题。
2 地震勘探过程及发展地震勘探过程由地震数据采集、数据处理和地震资料解释3个阶段组成。
1．地震数据采集在野外观测作业中，一般是沿地震测线等间距布置多个检波器来接收地震波信号。
常规的观测是沿直线测线进行，所得数据反映测线下方二维平面内的地震信息。
一般地讲，地震野外数据采集成本占勘探成本的80%左右，因此世界各国为了降低勘探成本、提高勘探效果，不断研发、更新地震勘探的仪器装备。
中国煤炭地震勘探技术发展五十年 中国煤炭地震勘探技术发展五十年2011年01月14日星期五12：50我国煤炭地震勘探技术的发展有着近50年的历史。从无到有，从使用光点仪、模拟仪、数字仪到无线遥测仪；从折射到反射，从单次覆盖到多次覆盖；从二维到三维；从单波到多波。经过几代人的不断努力，逐步形成了中国特色的煤炭地震勘探技术体系，目前整体技术水平处与国际先进地位。
1起步阶段 50~60年代是我国煤炭地震勘探的起步阶段。期间，使用光点地震仪，应用折射波及对比折射波法和简单的单次覆盖反射方法为我国一些老矿外围进行了扩大和延伸勘探，发现了一些新的煤炭资源，受到煤炭工业部和地质部的高度重视，为我国煤炭地震技术进步和勘探队伍的发展壮大打下了坚实的基础。
中国第一个煤田地震队成立于1955年，成立的同年在华北平原的开平煤田佃家寨区进行了方法试验。1956年在该煤田的弯道山井田试验成功，取得了煤系和非煤系地层的界面数据，初步确立了用以寻找新煤田的地震折射波野外工作方法和资料解释方法。1956年八月，在徐州贾汪煤田潘家庵区首次进行了单次覆盖反射波法勘探。随后，在华北平原、黄淮平原、松辽平原、西北、江南地区利用地震方法开展了找煤和圈定煤田边界的工作，并在车轴山、蓟玉、两淮外围、徐州张集、新郑、禹县、邢台等寻找和发现了一些隐伏煤田，圈出了邢台、东庞、隆尧等煤田边界，并得到地质钻探验证，地质效果显著。该方法的应用发现了一些隐伏煤田，并大大加快了勘探速度，节省了为控制煤田边界而造成的钻探工程量的浪费，为进一步普、详查提供了可靠的依据。这些成果初步体现了利用地震勘探寻找新的煤炭资源以及其配合钻探进行综合勘探的作用，为我国煤炭地震勘探的进一步发展奠定了基础。
这期间，所使用的地震仪是光点地震仪，主要有,1955年进口的第一台民主德国生产的Askanina-24型24道光点地震仪和1956年开始先后引进的匈牙利、前苏联和瑞典等国制造的光点地震仪，总计26台。1963年起，开始使用我国地质部地质仪器厂生产的光点地震仪。 2发展阶段 70年代是我国煤炭地震勘探的第一个发展阶段。在广泛进行国际交流和学习的基础上，不断进行技术攻关，实现了煤田地震勘探磁带化和地震资料处理数字化；推广了多次覆盖反射地震勘探技术，提高了地震勘探手段解决煤田地质问题的能力，为我国煤田高分辨率地震勘探技术的产生，以及将地震勘探作为重要手段的综合勘探方法的成熟与发展奠定了良好的基础。早在1966年开始，煤炭工业部就组织以煤炭科学院西安地质勘探研究院为主，各煤田地质勘探公司参加的磁带地震仪的研制会战，并于1970年研制出了样机―― TYDC-24型磁带记录地震仪。到1978年渭南煤矿专用设备厂共生产了84台TYDC-24型磁带记录地震仪和8台地震回放仪(TYDF-1)。从此，煤田地震勘探仪器更新为第二代地震仪器--模拟地震仪。与此配套的地震资料模拟处理系统亦称地震回放仪于1978年投入使用。与此同时，在赴德国、英国调研学习的基础上，地震勘探方法也有了新的突破，开始采用多次覆盖地震勘探技术，实现了多次叠加，提高了资料信噪比，使处理出的地震时间剖面十分直观，与地质断面有一定的相似性，地质解释精度进一步提高。
期间，调整队伍布局，集中力量打歼灭战，先后组织实施了江苏省丰沛煤田、河北省邯邢及开平煤田、河南永夏煤田、安徽省淮南煤田顾桥井田、山东省济宁煤田等地震勘探会战，完成了众多普查、详查和部分精查地震勘探，获得了很好的地质效果，技术水平也有了较大的进步，同时，也交流了经验，锻炼和发展了队伍，到1975年，全国拥有地震队42个。
3数字化阶段 80年代我国煤炭地震勘探的第二个发展阶段。地震勘探采集设备实现了数字化,资料处理系统化,一系列地震勘探方法、技术日益成熟，并推广应用。特别是高分辨地震勘探技术试验获得了成功，并在应用过程中不断得到完善和提高。80年代也是中日合作勘探的重要阶段，通过安徽省淮南煤田刘庄井田、山东唐口、梁宝寺等中日合作地震勘探，地震勘探手段在综合勘探中的地位得到加强，综合勘探技术更加成熟，三维地震勘探在生产中首次投入使用。这些技术成果为90年代迅速发展和广泛推广应用的煤矿采区高分辨地震二维、三维勘探积累了丰蕴的经验。 1983年起国产MSD-1型数字地震仪和美国生产的DFS-5数字地震仪，先后在安徽淮南刘庄井田和黑龙江东荣煤田三井田投入使用。1984年在充分调研和考察的基础上，引进了美国产DFS-5、ES-2420和法国产SN338HR及SN358数字地震仪，总计21台。标志着中国煤炭地震勘探仪器进入数字时代--第三代地震仪器。经过多年的实践表明，这批数字地震仪性能稳定，精度高，大大地提高了煤炭地震勘探的精度，拓宽了解决地质问题的范围，为煤炭高分辨率地震勘探的试验成功提供了必不可少的装备条件，也使控制小构造见长的地震勘探成为综合勘探中一个不可或缺的有效手段。在其服务的十几年内，完成了大量的地震勘探项目，提交了高质量的普查、详查和精查报告。
由于计算机技术的发展，回放仪被数字处理系统所代替，1982年成立了煤炭工业部第一物探队计算中心(涿州)和江苏煤田物探队计算站，采用国产计算机(TQ-16)和软件进行处理。1985年，为配合数字地震仪的引进和应用,又从美国引进了以IBM4381为主机的地震资料处理系统，处理软件是美国地球物理服务公司(GSI)的TIPEX处理系统，并同时引进了地震资料解释系统(SIDIS)。至此，煤炭系统第一个系统的地震勘探数字处理系统全面投入使用。
80年代也是地震勘探技术发展和成熟的重要年代。期间，中国煤炭地质总局瞄准地震勘探世界先进技术水平，组织科技攻关，完成了《煤田高分辨地震勘探方法研究》和《煤田"三高"处理方法研究》项目，其中《煤田"三高"处理方法研究》项目获得了煤炭工业部科技进步二等奖。在安徽省淮南煤田刘庄井田(中日合作)、河南省禹县煤田梁北井田、山东省济宁煤田岱庄井田、许楼井田、河北省东欢坨井田、黑龙江省东荣三井田等应用了高分辨地震勘探技术，煤田地震反射波频率由30-40赫兹提高到60-80赫兹，大大提高了煤田地震勘探分辨率，形成了一套地震勘探和钻探等手段相结合的综合勘探方法，使许多详查、精查项目既减少了钻孔、缩短了勘探周期，又提高了勘探精度，充分发挥了地震勘探技术投资少、见效快、精度高的三大优势，地质效果明显。此外，利用人工合成地震记录确认了地震波的地质属性，原认为是地质分界面反射波被确认为实际是煤层反射波，这一重大突破使煤田地震勘探解释的准确性和精确性有了质的飞跃；垂直地震剖面的实现进一步验证了人工合成地震记录的成果，同时获得了精确的地震速度资料；地震地层学应用、岩性和煤层地震勘探等相继问世，使我国煤田地震勘探技术水平上了一个新台阶。 1982年，中国与日本国首次合作在淮南煤田刘庄井田进行了精查勘探。在中方专家组织下，开展了高分辨地震方法的研究、试验，历时4年完成了全井田的高分辨地震采集、处理及解释工作。该工程是我国煤田系统第一个在全区进行高分辨地震勘探的项目。查明了井田一水平内落差大于15米的断层，控制了煤层露头及煤层底板起伏情况。
1988年，在山东省济宁煤田唐口勘探区实施了第二个中日合作勘探项目，采用高分辨地震勘探与钻探相结合的综合勘探方法完成了精查工作。本次精查勘探充分发挥了高分辨地震勘探的优势，在构造勘探的同时，研究出一套用地震资料进行煤层解释(厚度、分叉、合并、冲刷)的技术，勘探精度大大提高，地质效果十分
突出。与同等地质条件的济宁二井田(未采用地震勘探技术)相比，减少钻孔100多个，节省钻探工程量近20万米，缩短勘探周期11年，节约勘探费用约8000万元。并且首次进行了煤田地质系统第一个三维地震勘探生产项目，面积5平方公里。为三维地震勘探技术在煤矿采区推广应用积累了宝贵的经验。
随后，又在山东省梁宝寺、河北省尉县煤田相继开展了第三、第四个中日合作项目。
4采区地震勘探 90年代是煤炭地震勘探发展的高峰期。期间，地震仪器发展为多道遥测数字地震采集系统；引进了集快速、高精度、多手段于一身的地震资料处理和解释系统，达到了国际先进水平；同时，随着机械化采煤对地质报告精度的要求日益提高，提高新建矿井及生产矿井地质勘探程度，为高产高效矿井建设服务，成为煤田地质勘探部门迫在眉睫的课题，因此，煤矿采区高分辨地震勘探应运而生，成为我国煤炭地震勘探发展史上最"靓"的亮点。
1994年，中国煤炭地质总局在原煤炭工业部和国家开发银行的支持下，引进了三套具有九十年代国际先进水平的法国Sercel公司的SN-388遥测地震采集系统及法国CGG公司出品的GEOVECTEUR PLUS地震处理系统，同时引进了美国GEOQUEST公司的地震资料解释系统，全三维处理解释技术得到了进一步发展。随后又购置了美国产遥测地震仪IMAGE、BOX、DS-6，德国SUMMIT、法国408UL等遥测数字地震仪。这标志着我国煤炭地震勘探装备又进入了新的时代--第四代地震仪器。新的遥测技术具有更强的稳定性；其地震区域网络技术有极大的灵活性，能提供解决复杂施工问题的最佳方案；其技术性能指标更先进，道容量更大，有利于煤炭三维地震勘探精度的进一步提高和开展多波多分量勘探；有利于降低采集成本和提高施工效率。这些最新技术的引进为煤矿采区地震勘探技术的应用打下了坚实的基础。
随着机械化采煤技术的推广应用，对地质报告精度的要求日益提高，而以往供建井设计的地质报告只能查明初期采区内落差大于20~30米的断层，精度远远不能满足建井设计及开采的要求。受地质报告精度的影响，一些矿井工作面布置不合理，资源回收率低，不能按期达产，经济效益差；个别矿井遇地质构造后巷道、矿井突水被淹，安全效益差。针对以往新建矿井因小的地质构造没有查清付出的巨大的经济损失的现实情况，及地震勘探技术的日益成熟，1991年原国家能源投资公司下发了能投计(1991)612号文"关于基本建设矿井补做地震工作的通知"，"通知"要求"凡列入计划建设的基本建设矿井项目，有条件的一律补做地震工作…在地震工作没有完成之前，不准进入采区施工…"。这一文件的下发，推动了高分辨地震勘探技术在煤矿建设和生产领域中的应用，揭开了大规模矿井采区地震勘探工作的帷幕。中国煤炭地质总局组织十几个省，21个地震队开展了地震补充勘探工作，对新建矿井地质精查报告中未开展地震勘探工作的进行地震补充勘探。共实施了68个项目，所涉及的矿井总设计能力12285万吨，总计投入补勘费1.5亿元，费用纳入矿井总概算。经调查评价，获直接经济效益50亿元，间接经济效益超过100亿元。其中，50对新建矿井共查明断层1251条，新发现断层446条，查出陷落柱11个，圈出老窑采空区5个，岩浆岩侵入体4个，这些地质成果经验证准确率80%以上。提交的专业报告中不少报告获得了中国煤炭地质优质报告奖。
