黄土塬地区三维地震观测系统的设计与应用

黄土塬地区三维地震观测系统的设计与应用

经过长期的风化、侵蚀、侵蚀和切割，黄土耳其区形成了一个狭窄的木枝水系，以及几种不同形式的黄土高原、梁、坡、沟等复杂地形。黄土塬厚度的剧烈变化、地形的大幅度起伏、含水性的很大差异,给地震勘探工作带来了极大的困难。本区地处吕梁山脉中段西部的中、低山丘陵区,地表及浅层地震地质条件极为复杂,为典型的梁峁状黄土丘陵地貌,地形切割剧烈,沟谷多呈“V”字型。植被稀少,水土流失严重。区内整体地势为南高北低,最低点位于中部榆林沟的河床内,,最高点位于南部山顶上,最大相对高差188m。山梁上黄土覆盖较厚且结构复杂,第四系黄土层中夹有数层钙质结核层,马兰黄土底部发育有一层砾石层,离石黄土中含半胶结的砾石层。本区黄土中无潜水位,属干黄土地区,地震激发条件相当困难。本区主要含煤地层为山西组和太原组,煤系基底为奥陶系灰岩,本次地震勘探的目标为二叠系山西组内的5号煤层、10号煤层,5号煤层厚度达6.0m左右,沉积稳定,且其与上下顶底板围岩物性差异较大,煤层与围岩的波阻抗差异明显,在本区能形成强地震反射波,为地震勘探创造了良好的深层地震地质条件。地球物理参数分析根据地质任务的要求,在工区内选取具有代表性的点进行地震采集试验,分别对激发和接收参数进行分析、论证,从中选出最佳的地震采集参数,确保地球物理参数准确。其中需论证的参数有最大炮间距、面元大小、道距、炮点距、接收线距、最大非纵距、覆盖次数等。深层反射能量弱根据对地震地质条件和实际踏勘情况的分析,该区观测系统设计的主要难点是:山谷陡峭(如图1),再从施工难度和施工成本来考虑根本无法按理论炮点布设;黄土覆盖较厚,土质疏松,厚度纵横向变化剧烈,对地震波的吸收和衰减严重,因此,尽管采用了深井、大药量,还是造成了深层反射能量微弱;工区内仅有的一条公路横穿全区重型运煤车往来频繁、风井的施工和矿井的正常工作等干扰源和因黄土含水程度及岩性差异产生明显的多次波以及沟源之间巨大高差形成的次生干扰、侧面波等干扰波,使资料的信噪比较低。根据上述的重点和难点,在该区进行特殊观测系统设计时从以下三点来考虑:1)在全区检波线按设计的规则线束布置,在遇到障碍物时检波线铺设以实际铺设点,现场实际测量。2)考虑到施工难度、施工成本以及单炮质量的因素,炮点不能布设在山梁上。在0.84km×3.12km的施工范围内,有大小山沟17条,这就为把炮点完全布设在山沟中创造了条件。3)充分利用采集分析软件,合理的编排放炮顺序,确保各层有效覆盖次数相当,大、中、小炮检距分布相对均匀,观测方位角在一个较为合理的范围内。炮点偏移,实测根据理论的观测系统设计,本次野外采集共有6束,由于工区内障碍物较多,为了保证施工安全,设计的特殊观测系统的炮检点都能落实到位,在踏勘时均把障碍物在图纸上标明,以便提前避开。部分检波点需要偏移,炮点整体沿山沟布置(如图2)。要求炮点偏移量应是面元尺寸的偶数倍。同时对偏移的检波点和实际布置的炮点进行实测,并提供实测坐标,确保物理点的准确。按此设计思路,本采区的炮点全部布置在山沟中,布设的炮点距为10m,各束的炮点交织在一起,煤层埋藏较深为,可采用大排列接收。在实地踏勘和实测的基础上,利用MESA观测系统软件进行分析,力求特殊观测系统合理,通过分析面元属性,可对不符合设计要求的区域进行调整,落实必要的炮点,在此基础上进行二次论证。保证面元内的属性相对合理。经过对特殊观测系统的二次论证,最终确定采用不对称放炮不等道接收的特殊观测系统。观测系统合理性检查一个理想的观测系统应保证面元内的覆盖次数相对均匀,炮检距是从小到大均匀分布,能够保证同时勘探浅、中、深各个目的层。方位角分布在一个较合理的范围内。使观测系统既能取得各目的层的反射波信息,又能够用来进行速度分析。因此观测系统确定以后应从覆盖次数、炮检距、方位角等方面检查观测系统的合理性。通过分析确定,最低覆盖次数不低于设计标准覆盖次数二分之一、炮检距合理(如图3)、方位角分布在较为合适的范围内(如图4)。资料试验性处理因煤层埋藏较深和浅表层地震地质条件复杂,致使吕梁山脉中段西部一直为地震空白区域。通过该项目的实施,填补了该区的地震资料空白,为今后在类似地区实施勘探提供了一定的参考。在对资料进行批处理之前,根据全区资料的特点,选择有代表性的线束进行试验性处理,其目的是通过测试不同的处理模块、处理参数及处理流程,选择最佳的处理方案供全区资料处理时使用。图5给出了一条试处理后的剖面。从剖面上可以看出浅、中、深层资料同相轴连续较好,信噪比较高,剖面上主要目的层波组反射特征清楚,层间反射信息丰富,深层资料反射能量强,可连续对比追踪,达到了采集目标的要求。采集成功与否的关键