反射地震法范文

2024-05-17

反射地震法范文（精选9篇）

反射地震法第1篇

关键词：水工环,地质调查,反射地震法

在现代化社会经济建设发展中, 由于其工程建设规模的不断扩大, 人们对工程项目的水工环地质调查进行重视。其中反射地震法技术的应用, 不仅可以使得水工环地质调查的质量得到有效的保障, 还进一步的提高了水工环地质调查的应用效果, 从而为工程项目施工建设提供了有利的条件。不过, 这种技术方法在实际应用的过程中, 还存在着许多的问题, 这就使得放射地质法技术在水工环地质调查中, 其自身的应用效果无法得到充分的发挥。下面我们就对水工环地质调查中反射地震法技术的相关内容进行简要的介绍。

1 反射地震法的概述

1.1 反射地震法的定义

目前我们在水工环地质调查工作中, 反射地震法技术由于有着自身的实用性较强, 而且适用范围比较广, 因此得到了人们的广泛应用。而所谓的反射地震技术也就是指, 利用地震放射波来进行地质的勘探调查, 从而对相关的地震信息进行相应的收集处理, 从而满足现代化地质调查工作的相关要求。目前我们在水工环地质调查工作中, 反射地震法已经得到了人们的利用, 而反射地震法在实际应用的过程中, 需要用到的设备仪器主要有震源、接收装置和记录系统等部分, 它们在其中有着十分重要的作用, 其质量问题直接会影响到反射地震法的应用效果。为此, 反射地震法在实际应用的过程中, 就要对其相关设备仪器的工作性能进行严格的要求。

1.2 反射地震法的工作原理

反射地震法在实际应用的过程中, 主要是利用地震反射波来对其相关的信息数据进行采集的, 其中地震波在空间传播的过程中, 如果遇到障碍物那么地震波都会受到声阻界面的影响, 而产生反射波。人们就可以通过对这些反射波进行相关的分析, 从而对水工环地质进行相应的调查分析。而且我们在采用这种方法来对水工环地质进行调查的时候, 还可以对地质环境中存在的病害问题进行推断, 从而采用相应的技术措施来对其进行处理。

不过, 反射地震法在实际应用的过程中, 其地震波传播的方法比较复杂, 因此我们在对地震反射波进行接受的过程中, 就需要对其检波器的工作性能进行严格的要求, 在采用地震预报系统来对其相关的数据信息进行采集, 从而对整个地质环境的相关信息进行分析。

2 TGP地质超前预报系统

地震波预报的早期研究, 是由研究和利用地震波在时间空间域中的运动学特征开始的, 工作中认识到仅仅利用地震波运动学和动力学特征是不够的。工程的地震波在全三维环境条件下传播, 这种条件比地面上的平面半无限空间条件复杂得多, 而且内地震波的接收与激发测线与探测目的是近于垂直或者大角度相交的条件, 因此影响在地质构造面上获得大长度大面积的地震波信息量。针对这种状况, 预报工作仅仅利用单一模态的地震波难以胜任。因此, TGP系统强化采集地震波的多波列信息, 综合利用地震波的多波列震相信息, 因此TGP系统的功能得到明显的增强TGP地质超前预报系统包括仪器设备和处理软件两大部分。其中仪器设备有TGP型仪器主机、接收传感器、孔中定位安装工具和电缆等。其处理软件由地震波数据输入与编排。空间坐标建立能量均衡、干扰波分析与去除触发时差校正谱分析, 纵横波分离、岩体速度参数计算、回波提取与偏移图、有效波分析与衰减参数计算、极化波处理与构造产状图、综合分析与绘制成果图等模块组成。

工程应用中, TGP型地质预报系统对于500多米距离的构造面具有清楚的地震反射波信息, 说明仪器系统具有足够的信噪比。实际工作中考虑预报距离和分辨精度两方面要求, 预报距离一般采用150米至200米TGP型地质预报系统具有登记全部测长距离内地质构造信息的功能, 利用逐次递进的位置相关分析, 和源生成果对比等处理功能, 有利于去伪存真和排除异常, 提高预报成果的质量。

与国外同类仪器对比整体上具有国际先进水平, 可替代进口产品具体评审意见如下:

a.TGP12是集信号放大, 模数转换, 数据采集、存储和控制为一体的密封防水防震的物探设备;优于利用微机装配式结构的仪器, TGP12适合在恶劣的环境中使用。

b.TGP12的三分量速度型检波器具有高灵敏度, 指向性强和较宽的频带响应等特点, 因而拾取的地震波信号具有高的质量品质孔中接收检波器采用黄油耦合, 方便、经济、快捷、优于在钻孔中需要锚固异型钢导管的方式2米长的钢导管难于携带运输, 价格昂贵, 一次性使用, 费事费工费财

c.TGP12的地震波采集触发是开路触发方式, 即信号线在雷管引爆炸药的同时被炸断, 信号线同时开路触发仪器采集, 仪器采集无延时差, 保证定位的准确性超前预报仪器若采用起爆器电脉冲同时触发电雷管和触发主机采集的方案, 由于电雷管起爆的延时时间难于做到一致, 因此会造成仪器采集的走时误差, 这种触发方式在我国的地震波勘探规程中明确规定不宜使用, 更何况岩体的速度比覆盖层介质的速度高出几倍以上, 以岩体波速4500m/s为例计算, 每一毫秒误差会造成23m的预报距离误差, 一般瞬发电雷管的延时误差不止一毫秒, 因此由20多次激发的平均线计算岩体速度, 和利用存在误差的时间计算距离, 两次误差的乘积造成的误差不容忽视。

总而言之, 随着反射地震法技术在水工环地质调查中的发展应用, 使得当前水工环地质调查的水平得到了大幅度提高, 从而为我国的水工环地质调查工作创造了有利条件。

结束语

由此可见, 在水工环地质调查工作中, 反射地质法技术的应用, 不仅使得水工环地质调查工作的质量得到进一步的提高, 还有利于对信息数据的采集, 从而满足当前社会发展的相关要求。然而, 反射地震法在实际应用的过程中, 由于受到各方面因素的影响, 其中还存在着许多的问题, 因此我们就需要采用相应的技术手段进行优化处理, 提高水工环地质调查的工作质量和效益。

参考文献

[1]张人权, 梁杏, 靳孟贵, 周爱国, 孙蓉琳.当代水文地质学发展趋势与对策[J].水文地质工程地质, 2005 (1) .

对井间地震反射波的分析第2篇

对井间地震反射波的分析

井间地震反射波成像资料可以对井间地层和构造进行精细描述.对井间地震反射波的性质进行了讨论和分析.给出了反射波的基本性质,讨论了反射波系数与入射角的关系;分析了井间地震反射波的特点,反射波大都产生在检波器附近的.深度范围,离震源和检波器越远反射能量越弱;讨论了大角度反射现象和大角度反射能量强的原因;利用实际资料对井间反射波的性质进行了分析,提出依据地层速度结构和井间地震观测方式来确定资料中的反射是大角度反射还是广角反射;利用模拟记录对广角反射现象进行了分析,得出波阻抗差为正值时,在临界角处产生广角反射且反射波极性发生翻转的结论;探讨了井间地震反射波振幅与频率等属性随入射角改变而变化的一般规律;提出对于广角反射造成的振幅、频率、相位畸变,可以采用有限角度叠加方法予以消除.实际资料处理证明采用此方法改善了叠加效果,提高了井间地震反射成像资料的信噪比和分辨率.

作者：何惺华 He Xinghua 作者单位：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院,山东东营,257022刊名：石油物探 ISTIC PKU英文刊名：GEOPHYSICAL PROSPECTING FOR PETROLEUM年，卷(期)：200645(5)分类号：P631.4关键词：井间地震反射波广角反射有限角度叠加成像

谈水工环地质调查反射地震法技术第3篇

1 反射地震法阐释

1.1 含义

反射地震法技术简单的说就是相关人员借助地震放射波对地质情况进行调查, 之后对所获得地震信息进行处理, 以此来得到为工程项目的开展提供准确的数据信息。因为此种技术适用性以及实用性都非常强, 由此得到了水工环地质调查人员的青睐。反射地震法技术的应用需要将设备仪器配备齐全, 其中比较重要的设备有震源、记录系统等。这些设备各有各的功能, 缺一不可, 比如记录系统主要是负责记录所采集的信息。为了能够得到最准确的地震信息数据, 在应该此种技术方法之前, 有关人员务必对配套设施性能进行检查, 保证每个设备性能完好, 不会影响最终的数据信息。

1.2 工作原理

此种技术方法借助地震反射波, 对水工环地质中地震信息进行有效采集。地震波传播期间, 假设有障碍物阻碍地震波, 则地震波就会出现反射波。相关人员对反射波进行分析, 就可以对相关的地质障碍物有所了解, 进而了解整个地质情况, 为工程项目施工提供数据参考。水工环地质调查过程中, 会对地质病害有所了解, 这样工程项目施工时就会预先采取应急对策, 从而确保工程项目顺利竣工。反射地震法技术借助的地震波反射的原理, 看似简单, 而实际上, 地震波传播并不单一, 十分复杂, 因此要想取得最佳的效果, 检波器性能必须要有所保证, 这样才能保证数据信息采集万无一失。

2 TGP地质超前预报系统

早期人们对主要是针对地震波运动学特性进行研究。研究者发现, 地震波无论是在时间上, 还是在空间上, 地震波都能够明显的展现出运动学特征。但是这一研究并不能满足现实的需求, 因为研究学者对地震波展开了更为深入的研究。工程项目中所利用的地震波其传统的环境是三维环境, 其与平面空间环境有很大不同, 更加的复杂, 再加之, 内地震波无论是在接收方面, 还是在激发侧线方面, 几乎都是垂直方向, 也有可能是大角度相交, 这严重影响了工作人员获得大长度、大面积的信息, 因此要想充分的利用反射地震法技术来对水工环地质进行调查研究, 必须要解决这一问题。针对此种情形, 单一模态地震波显然无法胜任预报工作, 基于此, TGP地质超前预报系统出现, 该系统提升了地震波的采集信息的功能, 工作人员完全可以借助多波列震来进行信息数据的采集。

TGP隧道地质超前预报系统包括仪器设备和处理软件两大部分。其中仪器设备有TGP型仪器主机、接收传感器、孔中定位安装工具和电缆等。其处理软件由地震波数据输入与编排、空间坐标建立、能量均衡、干扰波分析与去除、触发时差校正、谱分析、纵横波分离、岩体速度参数计算、回波提取与偏移图、有效波分析与衰减参数计算、极化波处理与构造产状图、综合分析与绘制成果图等模块组成。

工程应用中, TGP型隧道地质预报系统对于500多米距离的构造面具有清楚的地震反射波信息, 说明仪器系统具有足够的信噪比。实际工作中考虑预报距离和分辨精度两方面要求, 预报距离一般采用150米至200米。TGP型隧道地质预报系统具有登记全部测长距离内地质构造信息的功能, 利用逐次递进的位置相关分析, 和源生成果对比等处理功能, 有利于去伪存真和排除异常, 提高预报成果的质量。与国外同类仪器对比整体上具有国际先进水平, 可替代进口产品。具体评审意见如下:

TGP12是集信号放大, 模数转换, 数据采集、存储和控制为一体的密封防水防震的物探设备;优于利用微机装配式结构的仪器, TGP12适合在恶劣的隧道环境中使用。

TGP12的三分量速度型检波器具有高灵敏度, 指向性强和较宽的频带响应等特点, 因而拾取的地震波信号具有高的质量品质。TGP12孔中接收检波器采用黄油耦合, 方便、经济、快捷。优于在钻孔中需要锚固异型钢导管的方式。2米长的钢导管难于携带、运输, 价格昂贵, 一次性使用, 费事费工费财。

TGP12的地震波采集触发是开路触发方式, 即信号线在雷管引爆炸药的同时被炸断, 信号线同时开路触发仪器采集, 仪器采集无延时差, 保证定位的准确性。超前预报仪器若采用起爆器电脉冲同时触发电雷管和触发主机采集的方案, 由于电雷管起爆的延时时间难于做到一致, 因此会造成仪器采集的走时误差, 这种触发方式在我国的地震波勘探规程中明确规定不宜使用, 更何况隧道岩体的速度比覆盖层介质的速度高出几倍以上, 以岩体波速4500m/s--5500m/s为例计算, 每一毫秒误差会造成2-3m的预报距离误差, 一般瞬发电雷管的延时误差不止一毫秒, 因此由20多次激发的平均线计算隧道岩体速度, 和利用存在误差的时间计算距离, 两次误差的乘积造成的误差不容忽视。

3 结论

综上所述, 可知对水工环地质调查反射地震法技术进行研究十分重要。这主要是因为作为现今普遍应用的水工环地质调查方法, 反射地震法值得研究的方面还有很多。此种技术的应用使得水工环地质调查信息采集更加的方便、准确, 这对我国水工环地质调查事业的发展有着积极的作用, 同时也能够促进工程事业的发展。尽管目前的反射地震法技术还不完善, 但是其足以满足我国目前的水工环地质调查的要求, 有关人员加紧研究, 其也一定能够满足未来地质调查事业的需求。

摘要：反射地震法技术是水工环调查中普遍应用的一种技术, 该技术既具有很强的使用性, 同时还有广泛的适应性。该技术的出现使得我国水工环地质调查水平有了显著的提高。但是单纯的就反射地震法技术而言, 还有很多不足之处, 严重阻碍了水工环地质调查工作的进一步发展。首先对反射地震法的含义以及工作原理进行介绍;其次对水工环地质调查反射地震法技术进行了研究, 希望能够有所帮助。

关键词：水工环,地质调查,反射地震法

参考文献

[1]杨宝俊, 唐建人, 李勤学等.松辽盆地深部反射地震探查[J].地球物理学进展, 2001 (4) .

[2]宋海斌, 董崇志, 陈林, 宋洋.用反射地震方法研究物理海洋-地震海洋学简介[J].地球物理学进展, 2008 (4) .

反射地震法第4篇

随着国民经济的快速发展,对市区活断层的勘查正在各大中城市中逐步开展.作为一种主要手段,地震勘查能够查明基岩埋深,根据基岩断层向第四系地层内部的延伸可研究断层的活动性.在城市中进行地震勘查,无论是随机干扰,还是规则干扰,都十分强烈,通过对各种干扰进行分析,从中找出相应的对策;通过采用适合的.数据采集方法和更有效的数据处理方法,能够有效地压制干扰,提高地震记录的信噪比.

作者：柴铭涛高景华 CHAI Ming-tao GAO Jing-hua 作者单位：柴铭涛,CHAI Ming-tao(中国地质大学,北京,100083;中国地质科学院,地球物理地球化学勘查研究所,河北,廊坊,065000)

高景华,GAO Jing-hua(中国地质科学院,地球物理地球化学勘查研究所,河北,廊坊,065000)

反射地震法第5篇

在石油和煤田地质勘探中,地震反射波法得到广泛应用,技术已非常成熟,近十年来,该方法也已逐步进入工程勘探领域,主要用于勘察基岩面,寻找地下构造,确定岩土的地球物理性质,发现断裂或破碎带等不良地质体等。基于勘探目标较浅之原故,遂称之为浅层地震反射法[1]。

浅层地震反射法勘探成果的优劣主要取决于野外数据采集的质量和室内数据处理的水平,也和资料解释的水平及经验息息相关,其中观测系统的设计对获取可靠的浅层地震数据非常重要,而一个合理的处理流程又可帮助我们得到理想的地震成果剖面[2]。由于浅层地震反射法(简称浅反地震)的工期往往较短、成本费用较低,因此,在保证资料品质的前提下,合理选择高效的观测方式便成为野外数据采集阶段提高功效、节约成本的主要手段。考虑到浅反地震常在复杂地表条件下施工,且常采用锤击震源,致使激发较排列搬家来得更容易这一事实,本文尝试将折射波勘探方法中常用的相遇观测系统应用于浅反地震法,提出了浅反地震中的固定单元排列观测系统法。由于该观测系统与常规反射地震采集时所采用的单边或双边追逐观测系统所获得的数据在空间展布关系上大相径庭,覆盖次数也可能出现非均一现象,同时,成果显示基准面最好采用原始地形面等原因,常规的资料处理系统已不能适应此种采集方法的要求,因此,为配合本方法的顺利实施,需要有针对性地开发出相应的资料处理系统。本文旨在介绍这种固定单元排列浅反地震法和在此基础上自主研发的特定地震资料处理系统。

1 数据采集方法

地震反射波勘探方法是采用人工震源激发,使震源附近质点产生振动,在地下介质中相邻质点间振动的传递便形成地震波,在其传播过程中,当遇到弹性介质分界面时,便会产生反射。人们通过接收和利用反射波的强度、频谱、相位、波长以及反射波的传播时间与空间的关系即可推断弹性分界面的形态及其上下介质的弹性差异程度,从而广泛解决相关的地质问题,这是地震反射波勘探方法的基本原理之所在[3]。

固定单元排列地震反射法的基本原理与常规地震反射法完全相同,不同之处主要在于所采用的观测系统和具体滚动实施两个方面。

1.1 观测系统

常规二维地震反射波法多采用单边或双边接收多次覆盖观测系统,根据综合平面图表示方法,分别表示为图1和图2。在图1中,激发点始终被置于排列的一侧,而排列始终在激发点的另一侧,因而称之为单边系统。例如,对于激发点O2,偏移距为零(可根据需要选择非零偏),其对应的接收段为O2~O8,从O2到O8点之间的激发和接收位置的几何关系便构成一个完整的排列单元,O2到O8点之间的距离被称为排列长度;而在图2中,激发点始终被置于排列的中间,而排列始终在激发点的两侧,所以称之为双边系统。例如,对于激发点O8,偏移距为零(同样可根据需要选择非零偏),其对应的接收段为O2~O14,同理,从O2到O14点之间的激发和接收位置的几何关系构成一个完整的排列单元,称O2到O14点之间的距离为排列长度。

与单边或双边接收多次覆盖观测系统不同,固定单元排列接收多次覆盖观测系统是由单边和多变系统混合组成,对于一个排列单元,接收始终在一个固定的单元排列内进行,激发点从单元排列的一端逐步移向另一端。图3是一个典型的固定单元排列接收多次覆盖观测系统。以单元排列O1~O7为例,对于从O1到O7点之间的所有激发点,接收都是在该排列单元内完成的。这种观测系统类似于折射波勘探方法中的多重追逐相遇观测系统,只不过此时需要考虑采集的对象是反射波、而非折射波,因而,相应的采集参数(如偏移距、排列长度等)会有所区别。此外,为实现多次覆盖,此时在一个单元排列内部所布置的激发点将比折射波多重追逐相遇观测系统的要密集得多。

由图1到图3可以看出,三种观测系统具有明显的差异,导致野外滚动实施的具体方案将不尽相同,由此所带来的数据处理方法、需要考虑的因素及各自的优缺点等也将发生或多或少的变化。

1.2 滚动实施

对于传统的单边或双边多次覆盖观测系统,检波点随激发点的移动而移动,一般地,在一根大线内,检波点随激发点的移动是通过转换开关来实现的,当一根大线内的激发工作完成后,则该大线连同其所属的检波器就得向前搬家。这在地表地形不太复杂时,不失为一种很好的滚动实施方案,而且在测线上,从第n(n为覆盖次数)炮开始便可一直获得满覆盖CDP资料,覆盖次数n可通过公式(1)计算。

式中:N为一个单元排列内的接收道数;d为炮点间距与道间距之比,取整数;S为常数,对于单边和双边观测系统,分别为1和2。

然而,对于工程地震勘探,地表地形条件往往很复杂,施工小组的人员数量一般也比较有限,而且,往往采用锤击激发,激发工作相对容易。此时,可考虑采用固定单元排列接收多次覆盖观测系统,即先将一个排列单元布置好,然后在该固定排列单元上只移动激发点进行激发,待固定排列单元上的激发工作完成后,再向前移动二分之一个排列单元,与前一排列的后半部分构成新的排列单元,滚动实施。

下面以48道为例来展示固定单元排列接收多次覆盖观测常用的三种滚动实施方案。

1.2.1 方案一:前半排列逐道激发

如图4中的(a)图所示,首先在第一个排列单元接收点1~24道对应位置处逐道激发,排列内48个检波器全部接收,共激发24炮,然后将1~24道(一般为4根大线)搬家到第一个排列单元的第48道后与第一个排列单元的原25~48道构成第二个排列单元,再按前排列单元同样方式进行激发,依次类推。

由该方案得到的各排列单元的覆盖次数及最终合成的覆盖次数曲线示于图4中的(b)图,从中可以看出,尽管各排列单元内的覆盖次数曲线呈‘梯形’状,但合成后可以获得均匀的综合覆盖次数。在整条测线上,于1~N/4道区间内,覆盖次数呈现出线性递增关系,其后,获得满覆盖次数n为:

1.2.2 方案二:整个排列隔道激发

该方案的实施情况表示于图5中的(a)图。首先在第一个排列单元接收点1~47道对应位置处隔道激发,并在第48道处也进行激发(若无需同时考虑折射问题,可以不做),同样,排列内48个检波器全部接收,共激发25炮,然后按方案一相同方式搬家构成第二个排列单元,再按前排列单元同样方式进行激发,依次类推。

图5中的(b)图展示了该方案得到的各排列单元的覆盖次数及最终合成的覆盖次数曲线,可见,各排列单元内的覆盖次数曲线呈‘三角形’状,合成后亦可获得均匀的综合覆盖次数。在整条测线上,于1~N/2道区间内,覆盖次数呈现出线性递增关系,其后,获得满覆盖次数n为:

1.2.3 方案三:整个排列逐道激发

该方案的实施与方案一类同,只是在排列单元上的所有道处都进行激发。其实施方法和相应的覆盖次数曲线分别表示于图6中的(a)图和(b)图。比较图5中的(b)图和图6中的(b)图可以看出,二者有惊人的相似之处,只是满覆盖次数n不同而已,此时n为:

在实际工作中,对于反射波勘探而言,以上三种方案都是切实可行的,但比较起来,各有特点。如:方案一的优点是排列延长段短、震源信号触发线短、效率最高,缺点是无法同时考虑反射波和折射波勘探;方案二的优点是以基本与方案一相当的工作量,同时完成了反射波和折射波勘探、效率较高,缺点是排列延长段长、震源信号触发线长;方案三的优点是覆盖次数高、亦可同时完成反射波和折射波勘探,缺点与方案二相同,且相对而言,效率是最低的。因此,只有在资料信噪比低,对覆盖次数要求高的时候才考虑采用方案三。

2 数据处理

仅就采用固定单元排列观测系统所采集到的数据而言,它们与常规单边或双边接收多次覆盖观测系统所采集到的数据在数据处理时只是在抽取CDP道集方面不同,其它处理环节完全相同。遗憾的是,目前的反射波资料处理系统无法定义这种观测系统,因而无法抽取CDP道集,后续处理工作便无从谈起。为配合这种新的观测方案的实施,就必须编制与之配套的反射波资料处理系统。

此外,目前使用的常规反射波资料处理系统未考虑浅层反射因素,如:①目的层浅,动静校正误差大;②线性干扰波严重,原始资料信噪比低;③常规处理系统处理出的成果剖面全部以基准面为时间零线显示,在地表地形复杂的地区从事浅反地震工作,这或许是致命的,因为此时根本无法定义合适的基准面,此外,对多种物探成果的综合解释也不方便。

新的反射波资料处理系统不仅能灵活应对由这种新的观测系统所采集到的地震数据,同时,还针对上述问题进行了精心处理。例如:针对静校正误差问题,采用了波动方程波场延拓方法,以精确的射线路径将原始记录延拓到唯一基准面(取测线段上的最大高程);针对动校误差问题,采用了畸变控制或近乎无畸变动校方法;针对强线性干扰问题,采用了t-x域线性去噪技术,取得了很好的效果;最后,将水平基准面上处理出的成果剖面(深度偏移剖面)以相同速度场反向延拓到实际地形线上,获得既可直观反映地下地质情况,又可很方便地与其它物探成果(如高密度电法反演剖面)进行综合解释的带地形显示的成果剖面。所有这些,无不体现本处理系统的优势和特色。

新的反射波资料处理系统同时兼顾了常规观测系统的需要,可以处理由常规观测系统采集到的反射地震数据。

反射波地震数据的处理过程主要包括预处理、静校正、抽道集、速度分析、水平叠加、叠后偏移等,最终得到偏移剖面[4]。图7给出了新编处理系统的专门处理流程。

3 应用实例

地震反射层位的解释主要依据地震剖面的反射波组特征,高密度电法则通过地层视电阻率差异来划分地层及判别断层。地震剖面中同相轴出现错断或分叉情况,通常被视为判断破碎带或断层的依据;高密度反演剖面中通常以低阻带作为判断破碎带或断层的依据[5]。

固定单元排列观测系统及其配套的资料处理系统在西气东输中缅油气管道缅甸境内段以及泰安―青岛―威海输气管道工程山东淄博段的几条隧道勘查中都得到了很好的应用效果。图8是山东某隧道一条物探测线的高密度电法反演剖面,图9是此测线的波动方程深度偏移剖面,二者无论在岩层产状还是断裂带方面,都具有良好的对应关系,而且在处理后的成果地震剖面上,岩层产状更直观,断裂更清晰,分辨率更高,揭示深度更大。

4 结论

采用固定单元排列法得到的浅层地震反射剖面与高密度电法反演剖面有良好的对应关系,说明此观测系统及其相应的资料处理系统是切实可行的。实践表明,固定单元排列浅层地震反射波法是一种能有效提高野外工作效率,并能得到较高信噪比的方法;通过该方法获得的成果剖面是带地形、垂向按深度显示的深度偏移剖面,能够更直观地分析地下地质情况,并为多种物探成果的综合解释提供极大的便利;此外,通过选择合适的滚动实施方案,可以一次性完成反射波和折射波勘探,进一步提高勘探工效。

摘要：针对浅层地震反射,本文提出了一种固定单元排列的观测系统,与常规的单边和双边接收多次覆盖观测系统进行了对比,设计了固定单元排列的三种滚动方式,分别介绍了这三种方式的具体实施方案以及优缺点。并在此基础上,对相应的资料处理方法进行了研究,提出了资料处理流程,编制了特定的地震资料处理系统。结合一个工程实例,介绍了这种固定单元排列观测系统及特定地震资料处理系统在实际应用中取得的效果。

关键词：浅层地震反射,固定单元排列,特定地震资料处理系统,地震深度剖面

参考文献

[1]周竹生,蒋婵君,郭有刚.浅层地震反射波法在隧道工程勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2008,5(5):516～518.

[2]李鹏,王山山.浅层地震反射方法在工程物探中的应用[J].物探化探计算技术,2004,26(3):227～230.

[3]陆基孟主编.地震勘探原理[M].北京:石油大学出版,2001.

[4]牟永光主编.地震勘探资料数字处理方法[M].北京:石油工业出版社,1981.

反射地震法第6篇

目前井下物探的超前探测方法主要有探地雷达、电法超前、地震反射法等。其中地震反射法能够解决井下长距离的超前预测预报问题, 得到了广泛的应用。地震反射法主要有TVSP法、HSP法、TSP法、TRT法、TST法、陆地声纳法、TGP法[1]。中煤科工集团重庆研究院针对煤矿特殊环境, 于2007年研制出了DTC-150防爆地质超前探测仪, 成功解决了不少煤矿地质超前预测预报问题。但是在近几年的工程应用过程中发现该探测仪的一些问题: (1) 煤岩有效地震波信号的频率范围不清; (2) 多炮单收存在安全隐患及无法校准采样触发时差; (3) 数据采集系统本底噪声较大; (4) 采集数据中存在干扰波等。这些问题导致解释成果存在较大的误差, 从而影响了它的井下大面积推广应用。因此, 有必要研制新型矿井多波多分量地震反射法观测系统。

1 煤岩有效地震波信号频率特性

新型矿井多波多分量地震反射法观测系统将采集到的人工激发小药量震源产生的地震纵波和横波的三分量数据作为计算煤岩力学参数的依据, 根据不良地质体与围岩的物性差异定位出其具体位置[2]。但是由于小药量震源的复杂性及煤岩的各异向性, 使得地震波信号具有随时间作随机变化的特性[3];又因为对煤岩有效地震波信号频率范围没有清醒的认识, 在后期利用带通滤波器进行数据处理时无法有效抑制噪声信号, 导致解释成果存在一定的误差。

煤岩有效地震波信号分为直达波和掘进面前方的反射波, 通过对DCT-150防爆地质超前探测仪大量预报资料 (基本包含了沉积岩、岩浆岩、变质岩及第三系岩体的岩性) 的分析可知, 在震源距离不同的情况下, 震源越近, 有效波含有的高频成分越多, 反之则高频成分少;在炸药量不同的情况下, 地震波的振幅与炸药量成正比, 主频与炸药量成反比;在介质不同的情况下, 土层中地震波的主频为100～300 Hz, 松软煤岩中地震波的主频为200～800 Hz, 破碎硬岩中地震波的主频为700～1 100 Hz, 完整坚固的硬岩中地震波的主频为1 000～1 600 Hz。

图1为霍州煤电集团干河矿粉砂岩夹煤层的纵、横波主频, 其中纵波主频为780 Hz, 横波主频为247 Hz。

2 新型多波多分量地震反射法观测系统布设方式

由于掘进面前方的地质体性质体现在反射波信号中, 但是在接收到的信号中不但包含掘进面前方的反射波, 还包含直达波、掘进面后方和侧壁的反射波以及其它噪声信号;另外, DTC-150防爆地质超前探测仪采用多炮单收体制, 采用电脉冲触发方式采集地震数据, 由于瞬发雷管存在不同延迟, 所以无法校准采样时差, 而且根据《煤炭安全规程》规定, 瓦斯矿井中的爆破作业必须遵循“一炮三检制”, 故采用DTC-150防爆地质超前探测仪探测一个工作面不仅时间较长, 且存在安全隐患。因此, 必须设计一种能够将有效反射信号从混有其它干扰信号的波场中分离出来, 且能够大幅减少放炮次数和校准采样时差的系统或仪器[4]。

新型多波多分量地震反射法观测系统采用一炮多收制, 采集一个工作面的地震数据只需要两炮, 大幅减少了放炮次数和工作量, 降低了安全隐患;同时其采用炸断回路触发方式, 使采样时差能够得到校准。

一般地震反射波勘探布设方式可分为两种: (1) 震源置于掘进面近端, 采用一炮多收制, 如图2所示; (2) 震源置于掘进面远端, 采用一炮多收制, 如图3所示[5,6]。

这两种布设方式的对比如表1所示。从表1可看出, 有效的布设方式是方式2, 这是因为方式2中掘进面前方的反射波性质与其它干扰波的性质不同。所以新型多波多分量地震反射法观测系统的布设方式采用方式2[8]。

通过对新型多波多分量地震反射法观测系统的优化设计, 大幅减少了放炮次数, 降低了安全隐患, 减少了工作量。

3 高速高精度多通道数据采集模块的设计

由于要分辨的地质体性质完全体现在反射波信号中, 在震源较弱的情况下, 有用的反射波信号幅度较小, 而且信号的带宽较宽, 需要同时采集12个传感器的数据。因此, 要求对地震信号进行高速高精度采集。

根据矿井巷道的实际工作环境和新型多波多分量地震反射法勘探的需求, 设计了高速高精度多通道数据采集模块, 其电路如图4所示。

从图4可看出, 该数据采集模块由CPU主控模块、FPGA高速数据采集模块 (包含高精度信号调理及AD模块) 、液晶模块等组成。

通过选用超低噪声的AD元件、电源芯片和更加精确的电路设计, 高速高精度多通道数据采集模块的本底噪声指标小于1 μV, 与DTC-150防爆地质超前探测仪1 mV的本底噪声相比, 该数据采集模块的信噪比得到了极大提高。

4 地震勘探中干扰波分析及处理

采集到的地震波数据中存在的干扰波严重影响数据质量, 最终造成成果解释困难。在地震反射法勘探中, 除直达波和掘进面前方的反射波是有效波之外, 折射波、面波等都是干扰波。通过对DTC-150防爆地质超前探测仪工程实例的大量数据分析可知, 在采集到的地震波数据中对后期成果解释影响较大的是掘进面绕射回波和放炮形成的声波[9,10,11,12]。

4.1 掘进面绕射回波干扰

在如图5所示的多炮单收地震反射法勘探中, 存在掘进面绕射回波与另外两种波的重叠: (1) 掘进面绕射回波和直达波在一定时间范围内存在重叠; (2) 掘进面绕射回波和其前方的反射波在一定时间范围内存在重叠[13]。

在多炮单收反射法地震勘探中, 假设纵波波速为vp, 横波波速为vs, vp/vs=1.73, 第一炮与接收传感器的距离为50 m。要使绕射回波与直达波不重叠, 第一炮与掘进面的距离x必须满足式 (1) :

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根据DTC-150防爆地质超前探测仪的现场工艺, 第一炮与掘进面的距离为3 m。图6为塔山矿某掘进面绕射回波在地震波记录中的形态及其偏移。从图6可看出绕射回波较大, 所以应当增大第一炮与掘进面的距离。

由于新型多波多分量地震反射法观测系统采用如图3所示的一炮多收制, 有效避免了掘进面绕射回波与直达波的重叠。而对于掘进面绕射回波与前方反射波的重叠, 目前的技术还不能将二者分离, 由此形成的解释盲区一般在掘进面前方20 m范围内。从图6可看出, 该绕射回波同相轴清晰, 说明该掘进面绕射回波较强。

针对掘进面绕射回波的干扰, 新型多波多分量地震反射法观测系统采取的处理措施:根据上次预报成果确定下一次预报的测量布置, 将上一次后20 m的预报成果与本次前20 m的预报成果作对比, 以克服掘进面回波造成的解释盲区。

4.2 放炮形成的声波干扰

由于地震波勘探采用小药量炸药作为震源, 炮孔释放到巷道中的声波被检波器接收, 形成了预报记录中的巷道声波干扰, 地震记录中巷道声波被当作有效波参与数据处理, 形成预报成果中的假象[14,15]。假设巷道声波到达检波器的时间为t, 接收检波器与炮孔的距离为x0, 则有

undefined

式中:v0为声波的视速度, 其值约为340 m/s。

以现在常用的最小炮检距 (15～20 m) 计算, 巷道声波到达的最小时间为44～60 ms, 也就是说, 在该时间以后的有效反射波都会受到巷道声波的干扰。

假设有效记录长度为44～60 ms, 围岩的纵波波速为5 000 m/s, 横波波速为3 000 m/s。此时不同地震波有效记录长度预报距离如表2所示。

从表2可看出, 增大最小炮检距可以增加地震波有效记录长度, 从而提高双参数预报距离。

图7为淮北矿业集团青东矿巷道声波形态及其偏移, 其中图7 (a) 为该工作面巷道声波在地震记录中的形态, 图7 (b) 为未剔除巷道声波干扰的偏移, 图7 (c) 为剔除巷道声波干扰的偏移。

从图7可看出, 巷道声波的同相轴在地震记录上呈直线和曲线分布, 直线是炮孔沿巷道壁传到检波器形成的, 而曲线是炮孔声波射到对面侧壁后产生的反射声波被检波器接收形成的, 炮孔声波的传播路线长度与接收点和炮孔的距离及隧道洞径有关, 所以呈曲线形态。剔除和未剔除巷道声波的偏移成果具有明显差别, 剔除巷道声波影响以后的偏移图像在近掘进面段得到加强, 图像清晰度得到改善, 有益于地质构造面的判释;而远离掘进面无偏移图像, 说明无地质构造面存在。

针对巷道声波干扰, 新型多波多分量地震反射法观测系统采取的处理措施: (1) 对于激发环节, 在每个炮孔中加入锚固剂, 并使炮孔充水, 尽量减少炮孔释放到巷道的声波; (2) 对于接收环节, 用高吸声材料堵住接收管后端, 以减少反射声波传入检波器; (3) 适当增大最小炮检距, 以提高有效数据记录长度; (4) 在数据处理软件中加入剔除巷道声波程序。

5 结语

反射地震法第7篇

20世纪70年代末到80年代初,由于横波震源及处理解释方法有了新的突破,横波地震勘探有了显著的进展[1]。80年代以来,国内外纵横波、槽波专家先后进行过多次陷落柱的地震探测试验,但均未取得理想的效果。董其成等人针对太原西山煤矿的陷落柱超前探测问题,根据工程多波地震勘探的思想,进行了大量的超声地震模型实验和数学模型计算,从方法和技术上进行了尝试,但没能达到实用的技术水平。随着海上转换波勘探的兴起,多波多分量地震技术(包括激发、接收、数据处理和解释)得到了很大的发展[2,7]。目前以转换波勘探技术为主的海上多波多分量地震已进入生产阶段。陆上多波多分量地震技术正在寻求新的突破。如果能把这种多波多分量地震技术应用于巷道掘进面前方中长距离范围内的陷落柱等地质异常体的探测,就可以解决煤矿生产中急需的中长距离超前探测问题。

1 地震反射波法探测陷落柱的可行性

1.1 陷落柱的形成和特征

陷落柱是指埋藏在煤系地层下部的可溶性岩体,在地下水的物理、化学作用下形成了大量的岩溶空洞,其上覆岩层、煤层受重力作用而塌陷。因为塌陷体的剖面形状似一柱状,故称“岩溶陷落柱”。陷落柱在形成过程中,是由下而上逐渐垮落的,内部空间多为比周围岩层时代较新的岩块或第四纪的沉积物所充填,在层序上有时有一定的顺序,但多由一些杂乱无章的碎岩块和不同性质的胶结物组成。这些充填物大小不一,棱角明显,形状不规则,分布杂乱无章,并为黏土充填胶结[3]。陷落柱与煤层的接触边界两侧存在明显的密度和速度差异,这为地震反射法探测陷落柱提供了物性前提。

1.2 井下多波多分量地震反射法

多波多分量地震,有人称为全波地震,是指用纵/横波震源激发,利用三分量检波器记录地震纵波、横波/转换波,从而使采集的地震数据信息更加丰富,为地质构造的成像、裂隙、破碎带和陷落柱的确定、储层岩性的解释等提供特定的信息。井下多分量测量通常是以2个水平方向和1个垂直方向进行3个分量测量,三分量测量记录了纵波(P)和横波(S),其代表了地震学中体波的全部分量。多分量地震更易识别地下一些细微的成岩变化,确定地下一些小的或机理上不适宜的与裂缝性岩石有关区带。有的时候,单一的孔隙结构是能够区分的,这就类似于裂缝性岩石和非裂缝性岩石的区分。

井下多分量反射地震方法,采用与国内“负视速度法”或国外TSP方法[4,5,6]相似的观测方式,在巷道侧帮打孔布置检波器和震源点,检波器和震源点在平行巷道走向的1条直线上。检波器和震源点埋入到巷道侧帮煤岩体中1~1.5 m,这样能有效地避免了面波和巷道驻波的干扰,提高了信噪比。观测时在震源点用小药量激发产生地震波。地震波在煤岩中以球面波形式传播,当遇到岩石物性界面(即波阻抗差异界面,例如陷落柱等构造)时,一部分地震信号反射回来,一部分信号折射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的三分量地震检波器接收。由测得的从震源点直接到达检波器的纵波传播时间换算出地震波的传播速度vP:

式中:X1为爆破孔与传感器的距离,m;T1为直达纵波的传播时间,s。

由地震波的传播速度就可以通过测得的反射波传播的时间推导出反射面与检波器的距离以及与巷道掘进面的距离,即:

式中:T2为反射波的传播时间,s;X2为爆破孔与反射面的距离,m;X3为传感器与反射面的距离,m。

把x,y,z 3个方向的反射波分离成P波、SV波、SH波,在资料处理中对P波和S波作分裂波场归位处理,从而获得反映精细构造的横波剖面以及常规的纵波剖面。资料处理采用深度偏移成像方法,在偏移成像之前进行二维Radon变换,利用视速度的差异,提取不同角度的“反射面”,消除隧道走向近乎平行的反射界面,见图1、图2。

2 应用实例

潞安常村矿S3采区的S3-5综放工作面S3-5运输巷北接S3回风下山,南至工作面切眼,设计长度1 840 m,向东200 m为S3-4上分层工作面(正回采),西边现未布置采掘工程。

为了在S3-5运输巷掘进过程中,保障巷道掘进的安全和减少无效掘进,采用了井下地震反射法进行超前探测,以查明S3-5运输巷掘进面前方的断裂、破碎带、陷落柱等地质异常体的规模、位置及其含水性等情况。

2.1 探测结果

从探测结果分析,在距检波器大约55.8~87.5 m(掘进面前方1~31.7 m)内反射面较多,岩体破碎,推测为陷落柱影响区,见图3、图4。

2.2 揭露情况

潞安常村矿S3-5运输巷掘至距S3回风下山南帮388 m位置揭露一陷落柱,根据其周围的3个钻孔资料显示,该陷落柱附近3#煤层平均厚6.27 m,含夹矸1~2层、平均厚0.15 m。3#煤层直接顶为2.27 m的粉砂岩,老顶为6.03 m的中砂岩,直接底为2.82 m的细砂岩。该巷总的构造形态为单斜构造,倾向北,倾角约30°~40°,见图5。

3 结语

陷落柱与煤层的接触边界两侧存在明显的密度和速度差异,因此把多波多分量地震反射法引入到煤矿井下探测陷落柱就成为了可能。多波多分量地震反射法具有采集的数据信息量丰富的特点,在巷道受限空间内探测陷落柱就可以收集到足够丰富的信息,达到了实用的技术水平。从实例的揭露情况验证对比来看,利用井下多波多分量地震反射波法超前探测巷道掘进面前方的陷落柱比较准确可靠,是一种实用的物探方法,能够解决煤矿井下生产急需的超前探测问题。

参考文献

[1]徐丽萍,杨勤勇.多波多分量地震技术发展与展望[J].勘探地球物理进展,2002,25(3).

[2]吴小平,赵鸿儒.我国工程多波地震勘探研究与应用现状[J].地震学报,1996,18(2).

[3]刘重举.陷落柱的发育规律及探测技术[J].煤田地质与勘探,1997,25(5).

[4]赵永贵,刘浩,孙宇,等.隧道地质超前预报研究进展[J].地球物理学进展,2003,18(3).

[5]何振起,李海,梁彦忠.利用地震反射法进行隧道施工地质超前预报[J].铁道工程学报,2000(4).

[6]Amberg Measuring Technique Ltd.,Operation manual 19.61[R].Swiss:Amberg Measuring Technique Ltd.,2001.

反射地震法第8篇

近年来,浅层地震勘探在水文、工程、环境等领域的应用越来越多,所涉及的地质问题也越来越复杂[1~5],这为浅层地震勘探的发展提供了更大的应用平台,同时也对探测效果和精度提出了更高的要求。数据采集作为浅层地震勘探的首要环节,采集参数选取的是否合理,在很大程度上影响着地震数据采集的质量,而原始数据的质量好坏对于后续数据处理和解释都有决定性的影响。Hunter和Pullan[6]利用小偏移距试验定义了最佳观测窗口,从而可避免声波、面波的干扰; Wilson[7]也针对偏移距与探测深度之间的关系开展了有益的研究; 戴呈祥[8]从分辨率的角度出发,从理论上探讨了道间距、偏移距等采集参数的选取原则; 随后胡晓光[9]、张银松和雷宛等[10]在不同的实际浅层地震工作中也对采集参数的选取进行了论证。

目前,大多数采集参数的选取主要是依靠现场的地震勘探试验来确定,但这对试验场地的选取和试验人员的勘探经验要求较高。随着计算机技术的飞速发展,数值模拟自上世纪60年代以来得到了长足的进步,它具有模型描述方便、参数调整灵活、且无需特定材料及较少的人力要求等诸多特点[11],已成为解决地震波场正演问题的主要技术手段。为此,本论文将采用数值模拟的手段针对浅层地震数据采集环节中的相关问题开展研究,以期为理论指导实践提供一种途径,同时形成一些一般性结论,供实际工作参考。

1 浅层地震地质建模基础

1. 1 浅层地震勘探特征

浅层地震勘探主要用于解决“水、工、环”等领域中的地质问题。从探测深度来看,主要为近地表几米至上百米的深度范围; 从施工环境来看,主要包括工业区、工程区或人口稠密的城市等; 从研究对象来看,大多是对浅部层位 ( 基覆界面、软弱夹层等) 或小规模的地质构造 ( 小断层、溶洞等)的勘查; 从工作周期来看,由于工程建设的施工程序环环相扣,包含浅层地震勘探在内的工程勘察成果对后续施工的开展有很大的指导作用,这就要求浅层地震勘探要保质、高效的完成探测任务。为开展浅层地震数据采集的正演模拟研究,本文主要考虑以下三个方面的特征。

( 1) 速度特征

对于深部地震勘探而言, “低速带”是指地表以下未成岩的低速介质区,其厚度可从几米到近百米 ( 个别区域达到几百米)[12],由此可见,整个浅层地震的探测范围都可能在深部地震勘探的低速带区域内。加之从工程项目的钻孔和现场开挖的剖面来看,浅部地层岩性简单、受风化程度高、层位不标准,在沉积岩地区时常伴有软弱夹层。因此,相对于深部地震勘探而言, “速度低”、“速度差异小”、“速度倒转”等现象是浅层地震勘探的主要速度特征。

( 2) 震源特征

采用炸药震源工作时,地震波的主频高、频带宽。但是由于浅层地震勘探往往是在工业区 ( 如矿山等) 、工程区 ( 公路、大坝、边坡等) 或人口稠密的城市进行,需要充分考虑震源的破坏性和安全性。因此,浅层地震勘探多采用非炸药震源 ( 锤击、夯机等) 。其中,锤击震源由于操作便捷、成本低廉且能满足大多数探测深度的需求,已成为目前浅层地震勘探中采用最为广泛的一种激发方式。与炸药震源相比,锤击震源所激发的地震波主频较低 ( 约为60Hz) ,频带较窄[13]。

( 3) 排列特征

浅层地震勘探的工作区域容易受到地形、地表建筑设施的限制,因此接收道数一般较小,并多采用单边激发的方式。同时,浅层地震勘探大多采用锤击震源在地表激发和接收,为保护记录中的高频成分和接收浅、小目标体的反射波,常采用单个检波器和较小偏移距接收的工作方式。因此,浅层地震勘探主要以单边激发的小排列、高分辨率的工作方式为主。

1. 2 地质模型及正演参数

综上所述,根据浅层地震勘探特征,建立浅层地震地质模型以及选取各项正演参数如下: 1模型大小:最大深度100m ( 模拟锤击震源) ,水平距离视排列长度而定; 2震源子波及频率: 雷克子波,主频60 ~70Hz ( 模拟锤击震源) ; 3工作道数: 12道或24道( 与目前浅层地震仪一致) ; 4速度模型: 速度参数以模拟沉积岩地区为主。模拟软件选用Tesseral 2-D,该软件采用有限差分法,可实现声波方程、弹性波方程、粘弹性波方程等数值模拟,输出单炮记录、波场快照、自激自收剖面等,并排除了许多在波动方程数值解中固有的算法问题,大大减少了计算缺陷,同时采用基于人机交互的方式建立速度—深度模型,使得建模过程更直观,操作性更强。

2 不同采集参数的数值模拟研究

浅层地震反射波法是浅层地震勘探中最常用的方法,其目的是追踪层位并连续有效地获取地下构造信息,这就需要按照一定的规则来布置激发点和接收排列,这种激发点与接收排列的相互位置关系称为观测系统。在实际浅层地震勘探中,单边放炮的多次覆盖观测系统最为常见,见图1。

在图1的观测系统中,有N个检波器 ( S1~SN) 接收地震记录,称为N道接收 ( 国内常见浅层地震仪中,N = 12,24或48) ; ΔX为相邻两道检波器的间距,称为道间距; xmin为炮点到第一个检波点的距离,称为最小偏移距 ( 或最小炮检距) ;xmax为炮点到排列最后一个检波点的距离,称为最大偏移距 ( 或最大炮检距) 。不难看出,上述各项采集参数之间满足:

注: O 为炮点; S 为自由地表; R 为反射界面

2. 1 排列长度的选取

在式 ( 1) 中, ( N - 1) ·ΔX即为排列长度。一方面,“小排列”是浅层地震勘探的特征之一; 另一方面,排列长度在很大程度上决定了施工效率,即排列长度越大,施工效率越高。

建立如下四层层状地层模型一 ( 见图2) : 模型深度为100m,长度随观测系统变化而变化。模型一参数见表1。

由式 ( 1) 可知,排列长度与道间距和接收道数有关,采用弹性波方程对模型一进行数值模拟,得到不同排列长度的单炮记录,见图3。

图3 ( a) ~ ( d) 对应的排列长度依次为230m、115m、69m、55m,其中图3 ( a) 的道间距为10m,图3 ( b) 、( d) 的道间距为5m,图3 ( c) 的道间距为3m; 图3 ( a) ~ ( c) 采用24道接收,图3 ( d)采用12道接收。各单炮记录都反映出了模型一中R1、R2、R3反射界面的反射信息。图3 ( a) 由于排列长度较大,存在广角反射所带来的波形畸变的影响,从而导致地震波在主频范围内的相位变化较大,见图4 ( a) ,不利于后期动校正及水平叠加; 图3 ( b) 中,在远炮点地段出现转换横波,并随着炮检距的增大,转换横波越严重; 而相比之下,选用小排列 ( 图3 ( c) 、( d) ) 可在同相轴交错、转换横波、广角反射引起的相位变化等方面得到较好的改善,所得到的波场记录也更为清晰,见图4 ( b) 。

2. 2 最小偏移距的选取

针对上述模型一设置如下采集参数: 道间距3m,24道接收并固定排列长度。采用粘声波方程进行数值模拟,得到不同最小偏移距的单炮记录,见图5。

从图5中可看出,由于浅层地震探测深度较浅,相比之下,最小偏移距的大小对最浅层的反射界面( R1) 的反射波影响较大。最小偏移距越大 ( 如图5( d) ) ,入射角越大,波的旅行时间也越长,导致接收到R1界面的反射波相对滞后,与R2界面的反射波波形重叠。由此可见,对于浅层地震勘探而言,最小偏移距的选取主要取决于探测的第一目的层的深度。

建立如下两层层状地层模型二 ( 见图6) : 模型深度100m,长度随观测系统变化而变化。模型参数见表2。

图7是模型二的声波方程模拟单炮记录。其中,图7 ( a) 对应图6 ( a) 模型 ( 第一层厚度20m) ,图7 ( b) 、( c) 对应图6 ( b) 模型 ( 第一层厚度10m) ; 图7 ( a) 、( b) 的最小偏移距50m,图7 ( c) 的最小偏移距20m。从图中可看出,图7( a) 中反射界面的反射信息清晰,随着第一层目的层位的变浅,远炮点的反射信息质量变差,振幅衰减明显,相位畸变 ( 见图7 ( b) ) ; 在这种情况下,通过减小最小偏移距,可以改善远炮点的反射波质量 ( 见图7 ( c) ) 。这同样表明,最小偏移距的选取受最浅目的层深度的影响较大。在实际的浅层地震勘探中,浅层的反射信息往往是勘探工作的重点,加之浅层界面的波阻抗差异较小以及强背景噪声的干扰和其他不利因素的影响,最浅目的层的埋深深度对最小偏移距的影响程度将会更大。因此,在浅层地震勘探中不宜采用较大的最小偏移距。

2. 3 最佳窗口的选取

在地震勘探数据采集中形成的单炮记录正是在一定观测系统下,地震波接收时窗的反映。通过对采样起止时间的选取,可以调整时窗在记录时间方向上的位置和大小; 通过对采样率的选取,可以调整时窗在记录时间方向上的采样间隔; 通过对最小偏移距的选取,可以调整时窗在空间方向上的位置; 通过对接收道数的选取,可以调整时窗在空间方向上的大小; 通过对道间距的选取,可以调整时窗在空间方向上的采集精度。

对于时间方向上的参数而言,主要与地震仪器的相关设置有关; 对于空间方向上的参数而言,则主要与观测系统以及采集参数的选取有关。由此可见,对于仪器参数的设置以及各种采集参数的选取而言,归根结底都是对于接收时窗的选取。当以最佳时窗接收反射地震波时,可记录到高质量的反射信息,这正是地震勘探数据采集的主要目标和任务。由于浅层地震勘探和深部地震勘探在勘探目标、深度、地质条件等方面存在明显的不同,其最佳时窗的选取也不尽相同。

( 1) 接收窗口在时间方向上的选取

在浅层地震勘探中,地表以下的几米至十几米往往是勘探的重点,在此情况下,为保证接收到最浅目的层的反射信息,浅层地震勘探的起始记录时间一般不设置延时,即记录时间起点为0ms。浅层地震仪的每个地震道采样率一般有多种不同的选择,一经选定后,采样间隔乘以采样点数就等于记录长度。一般来说,采样间隔越小,对地震波形的记录精度就越高,相应的记录长度则越小; 而采样间隔越大,对地震波形的记录精度就越低,相应的记录长度则越大。而记录长度要求能够记录到震源激发的地震波在最深目的层产生的反射,并留有一定余量。

( 2) 接收窗口在空间方向上的选取

通过对上述不同采集参数的数值模拟,结合实际浅层地震勘探 ( 锤击震源) 来看。若接收时窗越远离炮点,就越容易在最浅目的层上形成广角反射,导致记录到的反射波波形畸变。因此,时窗应位于近炮点地段,即最小偏移距等于0 ~ 3个道间距为宜。若接收时窗较宽,不同界面的反射波形可能在远炮点地段相互交错,导致波形叠加。此外,即便是在最小偏移距为零的情况下,在远炮点地段依然有可能记录到广角反射引起的波形畸变。因此,时窗不宜过宽,即排列长度的选取不宜过大。同时,由于浅层目标体的尺寸较小,为了保证对其反射界面的充分采样,道间距的选取不宜过大,一般为1 ~ 3m。而当道间距选定时,排列长度就可决定接收道数的选取。

3 结论

通过对浅层地震勘探数据采集的模拟研究,取得了以下几方面认识,供同行借鉴。

( 1)“小排列”是浅层地震勘探的特点之一,更是高质量数据采集的重要保障。在实际工作中,应权衡效率和数据质量两个因素共同选定采集参数。

( 2) 对于浅层地震勘探而言,最佳时窗的选取主要是依据浅部目的层的最大入射角,即浅部目的层位埋深与最大偏移距的关系。最小偏移距过大,固然可以远离震源,从而更好避免声波、面波等各种干扰; 而排列长度过大,固然也可以有效地提高工作效率,但同样地都造成了最大偏移距的增大,不利于对浅层目的层的探测,甚至还可能丢失浅层目的层的反射信息。

摘要：数据采集是浅层地震勘探的首要环节,对后续数据处理和解释都有重大影响。本文在分析浅层地震勘探实际应用条件和方法技术特征的基础上,建立了浅层地震地质模型,并针对不同的采集参数进行了正演模拟研究,重点讨论了不同排列长度以及最小偏移距对单炮记录的影响,由此得出了浅层地震勘探最佳窗口选取的主要依据是浅部目的层的最大入射角,即浅部目的层层位埋深与最大偏移距的关系。正演模拟结果表明,“小排列”不仅是浅层地震勘探的特点,更是数据采集质量的有力保障。

边、曹台潜山储层地震反射特征研究第9篇

1 区域地质概况

边、曹台潜山位于渤海湾盆地辽河坳陷大民屯凹陷东北部的法哈牛潜山带。潜山地层由太古宇鞍山群变质岩组成, 后期受郯庐断裂影响使基底向西逆冲, 分别形成边台潜山带和曹台潜山带[3]。

深大断裂将潜山横向上分割成多个山头, 并进一步碎裂形成多个复杂断块。广泛发育的下第三系暗色泥岩提供优良的油源条件。早期断层对油气的运移起到通道作用, 晚期断层对油气造成封闭作用并控制潜山含油边界。外动力地质作用使潜山形成多种储集空间类型, 主要为裂缝和孔隙两大类, 以裂缝性储层为主。

2 储层特征

2.1 储层岩石类型

变质岩原生孔隙不发育, 但经过改造能形成裂缝等次生孔隙而成为储集岩。岩石力学实验结果表明, 裂缝发育与角闪石、黑云母等暗色矿物含量的多少有关。随着暗色矿物含量减少及石英、长石等浅色矿物含量的增加, 岩石裂缝密度增大, 孔隙度增大, 形成储层的潜力更大[4]。因此, 边、曹台潜山变质岩中储层岩石类型主要为浅色矿物含量较高的浅粒岩类、混合岩类以及片麻岩类。

2.2 储集空间

潜山储集空间分为孔隙型和裂隙型两大类。孔隙型分为变晶间孔、溶蚀孔隙、破碎粒间孔隙三类;缝隙型分为构造缝、溶解缝、张开的节理缝三类。其中构造裂缝、破碎粒间孔和溶蚀成因的孔、缝为该区主要的储集空间。

3 地震反射特征

3.1 储层精细标定

众所周知, 地震反射波中包含着地质体的多种信息, 地震反射波的不同响应往往对应地质体岩性、含油气性等参数的变化。标定中, 将完钻井的岩性数据和测井解释数据进行数字化处理, 加载到landmark软件中, 在合成记录的面板里显示。通过反射系数贡献值面板可以清楚的观察不同岩性段和储层所引起的反射系数异常, 及对反射同相轴的贡献程度, 从而更好的建立地质体与地震反射之间的联系。

3.2 地震反射特征

潜山内幕油藏认识目前是世界性的课题。本文依托辽河油田丰富的潜山油藏和高品质的地震资料, 对边、曹台潜山储层地震反射特征进行了探索研究。

3.2.1 潜山顶面地震反射波组特征

潜山岩性结构的不同造成地震剖面上反映出多样的波组反射特征。边台地区的北部潜山地层上覆火山岩。火山岩厚薄分布不均, 对下覆地层造成屏蔽, 使边台北部潜山顶部地层反射品质差, 呈亚平行、较差连续、中低频、弱振幅反射特征。而边台南部反射相对较清楚, 呈平行、较高连续、中低频、弱振幅反射特征。

曹台潜山南部构造上位于相对稳定的台阶, 潜山顶界地震反射稳定性好, 呈平行、连续、中低频、强振幅反射特征。北部构造活动强烈, 断裂发育规模大, 期次复杂, 潜山顶界反射品质相对较差, 呈亚平行、差连续、中高频、弱振幅反射特征。整体上潜山顶界地层易于识别、追踪。

3.2.2 潜山内部地震反射波组特征

地震资料显示潜山内部反射整体比较杂乱。边台潜山顶部以空白反射及弱反射为主, 下部反射同相轴层次增多, 连续性较差, 且伴随有变形、错断现象。曹台地区潜山内部主要呈亚连续、中高频、中振幅反射特征。以曹18井南部断层为界, 地震属性南、北差异较大, 南部反射层次杂乱, 北部含油区显示频率相对较低, 而潜山带东西反射特征基本一致。

3.3 油井产能与地震反射的关系

统计研究区内40口产能井, 将生产井段及产能资料标定到震剖面上, 建立产能大小与地震有无强反射的对应关系, 试图分析产能与地震反射的相关性。观察得出:

(1) 高产井30口, 有8口井在地震上无强反射;低产井10口, 有4口井在地震上无强反射。

反映出高产井在地震剖面上, 一般为强反射特征, 低产井在地震剖面上, 一般为弱反射或空白反射特征。该特征的资料吻合率为70%。

(2) 同相轴有错段、不连续或变形产量更高, 表明潜山内部断裂复杂, 储层裂缝发育。

4 部署效果

在综合地质研究基础之上, 通过潜山内幕岩性储层标定与地震反射特征研究, 对该区潜山油藏进行评价, 于2012年部署水平井10口, 目前已完钻8口导眼井, 油气显示率为100%。

依据高产井段的地震反射特征统计规律, 优选完钻井测井解释油层发育段, 指导部署水平井段, 取得较好效果。其中曹623H井, 曹625H井, 曹626H水平段均在同相轴有明显错段处, 单井最高日产油达28吨, 是同区块直井产量的3倍, 为该区顺利上报2600万吨新增探明石油地质储量提供了有力的依据。

5 结束语

通过研究得出以下几点认识:

(1) 不同岩石类型的潜山, 其储集含油性能不同。随着暗色矿物含量的减少, 浅色矿物含量的增加, 岩石形成裂缝潜力增加, 储层含油性变好。潜山储集空间分为孔隙型和缝隙型两大类, 以构造裂缝、破碎粒间孔和溶蚀成因的孔、缝为主。

(2) 裂缝发育程度及储层含油性的差异造成地震资料的不同响应特征。高产井段在地震剖面上一般为强反射特征, 低产井一般为弱反射或空白反射特征;同相轴有错段、不连续或变形现象, 储层裂缝发育, 产能高。