地震勘探技术发展展望（共9篇）
地震勘探技术发展展望 篇1
物探技术是一门应用性为主的学科, 不言而喻, 它的应用领域十分广泛。在地质找矿、军事工程、工程物探、工程质量检测等方面发挥着重大作用, 对于保障国对民经济稳定发展有着重大意义。在工程方面, 物探技术更是和工程如影随形, 在工程选址、工程质量检测方面, 都应用十分广泛。
在矿产资源勘查过程中, 我们首先需要对各种物探方法和仪器有着充分地了解, 再根据具体的工作目的选择合适的物探方法和仪器, 这样才能更好更准确地完成勘探任务, 因此各种物探方法的特点及适用范围以及所采用的物探仪器, 我们都要进行认真地比较研究。地震勘探作为一种主要的物探方法我们更要加以重视和研究。在实际工作中, 经验的积累对于工作的展开也是有很重要的指导意义, 所以, 要在掌握理论方法和仪器设备使用的基础上, 注重实践经验的积累。
1 地震勘探技术的发展历程
地震勘探技术随着现代相关技术的发展而不断发展, 取得的成就也进一步丰富。事物是运动发展的, 运动是绝对的。就像我们的宇宙, 时时刻刻都处于之中。随着中国的崛起强大, 国家对于科学技术的需求越来越高, 其中也包括地震勘探技术。
回顾地震勘探技术的发展历程, 地震勘探技术始终处于不断创新、飞速提高的过程之中。至今它已经形成了一个复杂、庞大而完整的科学体系。数学、物理、计算机以及地质学的各个分支都渗透到这个领域之中, 因此, 地震勘探变成了一门综合性的科学, 它的发展可以按如下时间进行划分。
30年代, 地震勘探技术第一次飞跃, 由折射地震法改进为反射法;50年代, 地震勘探技术第二次飞跃, 出现多次覆盖技术;60年代, 地震勘探技术第三次飞跃, 出现了数字地震仪及数字处理技术;70年代初期, 地震勘探技术第四次飞跃, 出现了偏移归位成像技术;70年代后期, 地震勘探技术第五次飞跃, 出现了三维地震勘探技术;90年代, 地震勘探技术第六次飞跃, 出现了高分辨率与三维地震结合。
2 地震勘探仪器的发展
地震勘探仪器主要是记录地震波, 按地震波的记录方式, 地震勘探仪器的发展已经历了6代。
第一代是电子管地震仪, 一般称模拟光点记录地震勘探仪。这代地震仪大多数由电子管制成。由于光点感光方式的限制, 其动态范围小, 仅有20 d B, 频带宽约10 Hz, 采用自动增益控制, 记录结果不能作数字处理。第二代是晶体管地震仪, 一般称模拟磁带记录地震勘探仪。大多数采用晶体管电路, 利用磁带记录, 可多次回放, 并可作多次叠加和数据处理。动态范围达50 d B, 频带宽为15~120 Hz, 采用公共增益控制或程序增益控制。第三代是集成电路地震仪, 一般称数字磁带记录地震勘探仪器。这代地震仪采用二进制增益控制方式和瞬时浮点增益控制。它把检波器输出的信号转化为数字化信息, 记录在磁带上。其动态范围为120~170 d B, 频带宽为3~250 Hz以上, 记录的振幅精度高达0.1%~0.01%。第四代是大规模集成电路地震仪, 一般称早期遥测地震仪。遥测地震仪由许多分离的野外地震数据采集站和中央控制记录系统组成。第五代是超大规模集成电路地震仪, 通常称为新一代遥测地震仪, 为多种数据传输模式的地震仪。第六代是全数字遥测地震仪, 采用是全数字化地震数据传输与记录系统。从21世纪初 (2002年) 开始, 主要标志是采用微机械电子技术成功制造数字地震传感器, 从而从技术上解决了传统模拟地震检测器制约地震勘探发展的瓶颈问题。包含地震勘探技术的物探技术与经济发展始终处在互动的良性循环之中, 工业化的生产需求推动着物探技术不断创新, 物探技术的进步极大地促进了工业的发展。目前, 地质勘查的难度越来越大, 重大实际问题正在促进地球物理极限的延伸, 向物探技术提出了新的挑战。
3 地震勘探技术的现状
3.1 地震勘探仪器设备现状
诸多的勘探新技术对勘探仪器和设备提出了越来越高的要求。宽方位角采集在成像分辨率、相干噪声衰减以及辨识定向断裂等方面的优点已经越来越引起大家的重视。数字检波器振幅校正、温度变化、时效性、可靠性和稳定性远远优于常规的机械式检波器, 而且它为全数字输出, 有较好的电磁兼容性能, 动态范围大、信号畸变小, 具有优异的矢量保真度。对于目前的地震勘探的应用已经非常成熟, 软硬件的开发水平随着科技水平的提高也越来越高。其中地震勘探的仪器和设备也逐渐趋向于智能化、高速化、轻便化和特色化。
3.2 地震勘探技术现状
近几年来, 随着物探装备的发展, 地球物理勘探技术特别是地震勘探自从在石油工业中应用以来, 始终处于不断的发展和改进中。以高分辨率地震、高精度3D地震、叠前偏移成像、山地地震、高精度重磁等为代表的勘探地球物理技术, 以约束反演、属性分析、4D地震、井中地震、多波多分量地震等为代表的油藏地球物理技术正跃上新的台阶。特别是随着近些年来, 电子技术、计算机技术、信息技术等相关学科的飞速发展, 地震勘探已经从最初的一维勘探到现在的三维甚至是四维勘探。从单分量到现在的多分量, 从简单的构造勘探到寻找隐蔽岩性油气藏。
地震相干解释技术、地震相分析技术、波阻抗反演技术、三维可视化技术等为代表的一系列新技术的出现, 以及神经网络在数字处理中的应用, 在实际工作中得到了全面推广应用和发展。用于地震数据处理和解释的软件, 在后期的数据处理解释的过程中是必不可少的。常见的数据处理软件有Geocluster、Seimic等, 常用的解释软件比如:Landmark、Jason等一些著名的解释系统, 并且在实际应用中, 很多功能都在不断的扩展, 以适应地震数据处理。总之, 随着相关学科的发展, 科学技术的进一步提升, 地球物理所应用的软硬件也在进一步提高。
4 地震勘探技术的未来发展趋势
4.1 地下探测趋势
科学技术的发展, 使得地震资料的处理和解释的水平有了更进一步的发展。新技术和新方法层出不穷, 并将投入到实际的生产和应用中。随着油田勘探开发的深入, 地球物理正从一种勘探工具向油藏描述和检测工具过渡。大量的地震数据和地下的VSP测井和钻井紧密结合, 使我们能够从地面数据中挖掘越来越多的地下信息。地球物理将伴随着人们对地下资源的不断需求而不断发展。
4.2 高分辨、高可靠性、实时成像趋势
在工程物探巨大市场需求的带动和计算机技术的推动下, 未来几年工程物探技术与新仪器的开发将呈现良好的势头, 开发水平将大大提高, 新仪器将以高分辨、高可靠性、实时成像仪器为主流。
4.3 静态向动态过渡趋势
精确的油藏表征是油藏管理及生产最大效率的关键步骤。油藏的静态表征数据是地震数据孔隙度等, 用作标定的数据主要是VSP测井、钻井等获取的地质数据, 油藏的开发是一个动态过程, 因此静态表征须向动态表征过渡。在整个油田的开采过程中, 静态油藏特性如孔隙度、渗透率等和动态数据都将会得到更新。油藏模型已从最初的简单模型不断优化, 指导整个油田的合理开采。
4.4 新技术勘探趋势
近几年来, 随着物探装备的发展, 以高分辨率地震、高精度3D地震、叠前偏移成像、山地地震等为代表的地球物理勘探技术, 以约束反演、属性分析。4D地震、井中地震、多波多分量地震等新技术正跃升为新的台阶。
5 主要物探技术比较
在选择合适的地震勘探方法和设备之前, 应对所有物探技术方法有全方面的了解, 为此, 将主要物探技术进行了比较, 如图1所示。
5.1 磁法勘探
以岩、矿石间的磁性差异为基础, 通过观测与研究天然及人工磁场的变化规律来解决地质问题的方法。用途:寻找磁铁矿 (直接找矿) ;寻找含磁性矿物的各种矿产;地质填图;地质构造等。特点:理论成熟, 轻便、快速、成本低, 但应用范围不够广。
5.2 电法勘探
以岩、矿石间的电性差异为基础, 通过观测与研究天然及人工磁场的时空变化规律来解决地质问题的方法。用途:地质构造;寻找油气田、煤田;寻找金属与非金属矿产;水、工、环地质问题等。特点:三多:参数多场源多, 方法多;二广:应用空间广, 应用领域广, 但受地形及外部电磁场干扰大。
5.3 地震勘探
以岩、矿石间的弹性差异为基础, 通过观测与研究地震波的时空变化规律来解决地质问题的方法。用途:地层分层;地质构造;寻找油气田、煤田;工程地质问题等。特点:探测深度大, 精度高, 但要放炮, 工作难度大, 破坏环境。
5.4 放射性勘探
以某些元素具有天然和人工激发的核辐射特性为基础, 通过观测与研究核辐射场的时空变化规律来解决地质问题的方法。用途:放射性铀、钍矿;与放射性元素伴生的稀有、稀土、钾盐矿;寻找油气田、煤田;寻水;构造等。特点:不受环境干扰, 高效、方便、低成本、可确定矿石品位等优点, 但探测深度浅。
5.5 物探新方法
高密度电法;瞬变电磁法 (TEM) ;连续电导率剖面法EH-4 (高频大地电磁法) ;探地雷达法;高分辨率地震勘探等。
6 结语
随着中国的崛起强大, 国家对于科学技术的需求也越来越高, 其中也包括地震勘探技术。总之, 地震勘探技术是一门以应用为主的学科, 它是以不同岩、矿间物理性质的差异作为基本的和必要的前提条件, 以各种设备仪器为重要手段, 应用领域十分广泛, 对国民经济和国防有重大影响的一门技术科学。技术的进步将推动地震勘探技术的革新, 现今存在的诸多问题也将会被解决, 而且对于地震勘探技术的投入也在不断地扩大, 新的技术也将会不断的被应用, 我们相信新技术的发展和应用将会带来更多的经济效益。
摘要：本文基于笔者多年从事地震勘探的相关工作经验, 以地震勘探技术及发展趋势为研究对象, 论文首先分析了地震勘探技术的发展历程, 进而探讨了地震勘探技术的现状及发展趋势, 在此基础上, 论文对各种物探技术进行了比较, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词：地震勘探,物探技术,发展趋势
参考文献
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地震勘探技术发展展望 篇2
散射波法。
散射波发在地震勘测中属于是比较高等的技术种类，主要是用于勘测非均匀分布的地下介质的地质条件，例如对块状硫化物矿床的探测，一般情况，被探测的金属矿床在与周围岩石之间存在的速度差和密度差会形成散射波场，在差异较大时，地震勘探技术中的散射波对金属矿的散射波场进行探测，可及时有效的发现与矿体关系密切的非均匀体。
比如位于我国东部地区的铜陵冬瓜山-铜矿以及我国西部地区的云南锡矿，都是通过散射波法对矿区进行高质量成像，基于数据的模拟发现金属矿区。
折射波法。
折射波法在地震勘测中是应用比较早期的技术种类，其主要对矿区中的含金属矿的基岩、基底以及控矿构造进行研究，一眼就结果作为标准进行填图，并且确定金属矿的风化壳，例如位于乌兹别克西部地区的金属矿区，即是利用折射波法对低速区域的异常条带进行划分，主要是对金属矿外围部分的形态背景进行分析，原因是乌兹别克矿区局部异常的界面低速区域与该矿区的矿床有直接的关系，所以首先需要利用折射波法对低速异常的条带进行划分。
在地震勘探技术中，折射波法虽然投入使用比较早，但是其在应用上是受到一定限制的，比如低速层覆盖在高速层下方或者是被勘测的地形结构复杂。
反射波法。
反射波法在地震勘探中属于比较常用的技术种类，其主要对和金属矿有关联的地质构造进行探测，对金属矿中的断层进行标注，大致反馈金属矿中含矿地质的构造，包括形态、基底和基岩起伏状态、相似沉积金属矿以及沉积金属矿等，便于有效金属矿的探寻和发现。
例如反射波发对矿区的二维或三维层面两千米以内60°-70°倾角处以及裂缝处进行地质构造上的成像。
此方法运用的成效体现在位于澳大利亚的北部地区的Mount Isa金属矿区，清楚可圈定出金属矿取的涉及范围以及构造形态。
井中地震方法。
井中地震方法是地震勘测技术中比较精细的技术种类，其在金属矿勘探中所涉及到的井中地震方法包括垂直地震剖面、跨孔地震层析成像和“井-地”地震层析成像，当金属矿发育地区的陡倾角大于65°时，属于高难度勘测种类，由于受限于野外采集与处理方法，导致部分地震探测方法的使用效果不是特别明显。
因此利用井中地震方法的垂直剖面技术可在井中接受来自陡倾角的各种数据信息以及参数，有效的代替其他地震勘探技术，但是在金属矿区中大部分的井并不是呈现垂直状态的，所以发展为井下地震方法，有利于获取地下速度的详细信息，优化各个地层与界面之间的关系。
例如位于加拿大大安大略地区的Kidd Greek金属矿和加拿大魁北克北部地区的Bbitibi金属矿区中的勘探井，前者是利用井中地震方法，发现陡倾角褶曲处火山岩层中包含硫化物矿体，并对此控矿构造进行成像;后者是利用井中地震方法，对一支矿体进行二次勘探，通过对其陡倾角的火山岩进行成像，勘探到具有高波阻抗特性的辉绿岩矿脉分布。
地面地震层析成像法。
地面地震层析成像法是地震勘探技术中比较复杂的技术种类，其是以地震勘探的记录为基础，通过对首波的动态进行分析，对地下的速度进行反演，此方法以80%以上的准确性探测金属矿区底层速度的分布，虽然地面地震成像法的探测准确性比较高，但是其在纵行方位上的分辨率不高，远远低于横行方位上的分辨率，所以，地面地震层析成像法只能用于介质速度有差异的金属矿区，比如隐伏矿体、断层处以及矿体与周围岩石的接触地带等。
通过对介质波速进行勘探，分析其对应岩石的特性，同时为地震的数据处理提供精确的校正资料，例如位于加拿大地区的Sudbury金属矿区，利用地面地震层析成像法对大型块状主要为硫化物的矿体进行地震反射的勘探，对于金属矿区地下的岩性界面的构造和形态进行探测，以便对地下深处的金属矿体进行圈定。
3地震勘测技术有待改善的问题
金属矿地震勘探技术在应用中暴露出诸多关键性的问题，并且此类问题有待提出具有针对性的解决方案，实现关键性问题的突破和改进。
首先是基于金属矿床地质背景的限制，此限制可分为三个层面，第一是金属矿体的不规则分布，而且金属矿体在几何形态上的分布尺度是非常小的，不利于勘探;第二是金属矿床的地质构造复杂多样而且具有不稳定性，其地层处的倾角陡峭，岩石层以岩浆岩和变质岩为主，加大了勘探上的难度;第三是金属矿的表面层次的构成条件非常负责，不仅其地形的起伏变化比较大，而且表层的`潜水面和风化层很深，促使地表处的岩石以裸露的状态存在，影响勘探的准确性。
其次是金属矿资源对比其他的资源勘探，其涉及的地质和地震条件以及地质中需要解决的问题是多种多样的，条件和问题的多样表现为：
第一在金属矿地震勘探中，目的层缺少比较深的深度，而且其背景的速度相对较高，再加上信号方面有效频宽的限制，与之进行对比，例如勘探技术在油气勘探中的环境条件为目的层最深深度可至数千米，信号有效的频宽在1-120赫兹，金属矿的频宽则为30-200赫兹;第二是金属矿地震勘探中目的层在界面上的波阻抗差非常小，致使有效的地震信号几乎检测不到，在进行有效波的分离和识别上极其困难，而且金属矿大部分为结晶岩，其不均匀性的分布特点造成变化多样的波场图形。
第三是形态各异且规模较小的金属矿床，其底层界面在横向上是呈现不连续性的，很难采取合适的地震勘探技术对其进行勘探，缺乏地震勘探方法所需要依据的基本条件，而且当地震波的波长与金属矿体的尺度相当时，地震波会产生散射现象而无法精确的对金属矿床进行探测;第四是金属矿底层纵行方向上的密度差较小，波阻抗差的获得主要是依据金属矿地质的密度差，但是其地址中的各层速度非常接近而且速度非常高，导致垂直方向的速递比较小，只有在不同烈性的岩石之间才会显现出密度的变化，所以严重影响到勘探的顺利进行。
最后金属矿地震勘探技术无论是在理论基础上还是在技术实践上，都存在需要改善提高的地方，对于地震勘探技术尤为需要谨慎的考虑，综合金属矿区的地形特点，进行正确的选取。
4地震勘探技术的发展前景
目前金属矿地震勘探技术已提出多个新型的研究课题，其中最具代表性的是地震波散射技术，近几年更是加强了对此技术的研究力度，其以地震勘探技术的磁法、电法勘探技术为基本，以地震波散射为研究理论，确立了新领域技术的研究方向，未来金属矿地震勘探技术的发展前景是非常广泛的。
5结束语
地震勘探技术在金属矿勘探中的应用是具有不可估量的潜力的，而且地震勘测技术在国内外都备受关注，最重要的原因是地震勘探技术均可运用在金属矿勘探的各个阶段，而且其对浅层与深层的质地构造的反应精确度非常高，有利于获取金属矿的空间分布状态，基于对地震勘探技术的不断研究，其在未来金属矿勘探中的重要性会越来越大。
参考文献
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浅析地震勘探的应用和发展 篇3
【摘要】 地震勘探是地球物理勘探中发展最快的一项技术，特别是在第二次世界大战结束以后，石油作为重要的战略资源和能源，地震勘探在石油勘探中发挥着突出作用，因而促进了这种技术的发展，反射波和折射波法的勘探技术不仅得以应用而且不段提高和进步。
【关键词】 地震勘探；石油工业；工程物探
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。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。
一、勘探过程
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。这种二维的数据形式难以确定侧向反射的存在以及断层走向方向等问题，为精细详查地层情况以及利用地震资料进行储集层描述，有时在地面的一定面积内布置若干条测线，以取得足够密度的三维形式的数据体，这种工作方法称为三维地震勘探。三维地震勘探的测线分布有不同的形式，但一般都是利用反射点位于震源与接收点之中点的正下方这个事实来设计震源与接收点位置，使中点分布于一定的面积之内。
2、地震数据处理
数据处理的任务是加工处理野外观测所得地震原始资料，将地震数据变成地质语言──地震剖面图或构造图。经过分析解释，确定地下岩层的产状和构造关系，找出有利的含油气地区。还可与测井资料、钻井资料综合进行解释(见钻孔地球物理勘探)，进行储集层描述，预测油气及划定油水分界。
地震数据处理的另一重要目的是实现正确的空间归位。各种类型的波动方程地震偏移处理是构造解释的重要工具，有助于提供复杂构造地区的正确地震图像。
地震数据处理需进行大数据量运算，现代的地震数据处理中心由高速电子数字计算机及其相应的外围设备组成。常规地震数据处理程序是复杂的软件系统。
3、地震资料解释
包括地震构造解释、地震地层解释及地震烃类解释或地震地质解释。
地震构造解释以水平叠加时间剖面和偏移时间剖面为主要资料，分析剖面上各种波的特征，确定反射标准层层位和对比追踪，解释时间剖面所反映的各种地质构造现象，构制反射地震标准层构造图。
地震地层解释以时间剖面为主要资料，或是进行区域性地层研究，或是进行局部构造的岩性岩相变化分析。划分地震层序是地震地层解释的基础，据此进行地震层序之沉积特征及地质时代的研究，然后进行地震相分析，将地震相转换为沉积相，绘制地震相平面图，划分出含油气的有利相带。
地震烃类解释利用反射振幅、速度及频率等信息，对含油气有利地区进行烃类指标分析。通常需综合运用钻井资料与测井资料进行标定分析与模拟解释，对地震异常作定性与定量分析,进一步识别烃类指示的性质,进行储集层描述，估算油气层厚度及分布范围等。
二、地震勘探在石油工业上的应用
地震勘探是由研究天然地震的地震孕育而来的。地震勘探作为一种工业方法在其实现真正工业应用前经历了漫长的思想与基础理论准备，然而地震勘探却是为寻找石油和天然气而发展起来的，第一次世界大战结束后，经济恢复对石油的需求迅速增长，而用地面地质的方法寻找石油的收益却开始下降，地震方法便应允而生，地震勘探在随后几十年的发展中逐渐成为石油勘探的绝对勘探方法。1951年3月我国组建了第一个地震队，从此掀起了我国石油地震勘探历史的新篇章。目前几乎所有的石油公司都需要依靠地震资料来确定每一口探井位置，世界上绝大多数油气田都是先由地震工作找到构造，再由钻井发现的，而且在油气田开发与管理上越来越依赖于地震工作。目前为止，世界上还没有一中探测方法能像地震勘探那样对地下介质作出的精确而详细的三维描述，无论是重力、磁法、电发、放射性或测井等地球物理方法还是钻井、地质等其它方法。正因为如此，地震勘探在石油工业中得到普遍的应用。世界地球物理勘探费用里，地震勘探占95%以上，重力、磁力、电法、放射性及测井等地球物理方法费用加在一起尚不足5%，可见，地震勘探在石油工业中的应用有着举足轻重的地位。
三、地震勘探在工程物探的应用
我国的工程地震已在水文、工程、环境地质调查、岩土力学参数原位测试、工程检测以及人文调查等领域得到了广泛的应用。
在水文、工程、环境地质中的应用有：测定覆盖层厚度及基岩界面起伏形态，测定基岩岩性及风化层厚度的变化，测定隐伏断层、裂缝、破碎带的位置、宽度及展布方向，测定砾石层中潜水面深度和地下含水层分布，探测岩溶及地下洞穴，划分松散沉积地层层序，滑坡及塌陷等灾害地质调查以及进行浅层地质填图等。
在区域和场地稳定性调查评价中的应用有：进行岩体及场地分类，测定场地卓越周期，判定砂土液，场地土地震效应分析及反应谱，场地局部构造的调查等。
在工程质量检测及人文调查中的应用有：地基基础检测和岩土弹性力学参数测定，古墓、古建筑物及地下埋设物探测等。
随着科学技术的进步，工程地震勘探方法技术不段发展，应用范围将不段扩大。
当前，我国正处在社会主义市场经济的发展时期，不断加快国民经济建设的步伐，因之，亟待科学技术的进步，不断开辟技术市场，以适应和满足形势的需求。相信未来，地震勘探这支在波澜壮阔的社会主义市场经济大潮中不断前进的科技力量，必将会使浅层与地壳深部的探测研究紧密地结合为一体，在应用领域上发挥无限光明的前景。
参考文献：
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山区三维地震勘探技术 篇4
1)地形复杂、施工难点大。2)激发条件差。3)接收条件复杂。4)山区静校正难点多。
2 山区三维地震勘探施工方法
2.1 试验
试验点的布置原则为:在测区内均匀分布,重点掌握基岩出露区、沟谷堆积区等不同地段的地震激发条件和有效波的发育情况。试验内容主要包括波场调查、井深试验、药量试验、仪器因素试验等。
2.2 山区施工的技术难点及解决方法
技术难点:1)地表高差变化大,严重影响地震波的连续观测;同时也使成孔及检波器埋置的难度加大。2)由于地表高差起伏变化较大,且不同地段出露的地层岩性有较大差别,低、降速带变化剧烈,难以建立准确的表层结构模型,静校正值变化大、不易求准,导致静校正问题复杂化。3)地震波高频受松散层及上部煤层吸收衰减快,很难提高深层分辨率,将各煤层反射波可靠分离开。4)规则及次生干扰使原始资料的信噪比低,甚至淹没能量弱的有效反射波。5)成本高、生产效率低、风险大。
解决方法:1)做好采集论证工作,就高分辨率三维地震勘探解决山区煤层构造形态精度及厚度分辨能力进行理论预测。2)根据不同的地质特征,采用不同的观测方法,有针对性的逐一解决。合理安排试验点,充分做好试验工作,选择最佳施工参数。3)采用先进的地震数据成像系统,动态范围大,频带宽,抗干扰能力强,稳定性好,强弱信号均能同时记录,信号采集保真度高;并采用接收中高频信号的多个检波器组合方式,高覆盖次数,压制随机干扰,提高信噪比。4)做好低速带调查工作,为静校正提供可靠的资料,做好复杂地形校正。5)采用GPS定位系统,提供精确的炮、检波点坐标及高程。6)采用山地钻机打井和人工挖坑,高速柱型炸药沉到井(坑)底,药柱直径与孔径相同,满足耦合条件,然后密封,确保最佳激发能量。7)采用先进的处理软件,处理中始终注意对高频信息的保护,以提高分辨率。8)利用相干体水平切片和三维可视化技术,确定断层的平面组合及空间展布。与矿方技术人员密切合作,共同解释,提高解释的精确度与合理性。9)充分利用施工时的最新测量成果(按x坐标,y坐标,高程顺序)建立数据库,对离散数据拟合,并绘出地表模型,进行钻孔深度校正,求出精确的时深转换速度,绘制煤层底板标高构造图。10)应用解释软件,结合地质资料从数据体中提取地震属性,利用属性体识别技术进行岩性分析;利用地震岩性反演,绘制煤层厚度及对地质异常体的预测解释。
2.3 山区地震静校正工作
利用美国绿山公司折射静校正模块,对波的旅行时间进行分解,利用反演重建技术,并在经LMO叠加的数据体上拾取处置,运算速度快,效果明显。利用低速带的调查资料,建立近地表模型,以确定校正基准后,实现地下反射点的同相叠加。
3 山区三维地震勘探工程实例
以新疆某地三维地震勘探为例,该勘探区属于天山北簏的中低山区,地形复杂,山势陡峻,切割强烈。地形南高北低,南部基岩裸露,受近东西向白杨沟切割的影响,南部地形陡峻,向北地形逐渐变缓,形成近南北向的宽阔“V”字形冲沟。煤矿北部大都被第四系坡积物所覆盖,绿草植被发育。矿区标高为1 877.90 m～1 185.0 m,绝对高差692.90 m,相对高差一般为200 m～350 m。
3.1 山区三维地震野外主要采集参数
1)数据采集系统采用加拿大生产的ARISE数字地震仪。2)激发参数。井深:3 m～7 m;药量:2.0 kg～6.0 kg;震源:单井激发、成型柱状震源炸药。3)接收因素。实测炮、检点坐标和高程,点位要准确无误。按照三维设计观测系统图,要求每个炮点和检波点都有唯一的编号和位置,采用4个自然频率为60 Hz的检波器组合,挖井埋置。4)仪器因素。采样间隔:0.5 ms;记录长度:1.0 s;记录格式:SEG-D;记录频带:带宽0 Hz～512 Hz。
3.2 技术保证措施
1)由专门人员在现场进行质量监控工作,重点针对测量、井深及药量的监督,以确保原始记录质量。2)对现场记录进行初步处理、及时分析,反馈质量信息,指导野外施工。3)由施工员整理记录并进行初评,将施工记录本按爆炸桩号,接收桩号,x,y相对坐标、高程、井深的一定格式进行编排注册。4)由于测区地表结构复杂,速度变化大,为此开展低速带调查,以确定低速带变化。
3.3 资料处理
1)折射静校正处理。以海拔标高1 900 m为基准面进行静校正处理,替换速度为3 000 m/s。本区地形高差相对变化大,单炮记录的初至波到达时间长短不一,静校正前后单炮记录面貌变化较大。2)三维剩余静校正。首先在定义的视窗和倾角范围内确定计算自相关的同相轴,然后计算剩余静校正量。这样能够避免线束间的静校正差异,造成线束间同相轴不闭合的问题。这次资料处理时,进行了速度分析与剩余静校正的多次迭代工作,获得了较为满意的效果.
4解释
解释上充分发挥Goeframe软件的强大功能,利用解释工作站的多色彩显示及灵活快捷的优势,以垂向时间剖面解释为主,结合水平时间切片、方差体及三维可视化等技术,对测区内煤层形态及构造进行认真细致的分析研究,成功地将小层间距的煤层反射波准确分开。
5结论和建议
当前,煤炭三维地震勘探的重点已转入中部和西部的富煤省份,这些地区地表施工条件相对复杂,山地三维地震就是其中之一。只要在施工中严格采取相应技术措施,就能取得高质量的野外采集记录,为数据处理打下坚实基础,最终得到高质量的三维地震勘探成果。
参考文献
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地震勘探技术发展展望 篇5
目前,在国内物探技术中,能直接查明采区中小型构造既经济又有效的方法就是三维地震勘探,自实施以来,采区三维地震勘探技术得到了迅猛发展和广泛应用。
矿井下开采皆采用普通综采和综采放顶煤,因此工作面布置对构造控制的要求较高,尽量避开5 m以上落差的断层,最大限度减少3 m~5 m落差的断层。近十年的开采实践证明,三维地震勘探成果对优化采区设计,避免或减少地质风险,促进瓦斯综合治理和提高资源回收率等方面起到了重大作用,是矿井高产高效建设的可靠地质保障。
1.1 控制断层
几年来在三维地震勘探区开采实践表明:三维地震勘探基本准确控制了落差5 m以上的断层,其平面摆动一般不超过15 m,准确率达90%以上;落差3m~5 m的断层基本控制;主采的13-1煤层中3 m以下的断层在时间剖面上大部分有所反映。
1.2 控制煤层及基岩面起伏形态
三维地震勘探控制煤层及基岩面起伏状态是连续的,是钻探无法相比的。它不仅可以确定总体形态变化,而且波幅大于5 m的褶曲及局部倾角变化也能准确的反映。根据多次开采实践,三维地震勘探确定煤层及基岩面形态是可靠的,能真实地反映煤岩层起伏规律,满足了采区设计及施工的要求。
1.3 控制煤层底板深度
在三维地震勘探区开采工作面揭露煤层底板实际标高,与三维地震解释标高对照,统计点数117个,解释深度误差1%以下87个,占74%;深度误差1%~2%之间的24个,占21%;深度误差在2%以上的6个,占5%。深度误差超过1%的总计占26%,究其原因,主要因为没有充分利用已有钻孔、井巷见煤点标高;其次是新地层厚度与岩性结构变化的影响[1]。这些因素致使波速取值不准,影响了解释深度的准确性,如:在新地层相对薄一些的部位其解释深度大于实际深度,反之,解释深度小于实际深度。
2 吉林地区某矿地质构造特点及其对安全生产的影响
此次开发矿区为全隐蔽式,煤系地层上覆第四系松散层,松散层厚186.5 m~483.5 m,含煤地层为石炭二叠系,共含定名煤层34层,定名煤层总厚34.75 m,其中可采煤层或局部可采煤层13层,可采煤层总厚27.67 m,主要集中在二叠系山西组和上、下石盒子组,目前矿井开采13-1煤和11-2煤,13-1煤层均厚3.94 m,11-2煤均厚1.70 m,主要作为解放层开采。
矿区总体上为一单斜构造,煤岩层产状一般为200°~240°、∠5°~∠15°,受区域南北向挤压作用,井田内发育次级褶曲,即董岗郢向斜和叶集背斜,井田构造复杂程度中等,断裂构造较发育。矿井自投产以来实际揭露情况表明:除钻探查明20 m以上落差的断层外,10 m以下落差的断层尤为发育,地质钻探控制断层的精度满足不了矿井高产高效发展的要求。同时由于矿井为“双突”矿井,地质构造附近极易发生瓦斯涌出异常,给采掘生产带来了极大的安全威胁。自建井以来共发生13次煤与瓦斯突出事故,基本发生在构造附近,构造对井田瓦斯的分布起主导作用。因此,进一步查明井田地质构造,尤其是断层,对矿井瓦斯综合治理,降低地质风险,促进矿井高产高效建设,意义尤为重要。
3 三维地震勘探成果的应用
3.1 优化采区设计,合理布置综采面,减少工程施工的盲目性
由于矿区断裂构造较发育,特别是落差5 m~10 m的断层。地质构造是直接影响综采工作面合理布置的主要地质因素,因此,利用先进的三维地震勘探技术查明采区地质构造发育情况,对于优化采区设计至关重要。综采工作面均布置在三维地震勘探区内,不仅最大限度地避开落差5 m以上的断层,而且顺沿断层走向拐弯布置,尽量延长工作面的走向长度;改变原先设计的采区边界与范围,跨采区联合布置工作面,这样既能加快工作面的准备速度,又能减少开拓准备工程量及工作面搬家次数,为矿井高产、高效奠定有力的基础,如1412(3)工作面,轨道顺槽施工560 m后为避开落差达16 m的F20-1逆断层,工作面斜长由140 m变为105 m,轨道顺槽沿F20-1断层走向继续施工950 m,从而使该面走向长达1 510 m。
由于井田内发育有次一级的褶曲董岗郢向斜和叶集背斜,对采区设计和工作面布置制约很大。利用三维地震勘探控制的煤层起伏形态设计走向长壁工作面两巷均布置在褶曲同一翼,以避免工作面跨褶曲轴部开采带来的不利影响,如1542(3)工作面布置在董岗郢向斜北翼,紧邻轴部;根据该技术对基岩面的准确控制,合理留设防水煤岩柱,缩小防水煤岩柱,提高上限开采,如1211(3)及1412(3)工作面提高15 m防水煤柱开采,两面在掘进及回采过程中未出现水患。
3.2 动态解释布置工作面
由于物探方法是一种间接手段,同一种地质现象可能会出现多种解释,特别是对小断层的解释。但三维地震勘探获得的全部信息,以数据体的形式保存,在使用中能任意切割数据体,并能以多种形式灵活地显示和输出,做任意方向、比例的剖面和水平切面,因此,我们把实际揭露资料与勘探资料进行对比,以实际资料为基础对三维地震勘探资料进行动态解释,则更符合实际情况。
工作面走向长度和倾斜长度,设计时对上述3条断层主要考虑了三个因素:即3条断层控制可靠程度及其摆动范围;断层走向延展长度;留设多少断层煤柱既能保证安全施工,又能最大限度地回收煤炭资源。针对上述三个问题,通过上机操作,利用任意方向切割时间剖面的优点追踪断层的发育情况,进一步进行偏移归位,结合该块段的地质条件和已揭露验证的成功经验,认真分析总结,认为断层落差控制可靠,但其位置有一定摆动范围,并圈定断层最大平面偏移距,以最大偏移距来确定轨顺位置;而断层走向上延长状况将直接影响工作面走向长度,断层虽然可能延长,但最大不会超过10 m,在留设20 m煤柱的基础上,将该面走向延长20 m,即工作面走向长由原来的1 300 m增至1 320 m。通过动态解释后布置工作面,避免了地质风险,既考虑了安全生产,又提高了资源回收率。
3.3 指导预测预报工作,防治煤与瓦斯突出
此矿井为煤与瓦斯突出矿井,构造附近煤层厚度、结构、构造等均发生一定变化,煤层孔隙小,渗透性差,为瓦斯保存和呆滞提供了良好的条件,煤体又疏松,主要呈鳞片状及粉末状,极易破碎和抛出,且瓦斯解吸、放散速度快,而煤系地层又具有高度弹性,地应力在煤系地层中不断聚集,同一应力场中各个部位的应力是不均衡的,有的部位应力聚集较集中,由于采掘关系破坏了原来的应力平衡,极易形成残余应力的突然释放,进而引起瓦斯涌出异常甚至突出,给采掘生产带来极大的安全威胁。开采实践证明:利用三维地震勘探技术控制小构造的发育情况,对指导预测预报、防治煤与瓦斯突出、促进瓦斯综合治理工作作用尤为重要,自大力推广应用三维地震勘探技术以来,矿井未发生一起煤与瓦斯突出事故。
3.4 目标处理技术
吉林某矿区早期三维地震勘探主要针对13-1煤层和8煤层,对11-2煤及其他各煤层均未进行地质研究,由于十年的开采地面已形成大面积积水区,无法也不可能再次实施三维地震勘探,为此,随着三维地震技术尤其是处理解释技术的进步和发展,我们利用原有三维地震数据体,专门针对某一或多个目的层(如11-2煤),采用一系列更新的处理技术,突出目的层反射波能量,提高信噪比,使其同相轴加强且不失真,地质现象的反映更为清晰,从而达到了解释目的层小构造的目的,该项技术是一种资源的再利用,具有广泛的推广使用价值和应用前景,经济和社会效益显著。该项技术已在潘三矿11-2煤的17151(1)及1442(1)工作面的得以应用,效果较好。如利用该技术解释成果,对1442(1)工作面设计进行了调整,原设计方案沿F20走向布置,轨、运顺为一条直线,方位角298°21′,而目标处理技术解释走向逆断层Fn H=0 m~8 m正好位于工作面内,靠近轨道顺槽,由于11-2煤较薄1.7 m,断层落差较大,工作面无法回采,故顺槽方位由298°21′调整为291°35′以避开Fn断层,同时又兼顾下阶段的1452(1)工作面布置,上下顺槽在中部再次改变方位角,由291°35′调整为298°,基本沿Fn断层走向布置。目前该面已回采结束,面内三维目标处理解释小断层13条,其中落差3 m~5 m一条、0 m~3 m的十二条,实际揭露落差大于煤厚1.7 m的断层10条,验证9条,准确率达70%。
4 应用效果
三维地震勘探技术作为一种先进的地质勘探技术在潘三矿得到广泛深入的应用,认真总结勘探三维地震技术应用成果,不断提高对三维地震勘探技术的再认识,对优化采区设计,避免地质风险,提高资料回收率及加强瓦斯地质研究起到不可估量的作用,取得了显著的经济、安全、社会效益[2]。
4.1 经济效益
三维地震勘探技术的广泛应用,优化了采区设计,经济效益显著,如1532(3)工作面延长20 m,采出煤量2×104 t,1211(3)及1412(3)工作面提高15 m防水煤柱回采,多回收煤炭30×104 t;1471(3)工作面避免了无效进尺,节约巷道支护费用。该技术的应用最大限度地避免地质风险,如果发生一次意外的地质变化,往往造成上千万元的损失,如在没有实施三维地震勘探的1511(3)工作面,在工作面中部揭露一落差达10 m的正断层,工作面被迫过压搬家跳采,1721(3)工作面掘进时遇无煤带,被迫改造工作面,重新做顺槽,报废巷道620 m,损失掺重。
4.2 安全效益
根据三维勘探地震成果,结合钻孔资料,对构造进行准确地预测预报,有效地指导了安全生产,避免重大安全技术隐患,促进瓦斯综合治理工作,杜绝了煤与瓦斯突出事故的发生。
4.3 社会效益
矿采区设计及工作面布置均利用三维地震勘探成果及动态解释成果,更多地回收煤炭资源,如:1241(3)、1432(3)工作面分别多回收煤炭资源13.6×104 t、27.0×104t。根据断层赋存状况沿断层走向方向拐弯布置工作面,如1442(1)、1412(3)、1211(3)等工作面,减少了断层煤柱及阶段煤柱,提高了资源回收率,延长矿井服务年限。
摘要：三维地震勘探技术以精度高、控制程度高而被广泛应用于煤矿采区勘探,对优化采区设计、避免或减少地质风险、促进瓦斯综合治理和提高资源回收率等方面有重要作用,而且经济、安全、社会效益显著,是矿井高产高效建设的可靠地质保障。
关键词：三维地震勘探,矿井地质,地质保障
参考文献
[1]何樵登.地震勘探原理和方法[M].北京:地质出版社,2010.
槽波地震勘探技术实践 篇6
1 勘探区概况
勘探区为地处豫西陕渑煤田的观音堂煤业25050工作面, 该面所采煤层为二叠系下统山西组二1煤层, 煤层厚度0~8.54 m, 平均厚3.00 m。煤层倾向SE, 倾角10°~15°, 平均13°。煤呈黑色粉末、碎块状, 属半亮型煤。工作面煤层厚度变化较大, 结构简单。
二1煤层伪顶为灰黑色薄层状泥岩, 厚0~1.0m;基本顶为灰白色、灰色细—中粒长石石英砂岩 (大占砂岩) , 厚10~18 m, 主要由长石、石英组成, 泥、硅质胶结, 致密坚硬。二1煤层直接底板为灰黑色炭质泥岩、泥岩及泥砂岩互层, 厚1.0~3.6 m, 水平层理, 滑面发育, 上部较松软;基本底为灰色片状细砂岩, 厚20~30 m, 成分以石英为主, 硅质胶结, 含植物化石。
25050工作面外段地质构造相对简单, 掘进过程中在回风巷揭露1条小断层;运输巷在地面三维地震勘探出的断层位置有一个滑动面, 但断层特征不明显, 回风巷在向下开切眼的过程中揭露4条沿工作面走向延伸的断层, 其中落差最大的1条断层推测为20~25 m, 表明该工作面里段地质构造较复杂, 对工作面正常回采影响较大, 需探明断层在工作面内部走向, 为工作面科学合理回采提供依据。
2 槽波勘探基本原理
槽波是一种地震波, 又称煤层波或导波。槽波地震勘探是利用在煤层中激发、形成和传播的槽波来探查煤层不连续性的一种新的地球物理方法[3]。在煤系地层中, 煤层与围岩相比, 具有速度低、密度小的特点。在地质剖面中, 煤层是一个典型的低速夹层, 在物理上构成一个“波导”。因此, 煤层与顶底板岩层界面均是高波阻抗。当煤层中激发的体波 (包括纵波与横波) 的部分能量由于顶底界面的多次全反射被禁锢在煤层及其邻近的岩石中 (简称煤槽) , 不向围岩辐射, 在煤层中相互叠加、相互干涉, 形成一个强的干涉扰动, 即槽波。
根据勘探目的与布置方式不同, 槽波勘探方法分为透射法槽波勘探和反射法槽波勘探。透射法主要用于探测煤层的地质构造和内部异常, 包括煤层厚度变化, 夹矸石分布, 大小断层, 陷落柱、剥蚀带, 古河床冲刷, 岩墙, 采空区等, 在某些情况下判断煤层背部压力相对变化, 探测距离是煤层厚度的300倍左右。反射法主要用于探测煤层内的各种大、小正断层、逆断层以及侵入体和岩墙等。反射法最大探测距离为煤层厚度的100倍左右[4,5]。
考虑到工作面较长 (300 m左右) , 内部地质构造复杂, 走向断层发育可能较多, 透射法效果不佳, 此次采用在工作面两巷分别进行反射法槽波勘探, 探测工作面内部构造情况[6]。反射法槽波勘探炮点和检波器点布设在同一巷道中, 检波器接收反射槽波信号。当震源激发的槽波沿煤层向远处传播中遇到不连续体, 即遇到地震波的波阻抗 (速度与密度的乘积) 的分界面时, 将产生反射槽波信号;利用布设在巷道壁或工作面壁上的检波器, 就可接收到这些反射槽波信号。通过识别和分析这些反射槽波信号, 可判断出煤层中不连续体所在位置。反射法槽波勘探原理如图1所示。
3 槽波勘探设计及施工
此次槽波地震勘探使用DMT公司研制的新一代SummitⅡEx防爆槽波地震仪[7]。勘探布孔区域为2505工作面运输巷、回风巷内帮, 勘探长度分别为500, 390 m。检波器孔、炮孔孔深均为2 m, 孔径55 mm (专用钻头) , 平行煤层且位于中心, 孔终端略高于孔口, 成孔后用钻杆透孔。检波器孔与炮孔必须严格按照设计参数施工, 且做明显标记;检波器孔与炮孔左右偏移不得大于1 m, 如果打孔时与设计存在偏差, 必须如实记录。25050工作面回风巷、运输巷反射法槽波勘探工作布置如图2所示。
(1) 25050工作面运输巷内帮, 设计勘探长度为390 m。设计炮点26个, 炮点距为15 m, 药量为200g/炮;设计检波点27个, 道间距15 m, G1距离运输巷里段拐点下1 910 m。实际勘探过程中, 检波点27个, 炮点26个, 激发顺序S1→S26。
(2) 25050工作面回风巷内帮, 设计勘探长度为480 m。设计炮点24个, 炮点距为20 m, 药量为300g/炮;设计检波点25个, 道间距20 m, G25距离切眼9 m。实际勘探过程中, 检波点24个, 炮点23个, 激发顺序S23→S1。现场勘探均采用共炮点接收方式, 即每一炮所有检波器均接收信号。
4 资料解释分析
2505工作面两巷反射法槽波地震勘探包络叠加剖面如图3所示。
(1) 运输巷数据处理使用速度为1 050 m/s, 横坐标原点位于S1 (运输巷里段) 点。从图3 (a) 看明显存在2个反射界面, 分别为1#、2#反射界面。其中1#反射界面位置为运输巷向上60~70 m区域, 沿工作面走向展布, 受2#界面处构造影响较大, 可能为假异常;2#反射界面里端在运输巷里段拐点向里40~50 m位置, 大致与工作面走向一致, 并逐渐向工作面内部偏移, 其外端距运输巷120~140 m。从其展布形态分析为一落差大于1/2煤厚的断层, 推测可能为运输巷里段所揭露的断层。
(2) 回风巷数据处理使用速度为1 050 m/s, 横坐标原点位于G24 (回风巷里段) 点。从图3 (b) 看明显存在2个反射界面, 分别为3#、4#反射界面。3#反射界面位于工作面内距回风巷50~60 m位置, 沿工作面走向展布, 从其展布形态分析为一落差大于1/2煤厚的断层, 推测其可能为切眼所揭露落差为20~25 m的断层;4#反射界面位于工作面内距回风巷100~110 m位置, 沿工作面走向展布, 从其展布形态分析可能为一落差大于1/2煤厚的断层, 但由于3#反射界面的屏蔽作用, 4#反射界面能量较小, 形态不够清晰, 其可靠性较低。
5 结果验证
据工作面实际回采及巷道改造揭露, 1#反射界面并未揭露较大落差的断层, 与资料分析的“可能为假异常”基本吻合;在距工作面运输巷100 m左右揭露一落差为6 m左右的走向断层, 与2#反射界面基本吻合;在距工作面回风巷60, 90 m处分别揭露落差为6~10 m的断层, 与3#、4#反射界面基本吻合, 同时3#反射界面所对应断层在图3 (b) 中14点处向外尖灭, 4#反射界面所对应断层在图3 (b) 中31点处向外尖灭。根据槽波地震勘探3#反射界面对工作面进行改造回采, 多回收煤炭资源6万多吨, 对2#反射界面反映的断层提前重开切眼进行改造, 为工作面顺利回采打下了坚实基础。
6 结语
综上分析, 槽波地震探测技术在25050工作面应用效果较好, 异常带单一、特征明显, 误测率低, 为工作面正常回采及合理改造提供了重要的科学依据, 具有较强的适用性和可操作性, 在矿井隐伏地质构造的探查和分析中具有较大的应用和推广价值。
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煤矿井下反射地震勘探技术初探 篇7
煤矿井下地震勘探技术, 在实际应用过程中需依据地震弹性波传播理论的相关内容, 利用相关软件, 及时搜集重要的参考信息。煤矿井下地形构造非常复杂, 对于地震勘探技术的要求较高, 需要技术人员利用专业检测设备做好基本的岗位工作, 为煤矿井下安全事故的预防提供可靠保障。近些年来, 煤矿整体生产效率提高, 传统地震勘探技术已无法适应时代的发展要求, 必须依靠先进的技术及时获取重要的信息资源。
1 煤矿井下反射地震勘探技术整体的发展现状
常用的煤矿井下反射地震勘探技术有:井下瑞雷波勘探技术、AE技术 (声发射技术) 、井下槽波地震勘探技术。这三种技术在实际应用中都有各自独特的技术优势, 为煤矿企业井下安全生产提供了重要保障。
井下瑞雷波在实际应用过程中, 主要依靠的是它的频散特性。这种频散特性能对原始数据进行深入分析, 从而获得井下不同层地质结构的重要参数, 为地震勘探提供可靠的参考信息。稳定状态下的分析法及瞬间状态的分析法组成了瑞雷波的主要内容。一般情况下, 地质异常、较为特殊的岩层分析过程中, 主要采用的是瑞雷波勘探技术, 像岩溶、构造破碎带等。这种勘探技术的主要原理是:面对致密的弹性介质, 通过相关技术手段人为发送瑞雷波, 当这种波遇到致密弹性介质界面后, 将会呈现出衰减、老化的状态, 频谱相对比较分散。结合这些特性能快速绘制出不同层之间的时间拟合曲线, 为技术人员的分析工作提供了可靠的参考依据。
井下槽波地震勘探技术的发展历程较为曲折, 实际应用中的参考价值较大。有的学者将煤层看作地震能量释放的诱导层, 并提出了可采用地震检测法确定诱导层的具体位置, 对于槽波的频散关系也做出了一定的说明。20世纪改革开放初期, 利用微机运算的相关处理软件, 对于煤矿井下地震波的探测取得了良好效果, 客观地体现了这种勘探技术的先进性。但井下槽波地震勘探技术在实际应用中也有一些局限性, 主要在于频散特征较为明显的槽波数据难以收集, 信号质量有待提高[1]。
AE技术又称声发射技术, 主要的技术原理是与信号反射过程中的强弱程度有关, 能对存在异常的煤层提供可靠的参考信息。它主要说明了外力作用下煤矿井的某些区域会发生断裂、变形, 使得这些区域的弹性应力瞬间爆发出巨大能量, 引起大规模的地质结构变化。利用这种勘探技术的作用, 能对煤岩体内部结构进行科学分析, 从而得出了地震波产生的具体原因。20世纪70年代—80年代, 中国开始声发射技术的研究工作, 利用特殊软件的技术优势, 对于三维空间内煤岩体迅速塌落对于声波发射的影响作出了可靠分析, 加快了中国煤炭企业的发展速度。
2 煤矿井下反射地震勘探相关问题解决的关键技术措施
2.1 地震记录仪记录的数据存在一定的偏差
由于煤矿井下地形较为复杂, 客观地加大了地震勘探技术的难度。一些客观存在因素影响了地震记录仪对于地震勘探数据的有效记录, 造成了地震数据记录的能量差异较大, 技术人员依靠专业的设备无法准确判断出不同振幅间的强弱关系。为有效解决这类问题, 常用的技术措施是引入地表一致性的振幅校正法。这种方法具体的操作需要确定4个不同的测量点, 对地震记录仪数据可能出现偏差的区域及时记录相关数据, 确定出具体补偿系数的大小。这样的纠正方法能及时判断出原始数据出现错误的区域, 提高了勘探技术的使用效率。地表一致性的振幅校正法, 实际应用中对于相关问题的解决需通过假设的思路确定具体参数值大小, 及时纠正地震记录仪中出现偏差的数据。
2.2 雷管使用过程中存在着延迟问题
煤矿井下勘探工作开展过程中, 主要采用的矿用雷管导致了在一些数据使用中存在一定的误差。为得到可靠的地震勘探试验数据, 可采用瞬发雷管, 减少雷管爆炸过程中的时间延迟。瞬发雷管从通电到起爆时间一般维持在5 ms左右, 适用于大型露天煤矿。但一些技术人员采用矿用雷管获取井下地震勘探的相关数据, 使得不同炮点相互之间的地震数据延迟现象较为严重, 影响了数据的科学合理性。相关研究报告表明:选取零偏移作为点炮的试验参考基准, 首次点炮的时间延迟将会维持在126.7 ms, 再次点炮时间约为626.4 ms。不同炮之间的采集到的数据存在着不同程度延迟, 延迟时间约为852 ms。这也客观地说明了选用不同地震勘探技术的重要性。如图1所示, 根据A炮点延迟示意图, 可解决相关的时间延迟问题。
3 煤矿井下地震勘探技术的发展方向
结合目前煤矿井下地震勘探技术整体的发展现状, 能发现其中仍存在着一些较为突出的问题。这些问题主要表现在:
a) 实质性的研究工作较少。由于煤矿井下地形非常复杂, 地震波的形成机理也较为复杂, 加大了勘探技术难度。同时, 地震信息的获取必须建立可靠的参考模型, 也为相关研究工作开展带来了一定的困难;
b) 煤矿井下有用信号关键信息的采集较为困难。现阶段井下地震勘探过程中选用的检波器设备较为落后, 对于周围相关影响因素的抗干扰能力较弱, 无法为研究工作提供太多可靠的参考信息。因此, 需研发更多的专用软件, 提高煤矿井下数据勘探信息采集的工作效率。
为促进煤矿井下地震勘探技术更好地发展, 需要明确这种技术未来的发展方向。主要体现在:
a) 提高勘探深度较浅的地震信息传递效率。当煤矿井下的勘探深度维持在800 m左右时, 需将检波器安置在合适的位置处, 保证勘探数据的科学合理性;
b) 提高设备的抗干扰能力。这主要针对的是井下的地形特点所造成的不利影响。提高地震勘探设备的整体性能, 能有效提升勘探水平, 降低安全事故发生的几率, 增加了煤矿企业的生产效益;
c) 扩大三维空间勘探技术的应用范围。先进的煤矿井下勘探技术, 能对不同介质之间的相互作用做出合理分析, 丰富地震勘探的参考资料, 为相关研究工作着提供重要的参考思路, 加快煤矿企业的发展速度。这些不同方面的内容, 客观地说明了煤矿井下勘探技术未来的发展方向[2,3]。
4 结语
用煤量需求的增加, 加大了深层煤炭勘探技术的开采难度, 需依靠先进的地震勘探技术, 做好开采前的预防工作, 保证所有设备正常运行。因此, 必须结合这些客观存在的问题, 充分发挥地震勘探技术的相关作用, 提高煤矿井下的生产作业效率。信息化技术应用范围的扩大, 将会为煤炭进行勘探技术的研究提供更多有效的工作思路。
参考文献
[1]李淅龙.煤矿井下反射地震勘探技术初步研究与应用[D].西安:西安科技大学, 2010.
[2]胡国泽, 滕吉文, 皮娇龙, 等.井下槽波地震勘探——预防煤矿灾害的一种地球物理方法[J].地球物理学进展, 2013, 28 (1) :439-451.
浅谈页岩气地震勘探技术 篇8
页岩气是指以吸附、游离或溶解状态赋存于泥页岩中的天然气, 其特点是页岩既是源岩, 又是储层和封盖层。在埋藏温度升高或有细菌侵入时, 泥页岩中的有机质, 甚至包括已生成的液态烃, 就裂解或降解成气态烃, 游离于基质孔隙和裂缝中, 或吸附于有机质和黏土矿物表面, 在一定地质条件下就近聚集, 形成页岩气藏[1]。页岩气作为一种非常规天然气资源, 已经越来越得到各国的重视。
1 地震勘探技术
目前, 国内已陆续开展了部分地区的页岩气地震勘探试验, 如对施工观测系统选择的试验等, 获得了一些原始地震数据以及时间剖面, 根据剖面相位、波组特征分析, 取得了一些有价值的结论。就页岩气地震勘探而言, 若想解决好反射波 (组) 与页岩层段之间的相互关系, 并为井位布设和后期进一步的勘探开发提供科学依据, 笔者认为应从以下几个方面的进行研究。
1.1 构造情况
对于页岩, 其本身即是生气场所也是重要的盖层, 在构造转折带、地应力相对集中带以及褶皱-断裂发育带, 通常是页岩气富集的重要场所。在这些地区, 裂缝发育程度较高, 能够为页岩气提供大量的储集空间。成藏之后发生的构造运动也能诱发页岩裂缝的发育, 也有利于页岩气的富集, 但这可能会破坏页岩本身作为盖层的部分[2], 若是通过运移机制进入页岩外部的储集层, 则外部储集层构造特征的研究也十分重要。地震勘探技术以物性差异 (波阻抗差异) 为基础, 是一种探测构造最有效、经济的地球物理方法。因此, 通过地震勘探技术探明勘探区内的构造情况, 再根据页岩气的沉积储层预测, 可有效获得区内页岩气有利区。
1.2 储层标定
储层的标定是确定页岩层段的主要手段, 但前提是勘探区内必须有已知的页岩气勘探孔, 通过钻井揭露的页岩层段情况, 结合地震反射波组特征, 对地质主要层位进行标定, 从而获得区内不同时代地层反射波 (组) 特征, 根据该特征可实现对全区页岩层段的波组追踪, 从而为后期确定储层的厚度、埋深及属性提取研究提供了坚实的基础。
1.3 厚度预测
厚度预测是页岩气勘探孔位选定及页岩气储量预测的基础, 同时, 更要注重优质页岩的厚度预测, 因为优质页岩是页岩气赋存的主要载体, 优质页岩与普通泥页岩的差别主要表现在自然伽马曲线上, 虽然优质页岩速度并不一定比普通页岩层低, 但是它的自然伽马数值要比普通泥页岩高, 利用此特征, 通过拟声波曲线重构, 重构的曲线具有低频声波及高频自然伽马信息, 它能够对优质页岩层进行很好的预测[3]。
1.4 埋深计算
根据合成记录结果确定的目标层位, 对地震数据进行连续追踪, 获得页岩气储层的全区时间场, 利用钻孔反算的速度及叠加速度值, 可获得区内近似的平均速度场, 通过网格化数据, 利用时深转换公式:储层埋深=时深转换深度- (基准面-地震测量高程) , 可获得区内储层埋深等值线, 为钻孔的布设及后期勘探、开发提供科学依据。
1.5 地震多属性提取技术研究
地震数据体中含有丰富的地质信息, 如果有效提取、优选敏感信息对页岩气藏进行预测, 是页岩气地震勘探成功的关键一环, 页岩的孔隙度、泊松比等在常规地震时间剖面上可能无法反映, 但通过地震波属性提取, 建立页岩的孔隙度等与地震属性的相互关系, 提取相关信息, 可较好的解决页岩气的丰度等重要信息, 以往多事利用某一相对敏感性属性信息进行解释, 现如今已是结合了地质模型正演、地质统计学、函数逼近、神经网络、统计模式识别、模糊模式识别等数学方法综合预测, 为提高储层预测的可靠性提供了更多的途径。
1.6“甜点”预测
页岩气地震勘探的主要目的就是寻找页岩气勘探开发的有利区域———“甜点”, 为井位部署和开发方案的制订提供科学依据, 通过区域内构造的分布情况、页岩气储层的厚度及埋深、多属性优选、分析和提取技术, 按照埋深介于1000~3000m范围、构造相对简单、优质页岩厚度大于30m的原则, 最终可获得“甜点”的分布规律, 为目标区块井位的部署及开展其它相关工作提供了较为全面、详实的数据[3]。
2 结论
页岩气作为一种非常规能源, 是一种近源岩、“自生自储自盖型”油气藏, 其成气、运移和储集过程复杂, 成藏模式多样化。
地震勘探因其高效、经济, 是常规能源勘探的重要手段, 通过对地震波场的进一步的认识, 建立地震波场与页岩气藏之间的相互关系, 也必将在页岩气勘探领域内大显身手。
通过地震勘探在页岩区域内构造、储层的厚度及埋深、敏感属性与页岩气的相关性等研究, 可获得较为可靠的页岩气“甜点”区, 为下一步页岩气的钻井布设、勘探、开发提供科学依据。
参考文献
[1]郭思刚, 梁国伟.大方地区页岩气采集参数试验分析[J].油气藏评价与开发, 2011, 1 (5) :71-75.
[2]邢恩袁, 庞雄奇, 欧阳学成, 等.浅析页岩气成藏模式[C]//第五届油气成藏机理与油气资源评价国际学术研讨会论文集.2009:914-919.
复杂山区三维地震勘探技术应用 篇9
勘探区位于宁夏北部贺兰山北段。勘探区属中低山地形,地形起伏较大,冲沟较发育,部分地段悬崖峭壁,区内基本没有道路,地面标高在+1 670～+1 420 m,最大相对高差约250 m。
勘探区大地构造位置属晋冀鲁豫地区华北西缘地层分区贺兰山地层小区,区内出露地层自老而新有:寒武纪呼鲁斯台组、石炭纪土坡组、石炭纪太原组、二叠纪山西组、石盒子组及石千峰群、第四纪等。
勘探区为一北北东向的向斜构造,区内地层出露较好,褶皱平缓,断裂构造不甚发育。褶皱主要有沙巴台向斜、正义关背斜;断裂构造主要有正义关断层和登奴斯沟断层。勘探区主要含煤地层为山西组和太原组。太原组含煤10层,煤层自上而下编号为九煤层—十八煤层,十六煤层和十八煤层仅局部地段存在,其中可采者4层,为九、十、十四和十七煤层,其他煤层不可采。该组地层厚度约109.65 m,煤层总厚约8.79 m,含煤系数8.00%;山西组含煤8层,煤层自上而下编号为一煤层—八煤层。其中主要可采煤层为五煤层和七煤层,四煤层为局部可采煤层,其他煤层为不可采煤层。该组地层厚度约103 m,煤层总厚约6.72 m,含煤系数6.25%。
五煤层与其下七煤层间距6.7～29.2 m,平均17.8 m,煤层厚度0.26～2.13 m,属较稳定煤层,埋深250～450 m;七煤层与其下九煤层间距46.9～68.9 m,平均54 m,煤厚0.45～4.82 m,平均厚1.37 m,全区分布,结构较复杂;九煤层与其下十四煤层间距46.3～73.0 m,平均60.3 m,煤厚0.38～2.53 m,平均厚0.83 m,结构复杂;十四煤层与其下十七煤层间距19.65～40.00 m,平均27.70 m,煤厚0.19～1.45 m,平均厚0.67 m,厚度较不稳定。
2 宁夏西北部山区采集条件分析
(1)浅表地震地质条件复杂。
①地表起伏高差大,山高谷深坡陡,道路稀少。②复杂山区表层结构复杂多变。少数山区为半风化掩盖区,掩盖物主要由砾石层及砂砾石层构成,多数山区基岩出露地表,成孔困难并且记录的有效波能量弱,干扰严重,信噪比低。③大部分山地表层岩性横向变化剧烈,低降速带不稳定,速度横向变化大,从而没有一个稳定的折射界面或者不存在折射界面。难以建立准确的表层模型,静校正量变化大,且不易求取,静校正问题复杂。④煤组较多,有10多层煤,间距小,煤层反射波多以复合波出现。
(2)成孔激发问题突出。
在复杂山区,由于地表、浅层条件复杂,需要用多种成孔方法。在山地地震勘探成孔工序中,有以下难点:①复杂山区道路稀少,设备运输极为不便;②山区出露岩层变化大,山顶陡峭区多为坚硬的岩石,较平缓地带,常遇到疏松的风化层,形成坡积物,在沟谷区常见砂砾层,成孔极其困难;③水源难以解决。故对钻机要求较高,既能适应不同岩层的快速成孔要求,又要求轻便、易于搬迁。
(3)资料干扰严重。
复杂山区地震勘探产生的主要干扰波有:面波、浅层折射波、次生干扰波、声波、高频干扰波、散射波、侧面波、回转波等[1]。
3 勘探设备选择
复杂山地地震勘探在资料采集工序上有以下难点:①数据信噪比低,有效反射往往被各种干扰和噪声所淹没;②山地通行困难,仪器车很难找到合适的停车位置;③山区通信困难。因此,要求采集仪器既要有较大的动态范围,还要轻便。目前的勘探市场上较先进的新型数字地震仪器有:I/O SYSTEM II、Aries、SN408和SN428,它们都采用了24位的A/D转换器,瞬时动态范围达120 dB。这几种仪器均可满足山地勘探对仪器系统动态范围的要求[2]。
4 复杂山区勘探方法
(1)观测系统设计。
复杂山区由于地表及浅层条件的限制,对观测系统设计的要求相对较高,主要要求:①三维地震勘探中,针对山区铺设检波线困难的问题,尽量采用宽线束,在满足最大偏移不大于目的层深度的情况下,尽量拉大线距,减少铺线次数。②三维地震勘探中,山区地表及有的地段激发条件较差,针对这种情况,可采用三维灵活的变观加以解决,为保证叠加次数,可用专业的观测系统设计软件。目前,比较成熟、实用方便的有绿山设计软件和克浪设计软件。③可根据工区地形及表层结构条件对检波器进行一定的组合[3]。
(2)成孔点位选择。
在复杂山地成孔,首先要选择好激发点位置,按“五避五就”的原则进行选择,即“避干就湿、避高就低、避碎就整、避土就岩、避虚就实”。
(3)成孔及施工方法选择。
成孔方法:①风钻。适用于泥岩、砂岩等基岩直接出露地表的地方。风钻较为轻便,便于移动,适合地形复杂的山区成孔。②人工挖坑。在山半坡或山区向平原区过渡地带,会遇到乱石或乱石和土层形成的坡积物,用钻机无法成孔,采取挖坑的方法,可取得较好的效果。施工方法:考虑到山区成孔效率低和放炮时野外施工的安全,山区野外施工采取异步施工的方法,即先成孔、后放炮[3]。
5 宁夏矿区勘探施工
宁夏北部某矿区属中低山地形区,海拔标高在+1 670～+1 420 m,该区地形起伏较大,冲沟发育,部分地段悬崖峭壁,区内交通不便,基本没有道路。区内砾石层及砂砾石层约占全区面积的3/5,基岩裸露区约占全区面积的2/5。
(1)施工及成孔方法。
采用异步施工的方法,先成孔、后放炮,基岩出露区用风钻成孔,坡积物区用人工挖坑的方法。
(2)使用仪器及采集参数。
野外数据采集使用法国408UL数字地震仪,采样间隔0.5 ms,记录长度1 s,前放增益12 dB。
(3)观测系统。
观测系统采用8线10炮制,接收线距40 m,道距20 m;激发线距20 m,炮间距:40 m(目的层小于250 m)和60 m(目的层大于250 m)。接收道数:48×8=384道。激发方式:中间点、不对称。CDP网格:10 m×10 m。覆盖次数:纵向6次,横向4次,总覆盖次数为6×4=24次。
(4)孔深及药量。
基岩裸露区用风钻,孔深2.5～3.0 m;砾石层及砂砾石掩盖区采用坑炮,孔深1.5～2.0 m。风钻药量1.5 kg,坑炮药量2.0 kg。
(5)检波器。
60 Hz检波器,为减少风吹草动等高频干扰,检波器全部挖坑埋置,在裸露的基岩上采取石膏固定检波器的方法。
6 资料处理
在大静校正量和严重干扰波情况下,按照常规方法进行山区地震资料处理,难度大,成功率较低,为此,确定了以提高信噪比为主,同时兼顾分辨率的处理方法。资料处理与常规处理有所不同:
(1)静校正处理。山区地表起伏变化大,低速带速度变化复杂。通过试验,采用美国绿山软件中的初至折射静校正流程,并根据山区地震资料的特点进行了改进,资料处理效果有了明显提高。
(2)干扰波去除。过去干扰波去除主要是根据干扰波频率、速度等特征,在频率域里去除,虽然有一定效果,但会对目的层波组产生影响,降低资料信噪比和分辨率。此次干扰波的去除在时空域中进行,通过多道识别、单道去除的手段,干扰波得到了有效去除,对目的层波组影响非常小,效果明显。
(3)速度分析。针对该区复杂的地形和地震条件,速度分析时速度分析点尽量选在地形起伏较小、反射波品质优良及波阻抗齐全的地段,并适当加密。
(4)叠后偏移。勘探区目的层倾角较大,为使反射波更好聚焦归位,提高水平分辨率,还要作叠后偏移。采用三维一步法偏移,可完成三维空间归位,使侧面波、绕射波、回转波准确归位,构造特征清晰,真实反映地下地质构造情况,方便资料解释[4]。
7 成果解释
由于该区采煤层层数较多,在资料解释中通过已知资料首先确定反射波所对应的地质层位,在确定了反射波所对应的地质层位后进行了三维解释并引进地震属性技术,利用8种地震属性进行精细解释,使得解释成果更加可靠。
8 地质效果
区内主要可采煤层6层(五、七、九、十、十四、十七),形成4组反射波,其中五与七、九、十煤层间距较近,形成复合波,4组反射波特征明显,能量强,连续性好,断点清晰(图1、图2、图3),薄煤区反映明显(图4)。
此次三维地震勘探共解释断层24条,正断层16条,逆断层8条,其中22条断层为新发现的断层,原有的2条断层其平面位置有所变化;新发现薄煤区6块;原有的2个褶皱(正义关背斜和沙巴台向斜)轴部位置有所变化。
报告提交后,矿方施工了8个钻孔,8个钻孔验证了3条断层和1块薄煤区以及钻孔处的煤层赋存情况,钻探揭露与地震解释的煤层底板标高最大误差6 m,断层最大平面摆动误差4.5 m,薄煤区位置基本没有变化。
9 结语
宁夏西北部山区地形复杂,浅表层地震地质条件也较复杂,进行三维地震勘探时,野外数据采集、资料处理和解释所采取的方法与常规三维地震勘探也有所不同。从勘探区的具体情况出发,充分分析了采集条件,采取了一系列技术措施和方法进行野外数据采集、资料处理和解释,所提交的地质成果经与后期钻探验证,其吻合度较高。
参考文献
[1]刘迪新.山区三维地震勘探采集方法研究[J].河北煤炭,2001(6):53-55.
[2]介伟.煤田复杂地区地震勘探研究[D].徐州:中国矿业大学,2005.
[3]陆基孟.地震勘探原理[M].北京:石油工业出版社,1987.