山地地区地震勘探采集技术优化

山地地区地震勘探采集技术优化

1山地地震勘探的特点和难点1.1地表地形复杂,文化氛围复杂地表地震的地质条件是指地形的结构和特征，决定了地质勘探的采集和地震波的激发和接收条件。其复杂性主要表现在以下几个方面：a.地形复杂，陡峭，山高谷陡，地表高差大，相对高差约200m-600m。山区的潜水区随着地形的起伏而变化。b、山地地表层结构变化很大，如大面积的高速层暴露在地表、洞穴和裂缝中，谷仓区的一般沙砾石和森林茂盛的缓慢堆积形成斜坡累积。c.气候多变,植被繁茂。复杂的地表条件给地震野外采集工作带来以下困难:a.地震采集装备运输、测量及施工难度大;b.检波器与地表层耦合性差;c.地震波激发、接收困难大;d.地震信号信噪比低,炮间和道间的地震记录品质变化大;e.记录的初至波不清晰,静校正精度低,难度大。1.2地表地质构造地下地质条件涉及到地震波的传播和地震成像问题,复杂性表现为:a.受多旋回构造的影响,地下构造复杂,褶皱强烈、断层发育、地层产状变化大(图1);b.地层速度横、纵向变化大。复杂的地质构造造成以下困难:a.高陡。强褶皱、多断裂复杂构造引起地震波射线散射,特别是位于断层下盘的深层反射使地震波射线成像困难;b.地震波速度横、纵向变化大,叠加速度选取困难,难以准确地叠加成像和偏移归位。1.3做好地震仪器和地质问题的调查工作由于地表地貌及地下深层地质构造的复杂性,在实际野外采集工作中需要注意:a.选择轻便的地震仪器和相应的技术方法;b.对勘探区的地形和地下地质情况要做全面的细致调查及反复踏勘;c.对激发点、接收点的位置和高程要认真实测,力求准确;d.进行参数采集试验时应全面了解勘探区,必须多做一些有代表性的点、段试验,不允许只做少量的点、段试验来以点带面。2组合图形的压制设计山地地震勘探中的干扰大致可分为环境干扰和激发后的半生与次生干扰两大类。因此,要进行波场调查,并针对对资料影响较大的干扰设计组合图形,压制干扰,提高资料的信噪比。根据干扰波的特征,把沿测线方向最强的一组干扰波作为主测线组合检波的的压制对象或组合检波纵向组合基距的考滤对象;把垂直测线方向最强的一组干扰波作为联络测线组合检波的的压制对象或组合检波横向组合基距的考滤对象;还可以通过适当的提高地震仪器低截滤波参数或使用高频检波器进行压制。3灵活追求的观测方式受地表高差、表层岩性变化及地下构造复杂等影响,山地地区地震勘探采集观测系统设计有别于平原地区,不能采用单一的观测系统进行采集,必须采用灵活多变的观测方式。3.1地震正演和非线性观测系统设计相结合根据勘探区一往的地质、钻探及测井等资料,建立勘探区地表模型和地下地质模型,利用现有的设计软件进行模型正演,通过地震射线路径分析、共反射点(CRP)分析、模型速度修正、模拟地震记录等手段对观测系统进行验证,并在此基础上针对地表及目标地质体进行非线性观测系统设计,经反复调整、分析、论证,设计出适合本区的观测系统,确保完成地质任务。3.2观测系统属性分析结合野外生产中遇到的各种情况进行观测系统的调整,其原因是尽量对炮检点进行小范围的调整,保证观测方式的一致性,对调整的炮检点进行实地的测量,然后依据测量结果进行观测系统属性分析,尽量保证覆盖次数和炮检距分布均匀。3.3基本观测系统属性的重新修正,进行更高水平的观测系统测量,体现科学施工根据数字卫星图片进行地震测线布设,按图片实际设计观测系统,并通过设计的观测系统和基本观测系统进行属性分析,尽量保持两个观测系统属性基本一致性,然后对根据卫星图片设计的观测系统进行实地的炮点测量,对存在地表差异的炮检点进行重新修正设计分析,做到数字化设计、定量化分析、科学化施工。4炮井深度调整在山地地震勘探中,布线和选定激发井位的方法十分重要。为了保证激发能量,炮井下药深度一般要达到潜水面以下,并加大炮井深度。目前山地所布地震测线都是垂直测线,由于测网的不断加密,地震测线允许的摆动距离很小,为获得好的原始数据采集资料,仍要遵循以下的测线布线原则:a.按规程规范转折过障碍(转折角不大于64.1“避高就低、避干就湿、避土就岩,避虚就实”的原则除了遵循尽量避开障碍的原则外,在一定范围内还要考虑选择好的激发条件和尽量避开各种干扰源。通过实践,提出了“避高就低、避干就湿、避零就整、避土就岩,避虚就实”的原则。定井人员还应与测量组配合,及时确定井位。4.2合理配合合理推进选择抗冲系统药型的选择需要考虑炸药与介质耦合关系,包括阻抗耦合和几何耦合。阻抗耦合是指密度和爆速之积与激发介质的密度和爆速的乘积之比。当阻抗耦合度等于1时,激发的能量最强,并且阻抗耦合度越大激发效果越好。由此可见,若激发岩石的密度越大,且高密度高爆速的炸药激发效果要好于中密度中爆速的炸药。几何耦合指药柱的直径与激发井径之比,当药柱的直径与激发井径相等时,爆炸效果最佳。所以在山区岩石裸露区勘探通常采用高爆速的炸药。4.3强波阻抗介面和低频带波长不同时点中出现的相从理论上讲,如果激发点位于强波阻抗介面上,激发出的地震子波振幅与频率都较低,在离强波阻抗介面远处激发,由于虚反射的影响可使地震子波产生叠加畸变,使地震子波的频率降低。只有激发点在强波阻抗介面下1/4的低速带波长处时,才会减少虚反射对地震子波的影响,能激发出振幅与频率较高的地震子波。但山区中表层岩性变化大,所以不能用一个井深来控制,也不是井深越深越好,所以山地地震勘探中井深的确定采用浮动井深控制法,即在试验点上找出最佳的激发岩性,把激发点选择在该岩石层位中。4.4新型震源的选择由于山区地表条件的特殊性,许多情况不能满足常规震源的激发条件,尤其在一些地形异常复杂的地区,钻机设备无法迁移,靠大型的汽车钻机打井放炮的激发方式很难完成采集任务,所以需要采用新型震源进行激发,如在有设备的条件下,使用地面地震锤,它的特点是体积小,轻便灵活,且费用较低。若没有此条件,可采用凿岩机,它的特点是在迁移时可以“化整为零”进行拆装,在空压机功率够的情况下可适当加长送风管,减少迁移次数,但费用较昂贵。从凿岩机生产的时间剖面(图2)上可以看到较好的浅、中层资料,所以新型震源的使用能较好地弥补常规汽车钻机成孔震源造成的资料缺失。4.5介质填充井施工由于裸露基岩多为致密、高速、高波阻抗的弹性易破碎的激发介质,不利于地震波能量激发设置和地震波传播。因此,山地地震勘探中介质填闷井技术尤为重要。如果不闷井或闷井不好,由于井壁岩石较硬,激发时能量将从井口释放,减少了向下的能量,而且产生声波干扰,使有效波能量减弱(图3),实际施工中,在条件具备的情况下,彩水泥砂浆封孔,在条件复杂的情况下,彩钻机打出来的碎石屑或小河砂石将孔封实。此法称为“闷井”技术。5野外地质观测系统设计的技术方案山地地区的干扰波发育类型多种多样,需要针对不同地区的干扰波发育情况制定有针对性的压制措施;针对山地地区复杂的地形和地质特点,以清晰的卫星图片为基础,进行针对地质目标的观测系统设计;优选激发耦合条件,不能片面强调激发点位的均匀性,井深的选取应主要以岩性的变化