三维地震勘探中不同覆盖次数对资料的影响

秦 飞

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西 太原 030045)

随着地球物理勘探方法的不断完善，三维地震勘探在构造勘探方面的技术也越来越成熟，它为煤矿采区的开发决策、巷道布置与开拓提供了可靠依据。其“三高一准确”的处理方法及精细的人机联作解释在勘探小断层、褶曲、巷道、陷落柱、老窑、采空区等检测工程及解决问题上都有较强的能力。国内外实际三维地震资料结果表明，采用高覆盖次数可以提高采集资料的信噪比，较好地改善地质体的成像质量。但是高覆盖次数意味着高昂的经济成本。覆盖次数越高，需要激发的震源网格越小，经济投入也越大。在实际生产中，在达到要求的信噪比的同时，应合理控制采集过程中的经济投入，在采集资料的质量和经济投入之间寻找最佳点。

以山西宁武地区某矿实际地震资料为基础，通过对该区采集的资料进行退化处理，得到不同覆盖次数的数据体，以此为基础进行对比分析，得出结论。

1 工程实例

1.1 地层及目的煤层

宁武地区某矿主要赋存的地层有奥陶系中统上马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、二叠系上统石千峰组及第四系。

太原组为该区主要含煤地层，各可采煤层均分布于该组，煤矿主要开采煤层为2#和5#煤层。2#煤层煤厚2.55 ～6.41 m，平均4.4 m，5#煤层煤厚8.05 ～18.45 m，平均14.9 m。层间距平均59 m。煤层的密度与速度和上下围岩有较大差异，是一个较好的反射界面，能形成能量较强的反射波。连续性好的反射波组T2波和T5波作为标准波来查明煤层的起伏形态及其构造特征。

1.2 采集参数

采用10线8炮束状观测系统，40 m接收线距，20 m激发线距，中间放炮，60道接收，10 m道距，60 m炮点距，CDP为横4×纵5次(20次)叠加，中间放炮，5 m偏移距，具体示意图见图1。

1.3 数据处理

本次数据处理对数据进行了真振幅回复，剔除不正常道，压制噪声，进行了高通滤波扫描，并进行野外静校正，针对不同的原始资料特点选用适当的反褶积方法和参数，进行速度扫描，以此为参考速度计算速度谱，进行了2次自动剩余静校正，做了倾角时差校正，随机噪音衰减，为消除地下倾斜界面对反射波的影响，正确反映地下形态和构造变化情况，本区采用有限差分三维一步法偏移。本次数据覆盖次数图见图2。

图1 本10线8炮中间放炮束状观测系统覆盖次数示意图

图2 全数据覆盖次数图

为了排除不同覆盖次数对所得数据体相位形态的干扰，本次处理对现有数据进行了退化处理，共完成3组不同覆盖次数的数据体:

1)利用所有数据完成了一组偏移数据体(见图3a)，覆盖次数≥30次。

2)退化处理为覆盖次数≥20次(见图3b)。

3)退化处理为覆盖次数≥10次(见图3c)。

图3 不同覆盖次数数据体时间剖面图

从图3可以看出，覆盖次数≥30次的数据体和覆盖次数≥20次的数据体对构造的反映相差不大，而覆盖次数≥10次的数据体对构造的反映较弱。

1.4 成果解释

三维地震数据体CDP点阵为5 m×5 m×1 ms，对数据体内包含的地震信息进行对比、分析、解释，将地震信息转换成地质信息。在解释中严格以地质规律解释地震资料，以已知钻孔资料为基础出发点，向外推延、反复认识、由粗到细、逐步深入，对煤层反射波连续对比，结合能量方差等顺层切片进行综合解释研究，确保解释小褶曲及小断层正确可靠，最终形成精细的解释成果(见图4)。

图4 构造篱笆图

1.4.1 属性解释

地震属性指的是地震数据经过数学交换而导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征的特殊度量值。本次地震属性分析，进行了多种属性分析，以地层倾角检测对构造反映最明显(见图5)。

1.4.2 构造解释

断层在覆盖次数≥30次数据体和覆盖次数≥10次数据体在时间剖面上的对比见图6上部、下部。

陷落柱在覆盖次数≥30次数据体(图上部)和覆盖次数≥10次数据体(图下部)在时间剖面上的对比见图7上部、下部。

图5 地层倾角检测示意图

图6 逆断层在不同覆盖次数数据体时间剖面上的显示图

图7 陷落柱在不同覆盖次数数据体时间剖面上的显示图

对比分析不同覆盖次数的3个数据体(见图8)，覆盖次数≥30次数据体较覆盖次数≥20次数据体对相位和构造的反映清晰度提高较小，基本不影响构造成果解释;覆盖次数≥10次数据体信噪比降低，对构造的解释造成较大困难。因此，在该地区再次进行三维地震勘探时，针对覆盖次数的选择，首先排除10次覆盖(采集资料质量无法保证)，再次排除30次以上覆盖(资料品质提高有限，但是经济成本投入太大)，以20次左右覆盖次数为佳。在其他地区进行三维地震勘探工作，也必然存在一个较合适的覆盖次数，针对不同地区的具体情况，才能确定其合适的覆盖次数。

图8 不同覆盖次数数据体在时间剖面上的对比图

2 结论

1)在一般情况下，三维地震勘探覆盖次数越高，采集的数据品质越好，信噪比越高，对地下构造的放映情况越好。

2)在覆盖次数达到一定次数后，继续提高覆盖次数对资料质量的提高不大，但是经济成本投入将快速增加。

3)在做观测系统设计时，要根据不同地区的具体情况并试验工作进行对比分析，确定合适的覆盖次数，在资料质量和经济成本投入间寻找最佳平衡点。

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