全数字高密度煤矿采区三维地震技术研究与实践

通过分析常规煤矿采区三维地震勘探存在的问题及技术瓶颈,提出了全数字高密度煤矿采区三维地震勘探的主要技术框架,即:数字检波器、单点接收、更小的接收道距与线距、更小的激发点距与线距、单炮超多道数、小面元、全方位、高覆盖次数观测,真实记录全波场海量数据的采集技术,及其与之相配套的高精度地震成像处理和精细综合地震解释技术。与以往的常规三维地震勘探相比,全数字高密度煤矿采区三维地震勘探技术在断层方位、小断层识别、陷落柱探测、下组煤层探测、高陡构造勘探等多个方面都有明显优势。     

哈拉湖地区天然气水合物地震探测技术试验

哈拉湖位于青藏高原,在该区开展的地质调查、音频大地电磁测深和地球化学调查结果表明,该区具有良好的天然气水合物找矿前景。为寻找天然气水合物,在该区开展了高精度反射地震试验。反射地震采用1 200道接收,道间距2 m,偏移距1 m,炮间距8 m,覆盖次数150次,排列中间激发的观测系统,每道采用6个60 Hz检波器单点组合接收;采样间隔0.5 ms,记录长度2 s,宽频带采集;激发震源为大型车载可控震源。采用该工作方法得到的地震剖面信噪比和分辨率较高,构造形态特征明显。根据试验区地形地貌和地震剖面上反映的永冻土层厚度、断裂构造和高速层分布,结合其他资料,确定了验证孔位。     

地震方法在城市浅覆盖区活断层调查中的应用

反射地震方法是当前探测城市地震活断层的主要方法,该方法在厚覆盖区探测效果较好。在浅覆盖区采用的接收排列长度较短,震源干扰波对浅层反射波干扰严重,且要求的分别率较高,应用反射地震方法探测城市活断层难度较大。北戴河鸽子窝断裂是秦皇岛—大连断裂在陆地上的一部分。由于该断裂为隐伏断裂,对断裂的倾向、断距、上断点和空间展布存在不确定性。为查明该断裂的空间展布形态、性质以及活动性,采用高精度浅层地震探测技术探测该断裂获得了十分清晰的反射地震图像,依据该地震剖面能够对第四系内部界面、基岩和基岩风化层及断裂构造进行解释,为钻孔联合剖面位置的布设、钻孔深度的设计以及断裂活动性的评价提供了依据。最后经高精度钻孔联合地质剖面证实,地震勘探方法反演得到的主要地层界面和断裂构造特征与钻孔联合地质剖面吻合较好。     

高精度地震探测陆域天然气水合物的有效性研究

为配合天然气水合物资源勘探工作,2010年在木里地区开展了高精度反射地震方法探测天然气水合物的有效性试验研究。反射地震采用192道接收,道间距2 m,炮间距8 m,覆盖次数24次,每道采用6个60 Hz检波器单点组合接收。激发震源使用炸药,井深为3~4 m,激发药量为1.2~2.4 kg。采用该工作方法得到地震剖面的信噪比和分辨率较高,构造形态特征明显。综合分析解释反射地震和测井及地质资料,推断解释了天然气水合物富集地带,提出了验证孔位。2013年,该探测结果得到了DK9钻孔验证,在距离已发现天然气水合物DK3钻孔SE方向约450 m处发现了厚度较大的天然气水合物。试验研究结果表明:在天然气水合物含量较低的测区,利用地震方法直接探测天然气水合物难度较大,但综合分析测区物化探和地质资料,结合钻井资料,能够通过反射地震探测天然气水合物的富集地带。     

基于可控震源的中浅部地震勘探参数选择

可控震源已经广泛应用在石油、煤田等地震勘探工作中,相应的技术手段也较为成熟,但涉及高频检波器采集的较少,尤其是使用可控震源进行中浅部地震勘探时参数的选择缺乏参考依据。为了研究如何在中浅部地震勘探中获取高品质数据,在雄安地区开展了一系列"可控震源激发、高频检波器接收"试验。本文在大量试验数据的基础上,采用原始单炮定性分析与频谱定量分析相结合的方式,从原始数据信噪比与分辨率的角度出发,系统论述了可控震源震动次数、扫描长度、初始频率、终止频率、驱动幅度、斜坡长度以及检波器自然频率等参数的选择对数据质量的影响;明确了所涉及参数的选择要点及依据,提出了高截止频率的概念;最后,总结了中浅部地震勘探参数选择的策略,对以后中浅部可控震源地震勘探具有一定的借鉴意义。     

雄安新区城市地下空间探测技术研究

近年来随着我国城镇化进程的加快推进,对城市地下空间开发利用的需求愈发迫切,城市地下空间探测技术也取得了较大发展,但对特定区域的探测技术方法仍存在适用性问题,尤其是0–200m地下空间结构精细划分和异常识别。本文基于雄安新区工程地质钻孔物性资料统计分析,建立了雄安新区地下空间地层物性柱子,指导地球物理数据解释。结合实际地球物理探测结果,对地球物理探测技术解决问题的能力和分辨率进行了分析、评价,并基于评价结果建立了适用于雄安新区地下空间结构精细成像的探测技术体系。     

地震反射波法在浅层勘探中的应用

常规多次覆盖反射波法地震勘探难以获得100ms（一般相当于80m）以上的有效地震反射信息,形成浅部地层勘探盲区。为有效解决浅层勘探难题,提出了单道自激自收或点组合小排列施工方法。该方法除对震源输出脉冲宽度、频率特性有要求外,还对震源适应性有较高的要求。实例表明：采用小药量震源激发,点组合小排列接收,可有效划分100ms以内的层位;而单道锤击自激自收反射波法,对地下敷设电缆、城市排水沟、地下管道及人防工程的探测效果明显高于常规地震勘探。     

辽西深反射地震勘探采集试验

深反射地震勘探是目前研究和分析地下深部构造最有效的方法之一。为了查明辽西地区深部构造信息,在该地区布设一条16.9 km的深反射地震剖面。由于该地区的地震地质资料有限,为了能够获取深部地层的地震反射信号,开展了辽西地区的深反射地震勘探采集参数试验。本次地震采集参数试验采用炸药震源、428XL地震仪和SG-10低频检波器,固定采集参数为：采样间隔1 ms、道间距20 m、记录长度15 s。采集参数试验主要针对激发因素（激发深度、药量、组合井激发）和接收因素（组合低频检波器）进行了较为全面的试验工作。依据采集的地震记录确定所研究的主要目的层为6.5 s反射信号,通过对不同激发因素和接受因素单炮记录中目的层信号能量及信噪比的比较,确定适合于该地区的最佳激发参数和接收参数为：井深15 m、药量12 kg;井组合采用单井和三井组合相结合;检波器组合采用点组合方式。研究结果表明,在辽西地区,通过增加激发深度、增加药量、采用组合井激发和组合低频检波器、延长记录时间等措施可以获得地下更深部的反射信息。     

欧美应用地球物理现状——多波地震勘探

随着多道遥测地震仪和三分量数字检波器的问世及数字处理和资料解释技术的进步，众多欧美大学、研究所及油气公司的地球物理学者针对多波地震勘探理论、资料处理模块、纵波对比试验等开展了大量的研究工作。目前深层横波震源技术尚不成熟，大量的多波技术研究仍然是针对转换波。为保证纵波资料质量，一些项目将传统检波器获得的纵波资料与三分量获得的纵波资料进行对比，即用三分量数字检波器采集的同时，仍用传统纵波检波器进行采集。此外，与三维三分量地震勘探相配套的三维多波VSP技术等也处于研究之中。     

低爆速细长型震源药柱提高地震勘探分辨率

提高地震勘探分辨率是一个系统工程，必须在野外采集，资料处理等方面采取各种不同手段，达到提高分辨率的目的。采用低爆速细长型药柱震源，在提高地震勘探分辨率方面具有特殊的效果，在研究中发现，同时接收纵波和转换横波，与高爆速炸药相比，低爆速细长型震源药柱可以有效地拓宽频带（纵波频带达220Hz以上），提高目的层反射波的主频（纵波主频达120Hz以上），低爆速细长型震源药柱在地震勘探中的推广应用。必将有效地提地震勘探的分辨率。     

新型煤矿井下单分量无缆地震仪研制

槽波地震勘探技术具有探测范围广、准确率高的特点,在煤层地质构造的精细化勘探中作用越来越重要,但当前地震勘探装备多数体积笨重、施工布设大量线缆,效率低下,施工成本较高,严重制约了煤矿井下高精度槽波地震勘探技术的发展。针对上述问题,借鉴节点式地震仪的设计理念,将动圈检波器与采集控制电路、时间精度保持电路以及电源电路一同集成在一个完整的腔体中,省去大线传输,观测系统灵活、无约束,解决煤矿井下复杂工况环境下多道数地震数据采集的问题。并设计授时同步装置,通过GPS授时与温补晶振相结合的时钟机制,解决各个采集单元间的时间同步性问题,实现采集系统的小型化、轻量化、高集成度化。经过实验室及现场测试,各项性能指标均满足设计要求。      

雄安新区工程地质勘查数据集成与三维地质结构模型构建

雄安新区位于太行山以东平原区,100 m以浅地层以冲洪积冲湖积砂层和黏土层为主,工程地质条件良好。中国地质调查局组织实施了工程地质勘查工作,获取了百余个钻孔的地层、标贯、测试等地质数据,形成了雄安新区工程地质勘查技术方法体系,建立了工程地质钻孔数据库及三维模型,为雄安新区规划建设提供了有力支撑。本文从工程地质钻探数据获取、数据集成方法、地质资料处理技术等方面进行了整理和归纳,利用三维可视化软件建立工程地质三维结构模型。以雄安新区工程地质勘查数据集应用的实例,为城市地质调查和数据集处理及应用提供参考。     

煤矿采区高密度三维地震采集参数讨论

随着煤矿采区高密度三维地震技术的不断推广,对其采集参数选择有了新的认识,特别是线束方向、线距大小、最大炮检距以及覆盖次数与CDP面元等关键采集参数的选择。从理论计算到工程实践角度,对煤矿采区高密度三维地震采集参数进行了分析与讨论,认为:道距、线距、炮点距、炮线距的大小与面元尺寸大小密切相关,能否实现无假频空间采样取决于面元大小,增大线距有利于提高性价比;以煤层构造勘探为目标的前提下,最大炮检距可以大于目的层埋深;在地震条件良好地区,高密度三维地震设计的覆盖次数不宜太高,以提高分辨率;高密度三维地震是面积采集、立体勘探,其线束方向设计不应受制于构造走向的约束。通过不同面元大小、不同覆盖次数以及大线距采集的典型工程实例,初步印证了上述结论的正确性。      

原始地震道校正组合技术

全数字化地震数据采集设备和计算机地震数据处理系统能力的提高,使室内以提高高频地震信号信噪比为目标的处理技术得以实现。原始地震道校正组合技术在减少高频信号损失、提高信噪比方面效果明显。对比模拟野外检波器组合实验与地震道校正组合可知,随着组合道数的增加,高频干扰波能量明显减少,但模拟野外检波器组合却存在有效波高频振幅值下降的问题;相反,地震道校正组合即可有效降低高频干扰又能保证反射波明显增强。实例表明地震道校正组合技术在识别小断层和小间距煤层方面效果显著。     

槽波地震勘探仪器的发展现状

高性能槽波地震勘探仪器的研制能够有力推进槽波地震勘探方法在煤矿地质构造勘察等领域的有效应用。通过分析槽波地震勘探实例,对比国内外多款新型槽波地震仪采集站,结果表明:无线遥测式地震仪是槽波地震勘探仪器的主要发展方向;新型采集站都使用有Δ-Σ技术的24位AD转换器,前置增益都是多倍率。地震仪器采集站的性能满足槽波地震勘探需要,但是地震检波器的性能制约了槽波地震仪整机性能的提高。分析6种不同类型地震检波器的原理和性能,目前地震检波器主要是围绕提高灵敏度,拓宽频率响应范围和增强抗干扰能力3个方面进行研究。其中高性能压电式地震检波器在槽波地震勘探中有较好应用前景,进一步介绍了一种压电地震检波器芯体及测试结果。      

辽河探区精细三维地震采集技术与应用

在详细分析辽河探区以往的地震资料品质和地震采集方法基础上,结合辽河盆地特殊的地震地质条件,通过理论分析、野外试验和实际资料采集,深入探讨了精细三维地震采集中几项实用技术,如优化观测系统及其参数、最佳激发参数优选和精选检波组合。这些技术的成功应用,极大地提高了地震资料的品质,满足了精细地震勘探阶段地质目标对地震采集资料的要求。     

六盘山盆地黄土塬区地震数据采集技术

宁夏南部六盘山盆地属于典型黄土塬地貌的沉积盆地,该区表层沉积了巨厚黄土层,深层不同构造单元差异大,在地震数据采集上需克服地表和地下的双重影响。分析了该区地质条件以及勘探难点,结合实际资料并应用新技术和新方法,总结出一套针对该区的地震数据采集技术,可以指导该区后期地震勘探工作。      

贵州织金浅煤层地震勘探技术的实践与认识

贵州织金地区二叠系龙潭组煤层连片稳定分布、累计厚度大,为中高阶煤煤层气重点有利目标区;但主力煤层地震反射资料信噪比低、剖面成像效果差,制约了该区煤层气勘探开发工作。工区内灰岩大面积裸露、目的层埋藏浅是导致该区地震资料信噪比低的最主要因素。实践表明:基于数字盒子波调查的模拟检波器多道组合接收技术具有较好的噪声压制效果,基于煤层反射最大信噪比的岩性-井深-药量匹配激发技术提高了地震激发效率,宽线观测、小道距数字检波道组合技术是改善二维地震成像的有效方法,小道距、小线距、高炮密度及高横纵比的三维地震观测技术显著提升了煤层资料品质。该技术系列适用于山地灰岩出露地区浅煤层地震采集。      

倾斜检波器与地表双自由度耦合效应

煤田地震数据采集过程中，存在同一检波点位置重复插拔布设检波器的情况，检波器多次插拔布设存在倾角差异，导致检波器与地表耦合条件变化，影响地震数据采集质量。将检波器倾角参数引入检波器与地表耦合系统。从振动力学的角度推导倾斜检波器“双自由度耦合振动系统”，研究检波器倾角、检波器与地表相对阻尼系数、地表介质参数对耦合系统的影响，分析相同检波点位置重复布设检波器对地震数据采集的影响机理。研究结果表明，检波器倾角的增加将衰减检波器与地表耦合系统的幅频响应，提高耦合系统的谐振频率，说明本次倾斜检波器与地表耦合系统模型构建合理，结果可用于指导和规范地震数据采集工作。