黄土塬过渡区地震勘探论文范文

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1不同地表结构对激发的影响

近地表结构复杂，地形起伏剧烈，岩性分布复杂多变、横向变化极大。不同地形、不同岩性因岩层密度、速度差异，地震波的振幅、频率衰减剧烈程度不同。随着地震波在介质中的传播，波产生的弹性能量逐渐被介质吸收，最后转换热，弹性能转换成热能的过程称为吸收，Q反映的就是能量损耗的比率，一个波长λ内，原地震波的能量与传播所损耗的能量之比为Q，Q越小，对能量的衰减越大。从近似公式得出工区Q值分布情况见图1，东北部黄土塬过渡区及地形较高陡、黄土层覆盖厚的区域Q值最小，土质结构疏松，造成激发条件差，表层地震波吸收衰减严重。由于围岩松散造成激发地震波能量与频率过低，在黄土塬区很难激发出高频信号和较强的能量[3]，高速层与低速层的速度和密度差异都很大，反射系数也就很大，从而造成下传能量被屏蔽，难以得到深层地震反射信息。Q值分布较小的区域主要在南部及西南部的山区，其岩性由浅至深为表土、干燥土、粗砂岩、红砂岩，岩层含水性由浅变深逐渐变差，压实程度由浅变深逐渐变好，对激发的影响相对要小。其他Q值分布较大的区域激发条件相对较好，能得到较好的地震反射波。

2过渡区激发技术

对于建庄地区黄土塬过渡区复杂的表层结构特征，根据不同区域，采用不同的激发技术。

2.1多种近地表结构调查方法联合运用，建立准确的近地表模型由于表层结构变化剧烈复杂，单一的近地表调查技术不能准确的调查近地表，根据不同的地表条件，采用不同的调查方法；在地形较为平坦的区域，采用常规小折射进行近地表结构调查。地形起伏大、横向变化剧烈的黄土塬过渡区，由于层析法比常规小折射更能精细地刻画表层结构，因此使用比普通小折射更具优势的层析法小折射，能更好地做近地表结构调查。使用层析反演技术求取表层速度结构的变化，有着比较广泛适用范围。它利用地震初至波射线的走时和路径反演介质的速度结构，不受地表及近地表结构纵横向变化的约束。初至波中包括直达波、回折波、折射波以及它们混合后最先到达地表的波，层析反演技术针对复杂表层结构的黄土塬过渡区具有更佳的效果。实际应用中可以利用初至波以及层析法对介质纵、横向速度变化的适应性，根据正演初至时间和实际初至时间的误差，修正速度模型，通过反复迭代修改，最终达到要求的速度误差精度。层析反演取的速度结构模型，可以适应地表起伏剧烈，速度纵、横向变化大，甚至存在高速夹层的地表结构，从而更可靠地用于描述黄土塬过渡区近地表速度变化情况。因而在黄土塬过渡区把层析小折射作为近地表调查的主要方法来解决高程起伏地区近地表结构调查难题；对于起伏剧烈不适合做小折射的区域，采用微测井的方式调查近地表，包括单井微测井、双井微测井和岩性录井的方式。根据地形、岩性等情况，采用微测井、常规小折射、层析小折射相结合的方法，准确调查调查了近地表结构，不仅为表层低、降速带静校正提供了准确资料，也为激发参数的选择提供可靠的依据，为取得较好的地震资料奠定了基础。

2.2界定岩性范围，确定不同激发区域为界定各种岩性变化，以往的方法是根据岩石出露情况判断其岩性，这样往往会以点带面，难以界定黄土过渡区范围及基岩与风化次生黄土交替出露区，从而影响变化岩性边界的界定。由于地理条件复杂，地形起伏剧烈，黄土塬过渡区、山地区、基岩与风化次生黄土交替出露区以及河道砾石区、砾岩区等多种不同的地形特征，低、降速层纵横向变化大，追踪高速层的难度较大。通过对不同表层地质条件的优选，综合应用近地表调查方法和岩性录井的方式，获得了比较准确的近地表结构和岩性分布，可以较好地指导激发因素的设计。

2.3激发因素设计该区地形十分复杂，出露岩性横向变化较大；同海拔相邻两座山之间近地表地质情况不同，出露岩性风化程度不同，表层地质条件较为破碎，近地表结构横向变化较大，因而激发因素变化极大，准确的井深、药量设计极为困难。(1)黄土塬过渡区激发因素是此次勘探成败的关键。黄土塬过渡区大地滤波作用极为明显，地震波吸收衰减十分剧烈，高频信号丢失严重，能量下传不完全，导致黄土塬过渡区单炮记录能量较弱、信噪比较低、连续性较差、频率低；不同地形激发岩层密度、速度差异较大，地震波的振幅、频率衰减剧烈程度不同。黄土塬过渡区单炮品质受含水性、激发围岩、围岩速度影响，衰减程度依次变快。在含水黄土层或含水胶泥层（高速层）激发利于激发能量的下传。由于干燥黄土层与含水黄土层存在一个较强的波阻抗界面，在该界面以上激发，会造成破碎半径较大，炸药的能量大部分消耗在破碎黄土过程中，而有效波下传的能量相对变小了，产生的地震波频率也较低，下传的地震波首先遇到低、降速层分界面，很容易形成反射到地面的干扰，能量下传减少；在含水黄土层或含水胶泥层中激发，激发出的地震波能量和频率就会达到最佳[7]。通过试验分析认为，含水胶泥层激发条件优于含水黄土层。综合分析黄土塬过渡区井口干扰、虚反射、子波和表层滤波等特性，井深应选择含水胶泥层或者高速层激发。分别采用24m、26m、40m、55.8m单深井和24kg炸药进行试验并分析其资料，55.8m井深的反射信息丰富，同相轴连续性好，激发频率最高，折射更弱，能量也最强，40m次之，24m最差，但40m也能够完成本次勘探任务需要。由于单井激发作用在围岩上的面积较小，而黄土层的围岩松散，因而采用单井很难激发较强的地震波，而单井使爆炸能量对围岩的穿透能力和破坏能力更强，不利于对围岩弹性撞击和压缩，对地震波的产生也不利。即使是在降速层中激发，的，对于围岩比较松散，围岩密度和速度都较低黄土的而言，只有采取较小药量才能减少爆炸半径和提高激发地震波的频率。相对于单井，多井组合爆炸产生的地震波冲击压缩围岩，作用面积大且穿透能力强，产生的能量也更强，组合还能压制部分激发时产生的干扰波。采用11、13、15口、17口，井深7m、12m、16.5m，药量1kg/口、2kg/口、3kg/口，组合基距5m、8m、12m进行试验。根据过渡区复杂地表特征及随机干扰的相干半径和炸药量的破坏半径，通过单炮资料分析后认为15口组合资料品质较好；随着井深的增加，折射及折射多次波干扰较为严重，7m、16.5m组合井激发效果较好，7m、16.5m胶泥层中激发相比，尽管16.5m胶泥含水性略差，但激发品质在深层较7m含水性较好的胶泥层激发能量略强，但多次折射也较强；采用2kg药量激发效果较好；组合基距5m能够满足生产需要。综合来看，采用15口×7m×2kg/口，5m组合基距是比较理想的激发因素。(2)根据界定的岩性范围，分区逐点进行设计激发因素。根据低测成果得到的精细表层结构调查的基础上和岩性范围，针对不同表层类型，依据爆炸井深应选择在强反射界面以下适当岩性中激发的原则，逐点设计激发因素，结合钻机、交通条件、水源条件等来选择激发方式。确保河道砾石区、山地砂岩区沟中、基岩出露区、半坡激发点在2500m/s的高速层(基岩中)和山地区山顶激发围岩速度不低于2000m/s单深井激发；黄土塬过渡区激发点在含水胶泥层中激发，6~10m井深主要为黄土塬过渡区组合井；沟中砾石覆盖区为浅井组合。(3)不同钻机类型联合成井高效实施激发技术。工区岩性分布复杂，成井极为困难，需针对不同岩性采用不同钻机类型进行联合成井。针对河滩卵石区，采用钳空钻成单深井，利用冲击钻成组合井；对于含水性较好的沟中，采用水钻成单深井；对于含水性较差的山地区，采用空气钻成井；对于交通较好区域，可使用四轮钻成井；黄土覆盖较厚区域，利用洛阳铲成组合井。针对姜石粒径较大区域，通过改进钻井工艺，设计专用破石铲，对于无法成井区域，采用较为轻便的钻机成井，并辅以空气钻成组合井。

3应用效果

通过采用上述激发因素，在生产中有效地提高了建庄黄土塬过渡区地震资料的采集质量。本次采集单炮与前期采集单炮同点相比，各频段资料品质差异不大，但能量、信噪比及高频段有效信息均有所提高，主要目的层同相轴连续性较好（图2）。从获得的现场监控处理剖面与前期成果剖面进行对比来看（图3），由于有效地震能量强，提高了原始资料的信噪比，地震反射波组特征明显，各主要目的层同相轴连续性较好，波形较活跃；获得的各目的层反射连续性较好、信噪比较高，层次齐全，层间信息较丰富，分辨率较老资料更高；浅、中、深层信噪比较以往有较大程度提高，特别是作为主要勘探目的层的浅层长3、长7连续性较好，主频较高，频宽较宽，经过后续室内处理，频宽能得到进一步的拓宽。对采集的单炮和剖面对比分析认为，本次采集激发参数设计合理，较好地完成了地质任务，说明采用的黄土塬过渡区激发技术是成功的。

4结论与认识

对于黄土塬过渡区的地震勘探效果诸多因素中，激发因素起着关键作用。通过分析前期及类似地区的勘探资料，结合该地区地表特征，采用表层分区设计，多井组合与深单井相结合等方法，有效地提高了激发质量，获得了比较理想的勘探效果。（1）通过引入反映能量损耗比率的Q值调查，较全面地掌握黄土塬过渡区黄土厚度变化，为激发因素的精细设计发挥重要作用。(2)准确的近地表模型的建立，不仅是准确静校正的基础，也是黄土塬过渡区激发因素设计的重要参考依据。(3)黄土塬地区在含水胶泥层中采用组合井或在高速度层中采取单深井激发，能够有效保证地震资料的信噪比；(4)逐点精细的激发因素设计保障了良好的激发效果；(5)黄土塬过渡区多种成井技术的综合运用，是获得高品质资料的不可或缺的重要环节。

作者：余文科刘远志张志锋梁勇罗翔飞单位：菏泽市国土资源局矿产资源勘探开发中心