黃土塬過渡區地震勘探論文范文

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1不同地表結構對激發的影響

近地表結構復雜，地形起伏劇烈，巖性分布復雜多變、橫向變化極大。不同地形、不同巖性因巖層密度、速度差異，地震波的振幅、頻率衰減劇烈程度不同。隨著地震波在介質中的傳播，波產生的彈性能量逐漸被介質吸收，最后轉換熱，彈性能轉換成熱能的過程稱為吸收，Q反映的就是能量損耗的比率，一個波長λ內，原地震波的能量與傳播所損耗的能量之比為Q，Q越小，對能量的衰減越大。從近似公式得出工區Q值分布情況見圖1，東北部黃土塬過渡區及地形較高陡、黃土層覆蓋厚的區域Q值最小，土質結構疏松，造成激發條件差，表層地震波吸收衰減嚴重。由于圍巖松散造成激發地震波能量與頻率過低，在黃土塬區很難激發出高頻信號和較強的能量[3]，高速層與低速層的速度和密度差異都很大，反射系數也就很大，從而造成下傳能量被屏蔽，難以得到深層地震反射信息。Q值分布較小的區域主要在南部及西南部的山區，其巖性由淺至深為表土、干燥土、粗砂巖、紅砂巖，巖層含水性由淺變深逐漸變差，壓實程度由淺變深逐漸變好，對激發的影響相對要小。其他Q值分布較大的區域激發條件相對較好，能得到較好的地震反射波。

2過渡區激發技術

對于建莊地區黃土塬過渡區復雜的表層結構特征，根據不同區域，采用不同的激發技術。

2.1多種近地表結構調查方法聯合運用，建立準確的近地表模型由于表層結構變化劇烈復雜，單一的近地表調查技術不能準確的調查近地表，根據不同的地表條件，采用不同的調查方法；在地形較為平坦的區域，采用常規小折射進行近地表結構調查。地形起伏大、橫向變化劇烈的黃土塬過渡區，由于層析法比常規小折射更能精細地刻畫表層結構，因此使用比普通小折射更具優勢的層析法小折射，能更好地做近地表結構調查。使用層析反演技術求取表層速度結構的變化，有著比較廣泛適用范圍。它利用地震初至波射線的走時和路徑反演介質的速度結構，不受地表及近地表結構縱橫向變化的約束。初至波中包括直達波、回折波、折射波以及它們混合后最先到達地表的波，層析反演技術針對復雜表層結構的黃土塬過渡區具有更佳的效果。實際應用中可以利用初至波以及層析法對介質縱、橫向速度變化的適應性，根據正演初至時間和實際初至時間的誤差，修正速度模型，通過反復迭代修改，最終達到要求的速度誤差精度。層析反演取的速度結構模型，可以適應地表起伏劇烈，速度縱、橫向變化大，甚至存在高速夾層的地表結構，從而更可靠地用于描述黃土塬過渡區近地表速度變化情況。因而在黃土塬過渡區把層析小折射作為近地表調查的主要方法來解決高程起伏地區近地表結構調查難題；對于起伏劇烈不適合做小折射的區域，采用微測井的方式調查近地表，包括單井微測井、雙井微測井和巖性錄井的方式。根據地形、巖性等情況，采用微測井、常規小折射、層析小折射相結合的方法，準確調查調查了近地表結構，不僅為表層低、降速帶靜校正提供了準確資料，也為激發參數的選擇提供可靠的依據，為取得較好的地震資料奠定了基礎。

2.2界定巖性范圍，確定不同激發區域為界定各種巖性變化，以往的方法是根據巖石出露情況判斷其巖性，這樣往往會以點帶面，難以界定黃土過渡區范圍及基巖與風化次生黃土交替出露區，從而影響變化巖性邊界的界定。由于地理條件復雜，地形起伏劇烈，黃土塬過渡區、山地區、基巖與風化次生黃土交替出露區以及河道礫石區、礫巖區等多種不同的地形特征，低、降速層縱橫向變化大，追蹤高速層的難度較大。通過對不同表層地質條件的優選，綜合應用近地表調查方法和巖性錄井的方式，獲得了比較準確的近地表結構和巖性分布，可以較好地指導激發因素的設計。

2.3激發因素設計該區地形十分復雜，出露巖性橫向變化較大；同海拔相鄰兩座山之間近地表地質情況不同，出露巖性風化程度不同，表層地質條件較為破碎，近地表結構橫向變化較大，因而激發因素變化極大，準確的井深、藥量設計極為困難。(1)黃土塬過渡區激發因素是此次勘探成敗的關鍵。黃土塬過渡區大地濾波作用極為明顯，地震波吸收衰減十分劇烈，高頻信號丟失嚴重，能量下傳不完全，導致黃土塬過渡區單炮記錄能量較弱、信噪比較低、連續性較差、頻率低；不同地形激發巖層密度、速度差異較大，地震波的振幅、頻率衰減劇烈程度不同。黃土塬過渡區單炮品質受含水性、激發圍巖、圍巖速度影響，衰減程度依次變快。在含水黃土層或含水膠泥層（高速層）激發利于激發能量的下傳。由于干燥黃土層與含水黃土層存在一個較強的波阻抗界面，在該界面以上激發，會造成破碎半徑較大，炸藥的能量大部分消耗在破碎黃土過程中，而有效波下傳的能量相對變小了，產生的地震波頻率也較低，下傳的地震波首先遇到低、降速層分界面，很容易形成反射到地面的干擾，能量下傳減少；在含水黃土層或含水膠泥層中激發，激發出的地震波能量和頻率就會達到最佳[7]。通過試驗分析認為，含水膠泥層激發條件優于含水黃土層。綜合分析黃土塬過渡區井口干擾、虛反射、子波和表層濾波等特性，井深應選擇含水膠泥層或者高速層激發。分別采用24m、26m、40m、55.8m單深井和24kg炸藥進行試驗并分析其資料，55.8m井深的反射信息豐富，同相軸連續性好，激發頻率最高，折射更弱，能量也最強，40m次之，24m最差，但40m也能夠完成本次勘探任務需要。由于單井激發作用在圍巖上的面積較小，而黃土層的圍巖松散，因而采用單井很難激發較強的地震波，而單井使爆炸能量對圍巖的穿透能力和破壞能力更強，不利于對圍巖彈性撞擊和壓縮，對地震波的產生也不利。即使是在降速層中激發，的，對于圍巖比較松散，圍巖密度和速度都較低黃土的而言，只有采取較小藥量才能減少爆炸半徑和提高激發地震波的頻率。相對于單井，多井組合爆炸產生的地震波沖擊壓縮圍巖，作用面積大且穿透能力強，產生的能量也更強，組合還能壓制部分激發時產生的干擾波。采用11、13、15口、17口，井深7m、12m、16.5m，藥量1kg/口、2kg/口、3kg/口，組合基距5m、8m、12m進行試驗。根據過渡區復雜地表特征及隨機干擾的相干半徑和炸藥量的破壞半徑，通過單炮資料分析后認為15口組合資料品質較好；隨著井深的增加，折射及折射多次波干擾較為嚴重，7m、16.5m組合井激發效果較好，7m、16.5m膠泥層中激發相比，盡管16.5m膠泥含水性略差，但激發品質在深層較7m含水性較好的膠泥層激發能量略強，但多次折射也較強；采用2kg藥量激發效果較好；組合基距5m能夠滿足生產需要。綜合來看，采用15口×7m×2kg/口，5m組合基距是比較理想的激發因素。(2)根據界定的巖性范圍，分區逐點進行設計激發因素。根據低測成果得到的精細表層結構調查的基礎上和巖性范圍，針對不同表層類型，依據爆炸井深應選擇在強反射界面以下適當巖性中激發的原則，逐點設計激發因素，結合鉆機、交通條件、水源條件等來選擇激發方式。確保河道礫石區、山地砂巖區溝中、基巖出露區、半坡激發點在2500m/s的高速層(基巖中)和山地區山頂激發圍巖速度不低于2000m/s單深井激發；黃土塬過渡區激發點在含水膠泥層中激發，6~10m井深主要為黃土塬過渡區組合井；溝中礫石覆蓋區為淺井組合。(3)不同鉆機類型聯合成井高效實施激發技術。工區巖性分布復雜，成井極為困難，需針對不同巖性采用不同鉆機類型進行聯合成井。針對河灘卵石區，采用鉗空鉆成單深井，利用沖擊鉆成組合井；對于含水性較好的溝中，采用水鉆成單深井；對于含水性較差的山地區，采用空氣鉆成井；對于交通較好區域，可使用四輪鉆成井；黃土覆蓋較厚區域，利用洛陽鏟成組合井。針對姜石粒徑較大區域，通過改進鉆井工藝，設計專用破石鏟，對于無法成井區域，采用較為輕便的鉆機成井，并輔以空氣鉆成組合井。

3應用效果

通過采用上述激發因素，在生產中有效地提高了建莊黃土塬過渡區地震資料的采集質量。本次采集單炮與前期采集單炮同點相比，各頻段資料品質差異不大，但能量、信噪比及高頻段有效信息均有所提高，主要目的層同相軸連續性較好（圖2）。從獲得的現場監控處理剖面與前期成果剖面進行對比來看（圖3），由于有效地震能量強，提高了原始資料的信噪比，地震反射波組特征明顯，各主要目的層同相軸連續性較好，波形較活躍；獲得的各目的層反射連續性較好、信噪比較高，層次齊全，層間信息較豐富，分辨率較老資料更高；淺、中、深層信噪比較以往有較大程度提高，特別是作為主要勘探目的層的淺層長3、長7連續性較好，主頻較高，頻寬較寬，經過后續室內處理，頻寬能得到進一步的拓寬。對采集的單炮和剖面對比分析認為，本次采集激發參數設計合理，較好地完成了地質任務，說明采用的黃土塬過渡區激發技術是成功的。

4結論與認識

對于黃土塬過渡區的地震勘探效果諸多因素中，激發因素起著關鍵作用。通過分析前期及類似地區的勘探資料，結合該地區地表特征，采用表層分區設計，多井組合與深單井相結合等方法，有效地提高了激發質量，獲得了比較理想的勘探效果。（1）通過引入反映能量損耗比率的Q值調查，較全面地掌握黃土塬過渡區黃土厚度變化，為激發因素的精細設計發揮重要作用。(2)準確的近地表模型的建立，不僅是準確靜校正的基礎，也是黃土塬過渡區激發因素設計的重要參考依據。(3)黃土塬地區在含水膠泥層中采用組合井或在高速度層中采取單深井激發，能夠有效保證地震資料的信噪比；(4)逐點精細的激發因素設計保障了良好的激發效果；(5)黃土塬過渡區多種成井技術的綜合運用，是獲得高品質資料的不可或缺的重要環節。

作者：余文科劉遠志張志鋒梁勇羅翔飛單位：菏澤市國土資源局礦產資源勘探開發中心