《维地震设计》PPT课件.ppt

三维地震工作流程,一、3D地震设计大纲（一）勘探范围及地质任务1、测区范围,本次三维地震勘探要求控制范围是由以下11个坐标点所圈定1 4019835 511975 2 4019835 5134753 4017990 513475 4 4017990 5131005 4016600 513100 6 4016600 5116057 4017060 511605 8 4017060 5108559 4018450 510855 10 4018450 51123011 4018910 511230 12 4018910 511600 13 4019370 511600 14 4019370 511975 勘探面积4.6Km2。,2.地质任务,（1）查明勘探区内2#煤层落差大于5m的断层，其平面摆动误差不大于20m，对落差3-5m的断点尽量预以解释。（2）查明勘探区内2#煤层的起伏形态及赋存深度，其深度误差不大于2%。查明幅度大于10m的褶曲。（3）圈定煤层冲刷带、火烧带、天然焦和煤层隐伏露头位置。划分主要煤层的分叉、合并带。（4）探测老窑采空区和废弃巷道位置。（5）查明勘探区内长轴直径大于30m的陷落柱，其平面误差不大于30m。（6）预测煤层厚度变化趋势。,（二）交通与自然地理条件 1、交通,磁县六合工业有限公司观台煤矿位于河北、河南两省交界处磁县境内，岳城水库南岸。西距观台镇2km，南临磁观公路，东距磁县县城约25km，北距峰峰市区20km，邯郸环行铁路位于本区东北15 km处，由彭城直通临近孙庄矿、黄沙矿的运煤专线铁路，交通便利。,交通位置图,2自然地理条件,观台煤矿地处太行山东麓的丘陵地带，地势东北低西南高，沟谷纵横，地面标高介于+150+231m之间，从测区北部流经的漳河常年有水，由于建有岳城水库，致使井田大部为水体覆盖。本区属温带大陆季风性气候，夏天炎热，冬季寒冷，降水一般集中在 79月份，春秋季多风，多为南向，最大风速为7m/s,3气候,勘探区地属半大陆气候，年最高气温42.5，最低气温-19.9，年平均气温13左右。年降水量为50mm，蒸发量2000mm，气压1000Pa。春秋季多风，多为南向，最大风速16m/s。,（三）以往勘探工作,峰峰矿区的地质勘探工作历史悠久，但由于本次地震勘探区处于矿区边部，勘探程度很低。本勘探区边界处共有各期钻孔5个，由于施工年度不同，资料质量有所差异，但仍可作为本次三维地震勘探的基础资料。2004年10月我队在本矿进行过三维地震勘探工作，另我队在本区北部的黄沙矿，西部的保障井田均进行过二维地震勘探工作，河北煤田物测队在邻近的申家庄煤矿进行过二维地震勘探工作，其工作方法及技术参数可供本次三维地震勘探参考。,二、地质概况及地震地质条件（一）地质概况1地层,六合工业有限公司观台煤矿属半隐蔽的石炭二叠系含煤区，为第四系黄土覆盖，只在冲沟内有零星的基岩出露（二叠系上统石千峰组）。由钻探工程揭露，地层由老到新依次为：奥陶系中统上马家沟组（O2s）、峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）、石千峰组（P2sh）、第三系（N）、第四系（Q）。现简述如下,2煤层,本区的煤系地层为本溪组、太原组和山西组，总厚度210m左右，共含煤18层，厚13m，含煤系数6.2，主要含煤地层太原组、山西组，厚度190m，含煤17层，厚12.9m，含煤系数6.8。可采及局部可采者7层，总厚9.42m。2煤：位于山西组下部，测区内厚4.0m左右，结构较简单。,3构造,本井田属峰峰煤田的一部分，煤田位于祁、吕、贺山字形构造之东缘，太行山复向斜之东翼，属新华夏构造体系之一部分。本井田位于峰峰煤田之南端，受区域构造的影响，构造走向为NNE，构造组合形式表现为高角度正断层与宽缓褶曲共生，断裂构造将岩煤层切割成中、小型的地垒、地堑以及阶梯状的升降。区内呈西断东曲之势，褶曲宽缓，地层走向为NNE，地层倾向ESE，地层倾角10-20。,4火烧带、天然焦带及陷落柱,本区日前尚未有火烧带、天然焦带在2#煤层中出现的资料。在测区西部的开拓大巷中发现一个陷落柱。,5水文情况,井田内沟谷发育，地形坡度较大，泄水条件好，不易于大气降水的滞流和渗入。多年平均降水量为564.2mm（峰峰站）。2#煤层顶板存在砂岩裂隙水，距上覆石盒子组各含水层间距为40267.63m，岩性组合以粉砂岩及泥岩为主，具有良好的隔水性能。新生界卵石含水层，岩性由松散粘土及卵石组成，厚1018m，以大气降水补给，水力坡度29%。其上为表土层，厚24m，其下为亚粘土层。新生界地层总厚15.139.56m。井田邻近矿井有磁县申家庄和观台镇军民煤矿，申家庄煤矿涌水量为150m3/h,军民煤矿涌水量为20m3/h。井田周围无废弃矿井和小窑。矿井正常涌水量60m3/h，最大涌水量120m3/h。矿井水文地质简单。,（二）勘探区地震地质条件1表层地震地质条件,测区地处太行山东麓的丘陵地带，地面高低不平，标高介于+150m+231m之间，相对高差近80m，沟壑纵横，行车困难。漳河从测区中流过，有近一半的勘探范围的岳城水库的洪水位线以下，地震勘探施工难度很大。表层地震地质条件相对较差。,2浅层地震地质条件,本勘探区大部为第四系覆盖，其厚度较薄，潜水面较深，第四系内卵砾石存在对地震波的激发与接收均不利，浅层地震地质条件较差。,3深层地震地质条件,区内2煤层均厚4.0m，9煤层平均厚度1.5m。两层煤间距为130m左右。煤层的速度与密度与其顶板的砂岩、泥岩和灰岩有较大的差异，是较好的波阻抗界面。预计可形成两组反射波T2、9波。由于区内2煤层较厚，受其屏蔽影响，T9波的能量预计较弱。但T9波仍可作为辅助相位进行对比解释。故本区深层地震地质条件较好，也为圆满完成本次三维地震勘探打下良好的地质基础。因此，本区属于地震施工条件一般地区，必须加大投入，注重野外的施工质量，精细室内资料整理，方能确保勘探任务的完成。,三、设计前的研究工作,三维地震是进行构造勘探最有效的物探方法，其特点就是对小断层、褶曲等构造的分辨率和定量解释精度高。针对本区的地质条件-潜水位不定、第四系覆盖层厚度变化较大、不均匀分布的砾石层，卵石层的存在以及局部地段胶结致密的砾岩、深部地质构造较为复杂等，主要对本区地震勘探带来以下影响：1复杂多变的浅部地层结构对地震波的激发与接收带来较大的影响，2地形变化及低速带变化剧烈带来的校正值不准形成假褶曲等。3厚砾石层吸收影响造成资料处理过程中假凹陷解释陷井。4构造复杂、偏移速度不准带来的假断层等。5陆地与水上施工资料的衔接问题易造成假断层的解释。因此要取得较好的勘探效果，在勘探方法上应采用相应的技术手段，方能取得较好的勘探效果。,（一）资料采集,为了克服特殊的地质条件对资料采集质量的影响，在野外采集过程中拟采取以下技术措施，能取得较为满意的勘探效果。,1丘陵地区CMP点非正常偏移问题,本区为丘陵区，地震观测面为任意曲面。由于激发点与接收点常常不在同一标高，并且相对高差较大，其反射点位置与常规方法（水平观测面）的反射点位置有了偏移时（L）其有：L=XH 2(2H+H)式中：X：激发点与接收点水平距离；H：激发点与接收点相对高差；H：反射界面深度由于地表标高的无规则性，反射点的非正常偏移量是随机的。要使L尽可能的小，故在设计时尽可能减小排列内激发点与接收点的相对高差。,2库区三维地震数据采集的主要困难与对策,在环境复杂、条件差的库区进行野外数据采集，会面临许多困难，其中任何一个难题处理不好，都会直接影响到勘探成果的质量和项目的成败。,21 测量定位,测量工作在陆地施工时并不困难，而在水面开阔的库区，风浪大，不易固定点位，施工难度就大多了。库区测量工作包括水深和定位测量。由于在库底下一定深度激发地震波，所以必须测准水库的水深，在民工施工完炮孔的同时，下药工记录下水深和孔深。相比之下，在茫茫水库水面上，数万个个炮点和检波点的正确定位就不那容易了。为了保证共深度点叠加和地震资料的精度，要求炮点误差小于1m，检波点误差小于2m。在施工中全部采用GPS测量定位。避免累计误差，使共深度点叠加变为共深度小面积元叠加。考虑到在施工期内蓄水和开闸放水引起水库水位的变化会影响到测量的精度，还规定定时观测水位。,22 震源及激发,湖区激发地震波的震源也是难题之一。目前地震勘探常用的震源有好几种，包括汽枪、炸药、电火花和聚能弹，应该说这几种震源各具优缺点。在缺点方面，汽枪震源般吃水深，不能航行，特别是浅水区；炸药产生环境污染及破坏渔业资源；电火花除了运载工具外还存在激发能量偏弱的问题；聚能弹成本高。相比之后，在施工中还是以聚能弹作为激发地震波的震源。库区的激发，一定确保在库底的土层中激发，避免在水中直接激发，以最大限度的消除交混回响等多次干扰。,适用于水域施工的防水药柱 适用于水域施工的聚能震源弹系列,23 地震仪 为了适合库区施工，不能简单地使用性能优良的地震仪，德国产SUMMIT地震仪及美国产TELSEIS STAR无线遥测地震仪就比较适合用于地形复杂的地区进行地震勘探，它与其它地震仪器相比，已具备真正意义上的无线遥测仪功能，做到了单个采集站与地震仪之间采集信号的长距离（小于20Km）无线输送。由于采集站是独立的单元，即使个别采集站发生故障，也可以及时更换，不至于对整个采集质量产生大的影响。,24 地震波的接收,在水域施工，检波器的布设也是一个较大的问题。在水深较浅的地方，通过加长检波器尾锥的方法进行接收。在水深较深的地段，则采用水听器进行接收，以确保采集资料的完整性。需要说明的是：在施工之前，需对不同的检波器进行一致性检测，确保勘探质量。,3陆地地震波激发问题,随着地震勘探技术水平的发展，通常要求的潜水位下激发已逐步被新的激发层位所取代，尤其是在本区浅层地震地质条件较为复杂的地区，第四系由砂、亚砂土、砂砾透镜体组成，且局部地段地表为卵砾石，在地震地质条件相似的峰峰矿区的施工情况来看，井炮激发完全能够完成本次地震勘任务。,4低速带调查,对全区进行详细的低速带调查，为资料处理提供详实的校正参数，并为第四系的解释提供充分的资料。,5采集效果分析,在进行正式生产前，对全区进行大规模的试验工作，除了选择适宜的采集参数外，还对采集的效果进行统计，确定资料较差的区段。在对全区采用正常观测系统采集资料较差的地段，用“一炮无效，多点补偿”及“炮检互换”的方法进行弥补，并采用浅井多井组合激发的方式进行资料采集；在砾石层范围较大采用上述方法仍无效的地段，采用“成组加密法宽方位三维观测系统”进行接收，加大非纵距，使全区资料叠加次数相当，近炮及远炮道数据均衡。,（二）资料处理及解释,峰峰矿区的地震勘探资料由于受特殊地质条件影响有其独特性，因此在进行常规全三维资料处理的同时，重点注意了以下处理。,1精细的静校正,由于本地区属丘陵区，地形起伏，且浅层低降带变化剧烈。因此必须进行精细的静校正，否则易造成数据体的假象。结合全区的详细低降速带资料进行精细的野外一次静校显得尤其重要，对野外静校正结果出一张校正量平面图，与低降速带及地形图进行对比，验证野外静校正的效果。最后再结合折射静校正来完成精细静校正工作，可以取得较好的效果。,2详细的速度研究及偏移,进行精细速度分析，用以消除速度分析过程中的低速陷井。包括叠加速度与偏移速度的研究。由于浅层地震地质条件的影响，速度扫描的速度结果往往呈现许多假象，因此通过多次剩余静校正迭代进行较密的速度分析是非常必要的。对富水地段引起的低速异常进行详细研究，并予以改正进而确保正确的叠加速度，速度谱分析的速度准确与否不但影响叠加的效果，且还与动校正切除是否合理有直接的联系。偏移速度是在DMO速度场的基础上，根据区内钻孔数据，应用射线追踪逐层求出每个钻孔处的正确偏移速度，然后以这些钻孔为结点对全区的DMO速度场进行拟合。由于本区地层倾角变化较大，因此须对拟合后的速度根据地层倾角的变化进行适当手动和平滑，进行偏移。最终使时间偏移成像位置准确，绕射收敛，将水平同相轴与形态变化后的倾斜同相轴有机的连接起来，最大限度的消除由资料处理带来的假构造现象，并用已知巷道及钻孔资料对偏移结果进行检验，直到吻合良好为止。,四、三维观测系统及参数设计,三维地震是高密度面积采集技术，是三维体积勘探。它利用炮点和检波点网格的灵活组合获得分布均匀的地下CDP网格，观测系统正确与否直接影响数据采集质量，资料处理效果和地质成果的精度。,CDP：common deph point gnd 共深度点网格，,（一）观测系统的选择与设计,考虑到本次勘探的地质任务要求较高，因此必须确保较高的覆盖次数，且CDP点均匀分布，以保证较高的信噪比和分辨率；又考虑到测区表浅层地震地质条件较为复杂以及目的层埋藏深浅变化较大等诸多因素，为了更好完成本次勘探的地质任务，选择使用Summit多道遥测数字地震仪及八线十炮制规则束状观测系统进行施工，因为其道集形式简单，叠加特性和曲线形态彼此接近，更有利于压制干扰波，取得较好的叠加效果,八线十炮规则束状观测系统示意图,1、时间采样率的确定,在理论上采样间隔应满足采样定理的要求：t其中，t为采样间隔，fmax为信号的最高频率。采用0.5ms及1ms的采样间隔均可保证有效波在413Hz以内都不会产生假频，满足高分辨地震数据采集、处理及解释的要求。,2、空间采样间隔的确定,为了防止偏移假频，地下共中心点（CMP点）网格密度必须满足空间采样的要求。VrmsDx 4Fmaxsinx VrmsDy 4 Fmaxsiny式中：Dx、Dy 纵、横方向CMP点距；x、y 纵、横方向地层视倾角；Vrms 均方根速度；Fmax 反射波的最高频率。经过计算选用20m道距，40m线距的空间采样间隔进行施工是合理的，最终的CMP网格密度为10m10m。,3、CMP网格的确定,三维地震勘探是共反射面元迭加。共反射面元迭加是指共反射面元道集内各反射点信号的迭加。反射面元的大小在纵向为Dx为10m，横向宽度Dy为10m，本区CMP网格选为10m10m，这样的CMP网格对探测小构造及提高解释精度是有利的。,4、炮检距的确定,沿接收线方向的炮检距称作纵向炮检距（x），沿垂直接收线方向的炮检距称作横向炮检距（y）。炮检距L为：L炮检距的设计重点考虑了如下因素：满足速度分析的要求；动校正拉伸对信号频率影响小；反射系数稳定；对多次波有一定的压制能力；避开强面波干扰；最浅目的层有一定的覆盖次数；方位角分布均匀；炮检距分布均匀，道集形式简单；视波长的值合理;总叠加特性较好；具有较好的观测窗口；在有效观测窗口内的覆盖次数分布均匀。,5、覆盖次数的确定,(1)纵向覆盖次数的确定纵向覆盖次数利用变换多项式的方法进行计算，设炮点为s、检波点为g，共中心点为c，三者的关系式可写成褶积形式：c=s*g则Z变换式为：C(z)=S(z)G(z)经计算得到，Nx=4。(2)横向覆盖次数的确定对于块状观测系统，横向覆盖次数与纵向覆盖次数的计算方法是相同的，则Ny=4。(3)三维覆盖次数的确定三维覆盖次数等于纵向覆盖次数与横向覆盖次数的乘积，即：N=NxNy本区三维地震勘探的覆盖次数为16次（44）。,6、最小、最大炮检距,在一束线中炮点与检波点之间的最大距离为最大炮检距，而炮点与检波点之间的最小距离为最小炮检距。根据邻区进行的三维地震的波场调查得到的结论：地震波的最大炮检距约为700m（对主要目的层2#煤层）。为了增加有效接收窗口，选择的最小炮检距为Xmin=60.8m，最大炮检距为Xmax=605.4m。,（二）观测系统参数,观测系统类型：八线十炮束状观测系统接收线条数：8条线，线距40m接收道数：824=192道，道距20m测区检波点网格：4020m炮 线 距：20，60m炮 点 距：60m最小炮检距：60.8m最大炮检距：605.4m 叠加次数：16次（横向4次，纵向4次）具体施工布置见三维地震勘探工程布置图。本区为一倾向E或SE的单斜构造。故只需在下倾方向即测区的东部及东南部进行镶边即可。本区地层倾角1020，用L=Htg,进行镶边外推，SD4点外推330m，SD3点外推160m SD2点外推140m。其边界即为满覆盖边界，详见工程布置图。以上为预设参数，将根据进一步试验结果进行修正。,（三）试验工作,本次拟采用德国产Summit多道遥测数字地震仪(或功能相当的其它地震仪)进行施工。野外试验的根本目的是对初步拟定的采集工作方法加以检验，以确保采集方法的合理性及资料的正确性，拟定试验内容为：,1激发因素试验,（1）井深根据第四系厚度（0m20m左右），激发井深选择在425m之间，选取最佳的激发层位及井深进行试验。（2）药量对于所选定的最佳激发井深，进行药量试验，拟定药量试验范围为：15KgTNT高速成型炸药。（3）井组合试验对于本区面波较为发育的情况，拟采用2井或3井组合对比试验，以确定最佳的激发方式。,接收条件及仪器因数试验,主要是进行检波器组合方式及组内距试验。检波器采用60HZ(或100HZ)高频数字检波器，进行面积或线性组合试验，组内距12m，针对本区面波发育的特点，还进行检波器挖井埋置试验，对井深进行对比。,（1）采样率：0.5ms(2）记录长度：1s、1.5s（3）前放：0dB、18dB、24dB,4、接收窗口试验,在区内布置一“T”型大排列，进行波场调查及分析最佳接收窗口。针对本次测区的特点，在测区内布设试验点5个，进行激发、接收参数试验，从而选择最佳的野外采集参数。拟进行干扰波场和叠加效果分析，正确选择接收窗口，使野外采集参数最优化。,5、低速带调查,为了搞好静校正，采用微测井及小折射的方法进行低速带调查，以获取浅层低速层的速度及厚度。在全区均匀布置低速带调查点20个，合计80个物理点。,（四）测量工作,地震勘探的测量精度要求按煤炭资源勘探工程测量规程执行。由于本次勘探要求精度高，故必须对测量工作要求更加严格。由于三维地震勘探是面积勘探，勘探线多而密，为了防止测量误差的累积，应严格按一级测量、二级测量和内插线测量过程进行，各种距离数据应为水平间距。要对每一炮点及检波点均进行施测。控制点的施测拟采用GPS全球卫星定位系统进行布控，以作为全区的起算资料。,（五）工程量表1 试验工程量统计表,表2 生产工程量统计表,五、三维地震资料处理,地震资料的数据处理根据本区的地质要求和原始资料的实际情况进行多种试验，确定合理的处理流程和参数。要特别注重压制规则干扰波（面波、声波等）和非规则干扰波，尤其是要努力消除深水区施工所无法避免的交混回响。努力提高目的层反射波信噪比，要认真做好静校正，做好速度参数的提取，以确保最终成果的精度及可靠性。在三维处理的过程中，要确保“三高”，即高分辨率，高信噪比，高保真度；要充分利用地震波的运动学及动力学特征，为进行人机联作和多元参数分析提供可靠的依据。,实现“三高”处理的关键是：,（1）三维静校正；（2）精细三维速度分析及建立符合实际的三维速度模型；（3）保持振幅叠加；（4）三维偏移。,1三维处理技术指标,采样间隔：0.5ms处理长度：1s显示长度：0.8s三维处理面元：10m10m偏移前插值密度：5m5m,2三维资料处理方法与要求,（1）考虑到地质目标及资料解释，在三维处理前拟定保证“三高”的措施及合理的流程。必须以提高分辨率为首要目标，在处理过程中，坚持高分辨率三维地震资料处理手段，提高主频，拓宽频带。（2）加强资料处理过程中的质量监控，并分阶段验收。（3）做好基础工作，包括准确无误的三维数据体的初始化及道编辑等处理工作。（4）建立正确的地表模型，进行精细静校正。（5）加密速度分析（50100m），建立可靠的三维速度模型。（6）处理各个环节都要进行参数测试，包括初至切除，真振幅恢复、均衡、滤波、反褶积、叠加方法、偏移速度、补偿等测试。（7）做好叠前反褶积、频率吸收补偿、传输补偿和非最小相位谱白化反褶积，以利于提高分辨率。（8）选择合适的去噪方法，便于提高信噪比。,1三维处理技术指标,采样间隔：0.5ms处理长度：1s显示长度：0.8s三维处理面元：10m10m偏移前插值密度：5m5m,（六）、资料解释1解释原则及要点,三维地震是一种面积地震勘探，高密度的采集和高精度的处理提供了精细的三维数据体资料。利用该数据体，可以提取各种剖面图、平面图和立体图像以满足工作需要。三维资料解释必须用计算机来完成，采用人机联作解释系统多次迭代反复解释。同时，物探及地质人员要密切配合最终才能取得满意的结果。根据地质任务的要求，本区解释工作主要是构造解释，解释中以垂直剖面和水平切片为基础，以动态显示和三维解释为辅。重直剖面解释与二维勘探相类似，只是交点更多，而水平切片是三维勘探所特有的。在水平切片上，同相轴代表了构造走向，它的宽窄决定于频率高低及界面倾角的大小，它的突变与错断就是断层的标志，结合垂直剖面能够准确确定断层的位置。,七、报告提交内容,项目结束后，提交地震地质报告6套，所有图件以CAD形式提交（电子版2套），其内容包括：1报告文字说明书一份2附图（1）三维地震勘探实际材料图 1:2000（2）三维地震勘探工程测量联测图 1:2000（3）T2波t0等时线平面图 1:2000（4）2煤层底板等高线平面图（等高线距5m）1:2000（6）地震地质剖面图 1:2000（7）联井地震地质剖面图 1:2000（8）与地震地质剖面对应的时间剖面图 1:2000（9）水平时间切片 10张（10）报告所需的其它图件（11）断点、可疑断点平面位置图 1：2000（12）成果报告光盘电子版DOC（13）地震三维数据体光盘，三维数据体包括速度数据体和解释数据体（电子版）。,