凌国庆
【摘 要】以黄陵某三维地震勘探区为例，分析了森林覆盖区三维地震勘探术难点。设计小道距、大线距的观测系统减少测线数、以便保证施工进度；测量过程中采用全站仪与RTK相结合的测量方式进行检波点与炮点测量，保证了测量精度；生产过程中采用多种成孔方式，保证了原始地震资料的质量；处理过程应用层析静校正技术、子波一致性以及振幅一致性处理等技术保证了不同频率的资料同相叠加；应用常规解释与属性解释相结合的解释方法，得到了较为丰富的的地质成果。
【关键词】三维地震勘探；森林覆盖区；子波一致性
0 引言
1994年，我国煤矿采区高分辨三维地震勘探技术在淮南谢桥煤矿得到了巨大的成功，随后，三维地震勘探技术得到推广应用，特别是阳泉五矿作为我国煤矿采区第一个山区三维地震勘探工程的成功进行，开创了我国煤矿采区复杂地表条件下三维地震勘探的先例。目前，煤田三维地震勘探应用领域已经拓展到包括平原、山区、丘陵、戈壁、沙漠、海上、黄土塬等地区，应用范围包括华东、华北、中部与西部地区，但森林覆盖区受到地表条件限制严重，此项工作进行的较少。
1 概况
井田内峁梁蜿蜒，沟谷纵横。沟谷多呈“U”形，区内地表植被发育（图1），地表高差较大，最大约400m；第四系松散堆积物厚度发育不均匀，交通条件差；第四系现代河流冲洪积层分布于区内宽阔的“U”型谷底部，岩性以亚粘土为主，下部为卵砾石层，厚度1～6m。残坡积层大面积分布于区内的沟谷山坡及梁顶，沉积物主要为亚沙土、亚粘土、碎石土、腐植土。厚度随地形变化，一般厚1～4m。
井田内地层由老至新依次有三叠系上统瓦窑堡组，侏罗系下统富县组，侏罗系中统延安组、直罗组，白垩系下统宜君组、洛河组和环河组以及第四系等；其中直罗组底部为含泥质角砾岩，本组地层为强反射地层。
含煤地层为侏罗系中统延安组，延安组含煤层数较多，根据煤层厚度和稳定性等综合指标划分，4-2号煤层为区内主采煤层，煤层平均厚度约1.16m，受沉积基底的影响，部分钻孔揭露了无煤带。由于地表条件复杂，钻孔网度较大，无煤带边界难以准确确定。
区内地层倾角平均为2～3°左右，次级褶曲发育，断裂构造不发育。
2 地震勘探难点
（1）地表复杂。研究区位于黄土区，地形起伏大、沟深坡陡，通行困难，给地震施工造成较大困难。区内植被发育，给炮点、检波点测量及检波器的布設、成孔设备的运输带来了极大的困难。
（2）地震波吸收衰减严重。研究区部分区域地表被第四系松散覆盖层，厚度不均，不仅对地震有效波特别是高频信息的吸收衰减作用较为强烈，还出现明显的多次波、面波、侧面波等干扰，造成深层反射波的信噪比降低，成像模糊，影响地质成果分析。
（3）直罗组底部为角砾岩，是一个强反射层，对下伏煤层的反射波具有强屏蔽作用。
3 地震勘探技术对策
3.1 野外采集
（1）三维观测系统设计。采用小道距、小排列、大线距接收，减少测线的铺设数量，尽量避开地形较差的区域。
（2）测量过程中采用全站仪与RTK相结合的测量方式进行检波点与炮点测量，保证测量点的精度。
（3）选择良好的激发层位。在黄土区，采用洛阳铲成孔，激发层位为红黏土中；在基岩区，采用风钻成孔，井深在4～5m；在过渡区，采用人工移动的山地钻成孔，成孔深度至基岩面1m以下（井深不低于4m）。
（4）利用专业软件提前进行各束测线的设计，保证全区覆盖次数的相对均匀。
（5）加强现场质量监控。由于地形条件差，强干扰降低了地震资料的信噪比，常规的评判标准衡量野外监视记录质量精确度较低，有必要在做完高程校正后再进行采集资料质量评判。
3.2 资料处理
（1）野外静校正。初至折射静校正的原理是利用计算机自动拾取每炮的初至折射波到达时间，自动反演地下表层地层速度结构，求取野外一次静校正参数，进行精确的静校正量计算，主要目的是消除地表起伏以及风化带和低速带厚度变化因素的影响。本区地表起伏大，且地层横向变化较大、低降速带厚度变化大，通过进行初至折射静校正，可以消除地表起伏及低降速带厚度引起的误差。
（2）子波一致性以及振幅一致性处理
由于激发和接收在空间方向不断变化，使记录在空间方向上能量、频率不均衡，需采用地表一致性能量、频率补偿方法进行补偿。
工区存在三种地形施工方式的炮集记录，分别是基岩区施工，黄土区施工以及过渡带施工。三种炮集记录中存在不同的相位特征，如果不进行相位校正，在叠加重叠部分会出现不同相叠加，所以在反褶积前需要做好相位的一致性处理工作。
具体处理时，分别选择过渡区和黄土区，黄土区和基岩区炮集重复的小叠加段，求取子波算子。
（3）球面扩散振幅补偿和地表一致性振幅补偿技术
在衰减地滚波之前应用球面扩散振幅补偿，可以有效的统计地滚波的能量特征，为衰减地滚波提供更好的数据条件。采用球面扩散补偿方法补偿地震波在纵向上的衰减。通过试验，前期使用指数方式进行几何球面扩散补偿，补偿地震波在纵向传播过程中衰减的能量、加强深层有效信号。
3.3 资料解释
三维地震资料解释是利用相应的技术方法对数据体内的地质信息进行分析、对比、解释，将数据信息转换成地质信息。三维地震资料解释的基础是三维地震立体数据体，解释过程在工作站或微机上实现。根据由已知到未知，由简单到复杂，由点到面，由大到小的原则，充分利用解释工作站的灵活、高效、直观的特性，综合已知地质测井资料进行综合解释。
（1）反射波层位标定
一般情况下三维解释时首先要利用钻孔测井资料制作人工合成地震记录，然后根据抽层结果确定各反射波组的地质层性，从而将地震反射波与地下地质目的层联系起来，便于在整个三维数据体中进行追踪解释。由于本次勘探北区没有已知见煤钻孔，南区仅有一个见煤钻孔且无测井曲线，给制作人工合成记录造成很大困难。因此只有在分析地下地质层位的基础上结合临区地震资料将本区地震反射波与地下地质层位建立对应关系。
本次勘探区内仅赋存4-2煤层，4-2煤层与围岩构成一强反射界面。根据建北矿建井报告及钻孔资料揭露，井田范围内白垩系下统宜君组地层普遍发育，该层成分为砾岩，砾石大小不一，成分混杂，以灰岩、燧石、石英岩和片麻岩等砾石及粉细砂屑组成。该地层在地震勘探上容易形成较强反射波。白垩系下统宜君组地层底距4-2煤层顶一般约85～178m，按照本区层速度推算，反射波同相轴在叠加剖面上的时差在55-110ms之间，与实际地震反射波特征吻合（图2）。据此，可以确定本区4-2煤层的标准反射波层位。
（2）薄煤带的解释
薄煤带由于煤与围岩的波阻抗差异小，导致形成反射波的能量发生变化，在时间剖面上，反射波表现为振幅削弱、反射波连续性变差等特征（图3）。
（3）煤层缺失区的解释
煤层缺失区由于地层之间波阻抗差异往往较小，难以形成良好的反射界面，在地震时间剖面上，表现为煤层反射波同相轴的缺失（图4）。
4 地质成果与验证情况
本次勘探查明了4-2煤層底板起伏形态，北区总体表现为一个向南西倾斜的单斜构造，南区总体表现为一个向北西倾斜的单斜形态；控制了区内4-2煤层无煤边界。与勘探前相比，煤层赋存煤范围增大约0.17km2；全区共解释断层2条；预测了区内4-2煤层厚度变化趋势。
据矿方二盘区胶带运输巷6#联络巷处资料揭露情况，此处煤厚约3m。在区内沿二盘区胶带运输巷切时间剖面线（图5），可以看到4-2煤层反射波同相轴十分清楚（图6）。结合振幅强弱信息，预测该处煤厚约2.8m，与揭露资料比较吻合。
5 结论
森林覆盖区开展三维地震勘探，会面临到地表条件复杂、煤层埋藏深度变化大的不利条件。在充分研究区内存在的勘探难点，采取了针对性技术措施：小道距、大线距、高速层中激发是取得较好野外数据的基础；合理的处理模块是取得高品质时间剖面的保证。实际资料表明，在森林覆盖区进行三维地震勘探取得了一定的应用效果，为煤矿的安全高效开采提供了可靠的地质资料。
【参考文献】
[1]王建文，孙秀荣，王宏科，等.综合地震勘探方法在陕北煤田采空区探测中的应用[J].中国煤炭地质，2012.9，22（9）：48-54.
[2]冯阿建，陈强，赵兴，等.层析静校正在层状结构黄土塬的正演模拟与应用[J].煤炭技术.2015，34（12）110-112.
[3]张旭东.子波一致性校正方法在海洋地震资料处理中的应用[J].工程地球物理学报，2014.9.
[责任编辑：朱丽娜]
