山区地震勘探（直线）激发问题分析及资料处理措施

张奋轩  曹新领  常宇飞

（陕西省煤田地质局物测队西安710005）

（2002年煤田地质与可持续发展研究）

摘要：本文结合山西沁水—屯留煤层气项目中的实际情况，分析了山区地震勘探中上山坡与下山坡的激发规律，同时浅谈了山区地震勘探中的反射点错动情况及其对资料处理提出的特殊要求和处理措施。

关键词：山区地震勘探上山坡下山坡道集

作者简介：张奋轩（1971—），男，工程师，1996年毕业于中国矿业大学应用地球物理专业，地震勘探。

随着勘探技术的发展及勘探设备的改进，曾被视为勘探禁区的地表条件复杂的山区，已逐渐被人们所涉足。在山区地震勘探中，由于沿沟施工的鱼刺形折测线观测系统CDP点离散程度大，如图1所示，给以后的资料处理带来较大的难度，结论也有较大误差。所以，正规的山区地震勘探施工中测线应布置为直线。又由于山区地形复杂，各测线段层位纵横向变化大，因而，激发问题就成了急需解决的问题，它直接影响着原始资料质量和生产效率。这里就参照沁水——屯留煤层气项目中的一些实际情况分析该问题。同时由于山区地貌的特殊性，对资料处理也提出了新的要求。

    图1折测线反射点示意图

    山区地震勘探中，一般利用炸药震源，把震源近似看成点震源，其所激发的纵波以速度Vp向远离震源沿径向r方向传播，由于纵波在能量传播中的波前为球面，如图2所示，它以震源为球心沿着传播介质向各个方向扩散，当在传播中遇波阻抗差异较大的界面时，就会发生反射、透射等现象。
   1激发因素分析                                 图2纵波传播示意图

    在这里先介绍两个概念，在山区地震勘探中，激发点相对于接收排列的位置而言，有上山坡和下山坡之分（有人也称为正面和负面）(图3)。上山坡（即正面），指排列和激发点在某个山包的两侧时的激发点所在的坡，下山坡（即负面）是指排列和激发点在某个山包同侧时激发点所在的坡。在实际施工中，不可能把震源埋置得足够深，只能埋置于相对深度的位置，根据沁水——屯留普查试验中确定的激发因素，激发井深在遇到基岩时一般采用1～5m（使用山地钻或凿岩机成孔），土层一般为6～16m（使用手搬钻成孔）；组合数为2～5个；每炮药量4～8kg（硝铵或成形炸药）。

              图3激发点正、负面示意图

    在激发介质层位稳定，相同井深，井组合和药量的情况下，上山坡的资料一般要比下山坡资料好得多。如图4、图5是在沁水——屯留煤层气项目中所获的上山坡与下山坡单炮记录，二者相比上山坡记录资料明显好。根据地震波传播的动力学特征，激发点在上山坡时，如图6所示，反射波Vp在能量传播过程中经波阻抗差异较大的界面反射时，大部分能量都能回到排列接收的位置，反射波能量较强，在记录上反映出强相位波组。若激发点在下山坡，如图7所示，只有一小部分能量经目的层界面反射到接收排列的位置，反射波能量弱，在记录上反映就不明显。所以在生产实际中，上山坡时可以适当减少药量和井组合数，下山坡时适当加大。若在山顶激发，由于纵波在有效射线路径上赖以传播的介质很少，加上波的转换等原因，大部分能量都散布于空气当中或转换成其它能量的存在形式，此时所获资料最差，如图8是在该项目中取得的山顶激发记录，频率低，面波干扰严重。

图4上山坡单炮记录                            图5下山坡单炮记录

图6 上山坡激发反射波Vp传播示意图               图7下山坡激发反射波Vp传播示意图

     图8山顶激发记录   图9上山坡黄土中激发记录文件         图10山顶上土峁中激发记录

    在山区地震勘探中，由于条件复杂，层位多变，有时不一定附合上述结论。如在基岩中激发就比在风化残积物中强，更比黄土中激发效果好。风化残积物、黄土颗粒胶结松散，能量衰减快。图9是在上山坡黄土中激发，井深4m +3m、药量8kg孔的记录，远道均被噪音所覆盖，目的层反射波不能辨认。在山区有时山顶有搬运再沉积下来残积土即所谓“土峁”。这时要取得好的记录就要加大药量、孔深或井组合数。图10是沁水——屯留项目中在马必做的山顶“土峁”激发试验记录，7.dat是6个4m孔（使用洛阳铲成孔），药量6×6=36kg（硝铵）；8.dat是一个7米孔（使用手搬钻成孔），药量11kg（成形炸药）。两张记录相比较，很明显8.dat中频率高，在目的层600ms附近相突出，连续性强，明显比7.dat好些。看来，在低速层中激发，增加孔深是取得较好资料的一个重要因素，有时增加井组合数和药量不如适当地增加孔深。
    总之，在山区地震勘探中，其激发因素的确定，既要遵守上山坡、下山坡的理论，又要和施工中的实际相结合，才能获得较为理想的生产记录。

2资料处理措施

2.1反射点错动

    在常规资料处理中，道距=2CDP间距，共中心点的时距曲线被认为是双曲线，但在山区地震勘探中，由于受地表条件的影响，其时距曲线是一个随机曲线，CDP间距也不等于1/2道距，其理论反射点和实际反射点有一个差值S，如图11所示，假设有斜坡AB，在A点激发，B点接收，理论中，一般反射点在其中点D的正下方G′处（设mn为反射界面），而实际反射点在G处，α1=α2，由简单的几何推导，可计算出G′和G点的差值S为：S=x×Δh/4h0。                                   图11反射点错动示意图

2.2道集反抽

    在常规资料处理中，一般有以下几个步骤，原始数据→解编→道集生成→动静校正→速度拾取→时间剖面等。其中的道集生成是很有规律的，它是为了便于计算速度谱和进行叠加而把其共中心点的各道按炮检距由小到大的顺序排列。比如单边放炮，偏移三个道间距的六次覆盖采集时，其共中心点道集为1、5、9、13、17、21……，2、6、10、14……。但在山区地震勘探中，如前所述，实际反射点与理论反射点有一错动，在共反射点G上的道集就不具有这样的规律。如图12所示，选定一足够小范围作为CDP面元（它的确定应以h0为变量，经过多重迭代，    图12反射点单位元示意图    直到达到某一参数要求，最终确定这一CDP面元），再由它反算其对应道集，进行叠加，滤波等处理。对于山区地震资料处理中这一思路，如能具体在理论和实际中解决这一问题，将对山区地震勘探资料处理是一个大的推动。关于对山区地震资料处理的特殊要求，还有初至回归校正等。

3结束语

    山区地震勘探工作已普遍展开，测区的施工难度越来越大，而对勘探精度要求越来越高。因此研究山区地震勘探的施工因素及资料处理方法，无疑对日后在山区勘探市场中占有一席之地会有很大帮助。由于笔者水平有限，以上所谈，请各位同行、专家给予指正。

参考文献

　何樵登,熊维纲.应用地球物理—地震勘探原理[M].北京.北京地质出版社1991.

Excitation Problems Analysis and Data Processing Measure in Seismic Exploration (Straight Line) in Mountain Areas

ZAHNG Fenxuan, CAO Xingling, CHANG Yufei

(Geophysical and Survey Team, Shaanxi Provincial Coal Geology Bureau, Xi’an 710005)

Abstract: In combined with the practical situation in Shanxi Qinshui-Tunliu CBM project, the excitating principles in upward slop and downward slop are introduced in the paper. Meanwhile, reflected-spot staggering in mountain area, as well as its special requirement and disposing ways for data are simply discussed.

Key words: seismic exploration in mountain area; upward slop; downward slop; channel group