地震勘探技术篇1

【关键词】光纤传感技术；地震勘测；应用

一、光纤传感技术简介

光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便的进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。

二、光纤传感技术在地震勘探中的应用

2.1光纤光栅型地震检波器

光纤光栅通过将光纤材料的光敏性进行有效的发挥，在光纤的内部通过对纤芯的空间的改变，形成光栅，这种光栅将滤波器或者反射镜的作用，合理的发挥了出来，在划分中可以看做为光纤布拉格光栅、或者是长周期光栅。

光纤光栅的布拉格波长为，其中为光纤的有效折射率，A为光栅的周期。当外界被测量引起光纤光栅所受到的温度、应力和应变发生改变时，会导致FBG的中心波长变化，通过检测FBG中心波长的漂移量来确定外界被测量。光纤光栅的中心波长移动量与温度和应变的关系为：式中：为光纤的热膨胀系数，为光纤的热光系数，为光纤的弹光系数。

为了提高地震勘探中的准确度，经常会使用布拉格光栅进行传感器的制作，这种光栅是利用布拉格光纤传感原理制造的，能够有效的提升地震检波器的抗干扰能力、有效的提升检测器的灵敏度、避免在检测中所浪费的不必要的损耗。所以，这种地震检波器在最近几年的研究中，也得到了较为广泛的研究应用。

大连理工通过利用海洋平台作为地震检测的使用平台，将光纤布拉格光栅应用于其中，在海洋模型中建立十个布拉格光纤传感器，将他们合理的分配在加速度计以及海洋平台以及震动平台之上；然后将剩余的七个传感器布置在制定的关键部位，将最后一个传感器作为温度传感器进行安装，在整个实验的应用中，在所有安装了光纤布拉格应变传感器部位同步加装电阻应变片，通过实验发现光纤布拉格光栅传感器比电阻片更有使用的价值。

中国地震局FBG检波设计中，合理的将支撑梁引入到了设计制造中，通过这种悬臂梁的结构有效的提升了检波器的稳定性能、提高了设备使用中的抗非线性干扰能力，通过设计中加装电磁阻尼系统，提升检波器在抗干扰中的阻尼能力。我国山东大学设计的光纤光缆地震波检测系统，在野外进行试验的时候，通过与电磁式速度型检波器的系统进行比较分析，发现在灵敏度以及抗干扰能力方面均有显著的提升。随着时间的推移，中国石油大学将单自由度弹簧-质量系统成功的制造了一种采用双传输光缆协调滤波的系统，在地震波的检测中能够对10～200HZ的动态信息进行有效的监视。

2.2迈克尔逊干涉型地震检波器

通过在地震波检测中应用迈克尔干涉原理，将发出的激光光源进行处理，使其变成两束信号光，在进行地震波检测的时候，如果谐振子与大地之间发生了相对运动，那么在这个震动的过程中，加速度就会导致光程发生变化，最终导致参考的光束扰。通过将电探测器中蕴含的已经被处理检测过的光信号信息，传变成一种可以识别的电信号信息进行分析。通过将迈克尔逊干扰仪器作为光纤检测的基础，在进行敏感元件的制造中，在单分量双光路加速检测器中应用敏感元件，通过将三个单分量检测器的合理搭配，保证在六个顺便柱体中，能够有效的进行地震波的检测，通过在简谐振子系统中加装硫化硅胶主体等相关元件，提升器使用的精度。在向对面的方向上，通过缠绕敏感的光纤端面发射膜，制造出了干扰仪中的干扰臂。保证在发生地震的时候，内部的质量块与检测器的外壳能够发生轴向运动，使质量块能够能够诱导紧邻其上下位的顺变柱体发生形变，进而导致敏感光纤在顺变柱体的影响下也开始发生形变，通过对相关检测波的测量，提升对地震的预防检测能力，该机器一般应用于0.01g的加速度检测，如果固有频率保持在595～695Hz之内，那么检波器能够输出的信号大致与振动台输出的信号是一致的。

2.3地震波检测器发展新方向

2.3.1长周期光栅传感技术

长周期光纤光栅是一种使用新型纤芯折射率的光纤光栅，他的使用周期出现了明显的变化，控制在了60μm～1mm之间。LEPG这种光纤光栅是一种新型的透射型材料，具有一种宽透射光普带宽。并且不会发生后向反射，在操作的时候使用的手法相对简单，在实际应用中对出现的环境变化感应能力比较强，主要应用在当代浓度、温度等的使用测量当中。

2.3.2光子晶体光纤传感技术

光子晶体光纤传感技术使用的光子晶体光纤如果按照结构进行划分，可以看做为实心型与空心型，同理按照其他的方式进行划分也会出现不同的种类。如果按照折射率进行划分，将能够有效的提升晶体光纤的利用价值，PCF在实际的医用中可以进行大弧度的弯曲、具有一定的大面积特性，能够有效的发挥自身高双折射率的优点等，所以，在实际应用与光学与通信领域的时候收到了广泛的好评。在进行地震测量中，由于对温度以及灵敏度的测量要求相对较高，通过重点对压力、温度等的分析，发现在试验中如果使用了由光子晶体制造的干扰仪进行干扰，将能够提升测量仪器对地震测量的灵敏度以及耐高温的能力。通过将光子晶体传感器应用在地震测量工作的开展中，合理的使用应变测量的技术优势，保证在使用中能够有效的对光子晶体结构的改变，达到预期目的，进一步提高该传感器在现实地震测量中的技术应用效果。

结语：通过将光纤传感技术应用于地震检波器的制造中，将能够有效的提升地震检波器的侦测范围、提高检测敏感度、改善传统的检波器结构等，在实际的检测中光纤传感技术的应用得到了实际的肯定，其发展前景非常乐观，未来的发展趋势也将更加实用化、可靠化。

地震勘探技术篇2

本文通过实例说明，应用三维地震勘探方法，只要合理选择施工参数，精细资料处理解释，充分发挥地震解释软件先进强大功能优势，多方位、多角度、多方法准确解释采空区不但可行，更是最好选择。

关键词：

三维地震勘探；采空区

近年来煤矿发生的许多透水、巷道坍塌等事故都与采空区及其周边应力效应有关。因此，及早发现和圈定采空区范围，采取相应措施，对保证煤炭安全生产，提高煤矿效率，有非常重要的现实意义。

1采空区的地球物理特性

采空区勘探一直是煤矿地质勘探的亟待解决难题。采空区的地震反射波含有大量的信息资料，通过提取地震波在传播时间、振幅、相位、频率等方面的变化，可反演计算出相应地层速度、密度及其他弹性参数，进一步了解地层及煤层变化情况，如地层构造、岩性变化、煤层厚度、分叉合并缺失等。通过研究标准反射波同相轴的消失、变强、强相位转换及在采空区绕射波振幅的强弱变化等，并以此来确认采空区存在及其范围。因此，地震勘探具备解决采空区的地球物理特性的方法。

2实例分析

2.1勘探区地震条件

所述勘探区地貌为剥蚀中低山区，以低山丘陵为主。主要山梁及沟谷走向为北北东向。地层由老到新有：奥陶系中统峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组、石千峰组、三叠系下统刘家沟组、第四系。煤层主要有3#、15#煤，3#煤位于山西组下部，煤层顶板厚50.58m左右。煤层厚度6.56m，结构简单，无夹矸。伪顶为泥岩或砂质泥岩，老顶为厚层状砂岩。底板为泥岩、炭质泥岩或砂岩，为全区稳定可采的煤层，局部有采空区。15#煤位于太原组下部K2灰岩之下，下距奥陶系界面约18.72m，煤层厚度2.43m，结构简单。发育0-1层夹矸。顶板为K2灰岩，局部发育一薄层黑色泥岩，底板为泥岩或铝土质泥岩，为赋煤区稳定可采的煤层。3#煤层埋深约为200m，15#煤层埋深约为250m。泥岩的波速一般为2600~3200m/s；砂岩的波速为3000~3700m/s；灰岩的波速一般为4000~5000m/s；煤层的波速为2300m/s。各煤层与其顶、底板的波阻抗差异十分明显。在采空区影响范围外，能得到良好的反射波组。可见该区深层地震地质条件良好。

2.2勘探方法

根据地质任务与地形地貌、目的层深度和构造情况，本次采用中间放炮、20次覆盖的12线5炮制束状观测系统，采用576道接收，道距选择为5m，CDP网格2.5×5m。由于区内采空区分布较多，对三维地震采集影响较大，往往会造成反射波能量减弱、信噪比降低。因此，在资料采集过程中，遇到资料不好地段均做了补炮，并加大了井深、药量，尽可能提高信噪比，提高采空区勘探的可靠性和准确度。

2.3资料处理解释

本次地震数据处理实行目标处理，以高保真、高信噪比、高分辨率为原则，严格加强质量监控措施，精选处理参数，精细处理，并重点加强了以下几个环节：（1）采用了初至折射静校正、自动剩余静校正逐步细化的静校正方法。在绿山初至折射静校正的逐炮拾取阶段，为了保证所拾取的初至折射波，均来自于全区能连续追踪的同一层，建立了精确的近地表模型。在准确求取了绿山所得静校正量后，分离长波长分量及短波长分量，应用短波长分量，解决邻道间的巨烈跳跃现象。在此基础上求取剩余静校正量，求自动剩余静校正量时，应用较好的标志层（煤层反射波），使其达到效果理想而且保真。（2）注重叠前单炮记录净化，在反褶积处理之前尽量将面波、声波等各种干扰波滤除干净。（3）为提高地震资料的分辨率，选择多道统计反褶积方法来归一化地震子波，改善了不同记录道之间波形特征不一致、能量差异过大的现象。（4）处理过程中充分利用各种资料做好速度分析工作，确保了最终剖面上波组特征明显、地质现象清楚、断层断点归位合理、断面清晰。（5）广泛收集区内钻探、测井资料，进行人工合成地震记录，与成果剖面进行对比分析。最终完成2.5×2.5×0.5ms为单元的三维数据体成果。在此基础上，经过特殊处理产生的各种属性数据体。本次地震资料解释利用GeoFrame4.4解释软件包，在SunBlade2000工作站上采用人机联作完成，解释过程中充分利用了工作站优势，从多方位、多角度，并利用多种方法对区内采空区进行了识别与准确定位。全区解释了煤层存在采空区5处，形态、规模大小及塌陷程度各异，后经钻孔验证、实地踏勘及采掘验证，位置及规模等均准确无误。本区煤层采空区，地震时间剖面上表现为T3波同相轴中断，对应区域煤层反射波能量变弱，波形异常，辅助相位排列杂乱、无规律、断断续续。塌陷严重区绕射波强，而且有的从浅部甚至地表开始就有强绕射。下图为不同塌陷的两个采空区时间剖面，图1为规模小、煤层顶板基本完整小采空区，时间剖面绕射波不太发育，煤层有缺失。图2为大片采空，塌陷厉害，地表有裂缝，时间剖面表现为自浅部开始有绕射波极发育。图中，弧长属性主要反映地震波波形特征，本区采空区表现为采空范围内裂缝分布无规律，形成多个波阻抗反射面，多种波混叠，波形复杂无规律。在振幅图上，本区采空区内反射波能量减弱、衰减强烈，穿过空气裂缝发生波的散射，振幅降低，而正常区大面积振幅值比较稳定。在频率属性图中，反映地震反射波频率特征的有瞬时频率、优势频率与频带宽度3种地震属性。瞬时频率属性能揭示地层细节，本区采空区，反映瞬时频率跳跃变化较大。在相位属性图上，能反映出不同地震道反射波排列杂乱特点，本区采空区引起了地震道反射波的不同延时。

3应用效果及待解决的课题

煤矿采空区尤其是以往私挖乱采无资料的小煤窑，给煤矿安全生产带来巨大隐患，给后期工民建、桥梁等建设也带来许多安全隐患。许多物探研究者曾用过许多种方法解决采空区勘探，但许多方法应用都不理想。如目前常用的是瞬变电磁法，只能圈定其大致范围，对具体深度和范围勘探就不敢断言。其存在的问题：（1）施工工艺复杂，地震无论从施工、资料处理解释，专业性都比较强。因此，人才的培养需要一个很长的筛选、成熟过程；（2）时间周期长，如火工品审批及工农关系协调均有许多不可控因素；（3）三维地震勘探人员、设备投入大，地震破坏造成的赔偿大，价格比较昂贵。在目前市场经济中，笔者深刻体会到，许多采空区勘探项目往往是由于价格高，使得业主改选了其他如瞬变电磁方法等。可见，价格昂贵是制约三维地震项目开展的一个难题。业界有人针对这个问题曾提出过改用电火花代替炸药震源，但没有实质性进展，相信假以时日，这些问题会得到解决。

4结论

三维地震能高精度地确定煤田采空区位置深度，并能在一定程度上评价塌陷程度，是一个不可替代的最佳方法。相信三维地震方法，通过不断完善，会越来越成熟，一定会在煤田采空区勘探中的发挥越来越重要的作用。

【参考书目】

［1］何樵登,熊维纲.应用地球物理教程—地震勘探[M].北京:地质出版社,1990.

［2］王振东.浅层地震勘探应用技术[M].北京:地质出版社,.1994.

地震勘探技术篇3

关键词:地震勘探数据处理解释

地震勘探技术是一门集地质学、物理学、数学、计算机学为一体的综合性应用科学。20多年来，随着煤炭高分辨率地震勘探技术的引入与推广，煤炭地震勘探从二维逐渐发展到三维，为煤矿采区的开发决策、巷道布置与开拓提供了可靠的依据；在查明地质构造、勘探小断层、褶曲、巷道、陷落柱、老窑、采空区等检测工程及解决问题的能力大大提高；在预测采区煤层厚度、顶底板岩性变化、采区水文地质评价等方面都展示了极大的能力。目前已成为煤炭普查、详查、精查、采区勘探必不可少的勘探手段。

煤炭三维地震勘探与二维地震勘探相比，三维地震勘探是把沿线观测的二维地震方法扩展到三维空间。由深度方向（z）和构成面积的（x,y）构成三维空间。通过面积测量技术获得与地质体相适应的三维数据体。三维数据体信息点的密度可达5.0m×5.0m，甚至更小。而二维测线的间距一般最高为500m。

要了解三维地震勘探技术，有必要先了解一下二维地震勘探的基本原理。二维地震勘探方法是在地面上布置一条条的测线，沿各条测线进行地震勘探施工，采集地下地层反射回地面的地震波信息，然后经过电子计算机处理得出一张张地震剖面图。经过地质解释的地震剖面图就像从地面向下切了一刀，在二维空间(长度和深度方向)上显示地下的地质构造情况。同时几十条相交的二维测线共同使用，即可编制出地下某地质时期沉积前地表的起伏情况。

三维地震勘探的理论与工作流程和二维地震勘探大体相似。第一个阶段是野外数据采集。野外地震数据资料采集包括测量、钻井、激发井埋置炸药(在使用炸药震源时)、埋检波器、布置电缆线至地震仪器车几道工序。测量的任务是按勘探设计的要求定好测线及爆炸点和接收点的位置。钻井的任务是准备好可埋下炸药的激发井。埋炸药就是向井中放入炸药，炸药爆炸后产生弹性地震波，地震波向地下传播，遇波阻抗界面产生反射，地震反射波被埋置在地面的地震检波器接收并传送到地震记录系统，记录系统将检波器传来的信号记录下来，这就获得了用于研究地下地质情况的原始地震记录。

地震勘探的第二个阶段是资料处理。室内地震数据处理是把采集到的地震信息数据输入电子计算机地震资料处理系统，按不同要求用一系列功能不同的模块进行处理运算，按照地震勘探任务的不同，剔除干扰信息，加强有用信息，最终得到一份三维地震数据体文件。三维地震与二维地震相比，三维偏移归位后的地震数据体，基本上能够反映地下的真实情况，而二维地震波场不能满足三维时间场方程，使二维偏移处理在运动学特征上发生了畸变。从而使三维地震资料处理与二维相比发生了质的变化。

地震资料解释是把经过处理的地震数据体变成地质成果的过程，包括运用波动理论和地质知识，综合地质、钻井、测井等各项资料，作出构造解释、地层解释、岩性解释及综合解释，绘出有关成果图件。三维地震勘探与二维相比，二维地震的数据显示方式是垂直地震剖面，沿地震测线垂直剖切，显示形式也比较单一；三维则不同，三维地震数据组成的数据体在平面上按CDP网格排列分布，在垂向上按深度换算的时间采样组成立体数据网格。对于这样的数据体，解释工作者可根据需要灵活地显示多样图件，可以根据需要显示走向、倾向或某一有意义的方向的剖面，折线剖面（如连井剖面，通过不同地质特征带剖切等），显示等时切片，这些剖面能表现出相位和振幅的变化。还可以通过彩色显示、三维可视化显示等提高对地下构造形态、断层和地层变化的识别和确定能力。

以前由于没有合适的三维显示设备，人们只好利用一条条地震剖面(主测线和联络测线)以及水平时间切片来显示三维数据，地震剖面是一种二维图象，可表示为A=f(x,z)或A=f(y,z)，水平切片也是一种二维图象，可表示为A=f(x,y)，地质解释人员依据这些二维图象来推测、想象地下地层的空间形态和结构。但是三维数据用二维解释具有很大的局限性

图1是某勘探区的一条地震剖面，从图中可以清楚地看出地下岩层的起伏形态。图2是这个勘探区三维地震数据体在深度为1464毫秒处的水平切片，从图中可以清楚地看出一个弯曲的古河道。

图1某测线地震剖面

对于庞大的三维数据体，即使将每一条剖面和水平切片都显示出来，一个三维体的完整信息也是分散在各个独立的二维图象中，很难综合起来进行联想，观察起来也不直观，不能从三维的角度去观察和分析地质体的空间形态。更何况在实际工作中不可能对每条剖面和切片都进行观察，常常是将剖面抽稀，仅对部分剖面和水平时间切片进行解释，即只利用了一小部分信息，大部分信息没得到利用，这是一种信息的巨大浪费，其结果是不可避免地会漏失或忽略大量的小构造。另外由于缺失中间过渡信息，在二维剖面的解释过程中常常会出现断层组合不合理，同相轴难以追踪和对比等情况，往往需要反复修改，解释效率很低。多年以前人们就认识到了这个问题，并指出了三维数据三维解释的出路。

在计算机图形学基础上发展起来的科学计算可视化技术及虚拟现实技术，为三维地震数据的三维解释提供了技术上的支持，二十世纪九十年代以来，国外就开展了三维地震数据的可视化研究，在实践和应用中取得了明显的效果，引起了人们的极大兴趣，目前三维地震数据场的可视化技术还在继续发展之中，并已成为地质勘探中的一个研究热点。

三维地震勘探技术今后的发展方向主要包括3方面：

一是发展万道地震采集技术。采用万道地震仪(测线在30000道以上)和数字检波器进行单点激发、单点接收、大动态范围、多记录道数、多分量地震、全方位信息、小面元网格、高覆盖次数的特高精度三维地震采集技术。

地震勘探技术篇4

【关键词】煤炭勘探；地震勘探；技术应用

作者简介：王刚（1972-），男，四川省射洪县，大学学士，河北省煤田地质局物测地质队，高级工程师

1前言

随着我国科技人员的不懈努力，促使我国煤炭地震勘探技术实现了从无到有、从二维到三维的飞跃，其技术水平大幅提高，成为我国煤炭地震勘探工作的重要应用手段。特别是三维地震勘探技术的推广和应用，不仅提高了地震勘探的精确度，而且增加了分辨率，促使煤矿企业实现了社会效益和经济效益。目前，我国关于煤炭高精细地震勘探技术的应用较多。

2高频率奠定高精细地震勘探技术的基础

高精细地震勘探技术在煤炭企业中的应用，大大提升了分辨率。由地震勘探原理可知，地震数据频率对纵向和横向分辨率有决定性作用，分辨率随着频率的高低变化而变化，进而影响地震采集观测系统的选择和接收、运用方式。高精细地震勘探技术在煤炭中的应用，能够充分发挥高频率的特点，提高分辨率，使煤矿企业所在区域的图像显示更为直观和清晰，方便相关人员的决策[1]。

3高密度接收技术的应用

高精细地震勘探技术在煤炭生产中的应用，能够充分发挥其高密度接收技术，使煤矿人员更好获取地震信息。在传统地震勘探技术的作用下，某一构造体或单元未能获取足够的地震信息时，不能实现消息推送，使人们难以识别地震信息，增加煤炭企业的生产风险。为满足煤矿生产和安全的需求，应用高精细地震勘探技术具有必要性。首先，高精细地震勘探技术具有高密度接收的特点，既有利于提高地震勘探数据采集能力，又能使人们获取更加丰富的地震信息。其次，利用高精细地震勘探技术，能够实现地震信息的小网格采集，提高横向分辨率。在小网格采集过程中，需要有效把握面元尺寸，通常以10m×10m的尺寸，但我国山西地区以5m×10m的CDP网格为主。所以，我国煤炭企业需要根据实际需求而确定网格尺寸大小，可以有效避免面元尺寸小造成信息接收不全或遗漏的情况。最后，煤炭企业确定CDP网格时，既要考虑煤炭所在区域的地质条件、任务等情况，又要考虑有效频率问题，以达到最高分辨率，促进煤炭企业工作的进一步开展。

4高质量、高保真为高精细地震勘探技术提供保证

高精细地震勘探技术在煤炭企业中的应用，提高了地震信息的质量。目前，我国煤炭企业对于信息采集资料质量低、信噪比低的情况，能够采取一系列处理手段加以解决，但是却以降低剖面分辨率为代价，难以满足煤炭企业对地震信息的高质量、高保真要求。由于煤炭企业在开采过程中，对地质结构破坏较为严重，使所在区域的抗压能力减弱，一旦地震信息的失真，将会对煤炭企业造成无法估量的严重损失。高精细地震勘探技术能够确保地震信息的高质量、高保真性特点，在确保剖面分辨率的基础上，为人们提供有效信息，以提高煤炭企业处理地震问题的能力[2]。

5三维地震勘探手段的应用

利用高精细地震勘探技术，能够增强叠前分析研究的有效性，以促进三维地震勘探手段的更好应用。近年来，随着我国经济的快速发展和社会对煤炭需求的增大，促使煤炭地震勘探工作量与日俱增，尤其是解决影响煤矿企业的构造问题，对地震勘探工作者提出更高的要求。三维地震勘探技术的应用，使地震数据体富含更多地质信息。DMO叠加剖面，不仅具有较高的分辨率，而且能够充分反映地震特征，如以绕射波、回转波等识别断块、向斜等特殊地质构造，为人们提供更为清晰、直观的地质信息。由于地质处于不断变化状态下，所以传统地震勘探技术不能充分显示地震波、地震道等微小变化，尤其偏移现象的出现，致使人们不能获取精确的地震信息。利用三维地震勘探技术，能够充分发挥DOM叠加剖面的作用，对地震信息数据加以有效分析和研究，充分发挥地震勘探的效益[3]。

6单点地震勘探技术的应用

随着高精细地震勘探技术在煤炭企业中的应用，单点地震勘探技术实现了高密度空间采样，充分反映了地震信息，为煤炭企业工作指引方向。室内组合处理技术是单点地震勘探技术的核心，促进煤炭企业获取高质量的地震数据信息。首先，该技术能够压制干扰波，避免干扰波对地震数据信息的不必要干扰，确保地震信息的可靠性。其次，该技术能够压制部分随机噪声，尤其对低信噪比地区有良好的噪声压制，以降低地震信息的信噪比。最后，单点地震勘探技术能够更好描述煤炭分布情况和所处区域地质构造情况，大大提高了地震勘探的精度和资料信息的分辨率，对煤炭企业的更好发展奠定有利基础条件。

7结语

高精细地震勘探技术在煤炭生产过程中的应用，使煤炭企业充分实现了社会效益和经济效益，促进了煤炭企业的更好发展。目前，我国煤炭高精细地震勘探技术的应用虽然较为广泛，但是仍然存在不足，需要我国有关人员的进一步研究。总之，伴随社会的发展和科技的进步，新技术能够为煤炭高精细地震勘探技术提供动力支持，以促进高精细地震勘探技术在煤炭领域的更好应用。

参考文献：

[1]戴世鑫.基于物理模型的煤田地震属性响应特征的关键技术研究[D].北京：中国矿业大学(北京),2012.

[2]罗建峰.巨厚黄土塬矿区三维地震勘探的关键技术及其应用研究[D].西安:西安科技大学,2013.

地震勘探技术篇5

关键词：三维地震勘探技术；煤层；观测系统；资料解释

引言

运用三维地震勘探技术，能够有效的解决煤田勘探中：褶曲、断层、陷落柱、煤层变化等地质现象[2]。三维地震勘探概念是在1970年由地球物理学家沃尔顿提出，经过四十多年的发展，三维地震勘探技术已经形成包括野外资料采集、室内资料处理和成果解释的一整套技术体系。

1三维地震勘探的原理

地震勘探一般是通过炸药或者可控震源来形成地震波，在地震波向下传播的过程中，因为不同地层岩性差异，导致波阻抗不同，从而在界面处产生不同的反射和折射，在地面上用专门的采集装置接收，从而记录下了地下反射波的信息。上述讲述的是地震勘探的基本原理，我们通常对二维地震勘探反射波法比较熟悉，其实三维地震勘探和二维地震勘探在基本原理和实用技术方面有很多相似之处[3]。

2地震地质条件

勘探区位于新疆西部的准噶尔盆地东部北缘地带，表层地震地质条件较差，地貌为呈北西-南东向多垅沙漠，沙垅相对高差5～15m，对野外施工造成了一定的困难。勘探区浅层被第四纪、新近纪地层大面积覆盖，且新近纪地层与下伏地层呈角度不整合接触，有良好的波阻抗界面，能够产生能量较强的反射波。中、深层地震地质条件较好[4]，煤层赋存条件较好，构造简单，地层倾角较平缓，煤层顶底板岩性、岩相组合特征清楚，物性特征突出，以致形成较强反射波。

3三维地震勘探的技术要求

3.1观测系统

设计的三维观测系统是否合理会直接影响勘探效果和精度，根据勘探区的地震地质条件和实验资料分析，选择如下观测系统（图1）。

排列方式：束状8线10炮制，中点发炮；接收道数：8×48=384道；接收线距：40m；接收道距：20m；接收炮距：80m；纵向偏移距：20m+20m；最小非纵距：10m；最大非纵距：310m；排列长度：480m+480m；最大炮检距：571.4m；CDP网格：10m（横向）×10m（纵向）；覆盖次数：6次（纵向）×4次（横向）。

3.2施工方法

激发条件：单井6m井深，1.0kgTNT高速成型炸药填土闷孔激发；成孔设备：戈壁钻机；接收方式：采用4个100Hz检波器2串2并组合接收，检波器挖坑用土埋置且引线掩埋60cm以上；仪器型号：408UL多道遥测数字地震仪；记录长度：1.5s；记录格式：SEG-Y；采样间隔：0.5ms；接收道数：384道；仪器频带：全频带接收。

4资料处理与解释

4.1资料处理

主要处理的参数：带通最小相位、零相位滤波：（20/30～140/150Hz）；地表一致性预测反褶积：预测步长8ms；时窗0～1000ms，因子长度100ms；叠后滤波：（20/30～120/130Hz）；初至折射静校正参数：水平基准面+650m；低速带速度600m/s；替代速度2100m/s。

采取的主要措施包括：建立空间属性、道编辑、叠前单炮净化、静校正、反褶积、精细的NMO、DMO速度谱分析、剩余静校正、三维偏移等一系列处理。

4.2资料解释

资料解释依据的是处理后得到的三维偏移数据体，具体解释方法以垂直时间剖面为主。

4.2.1褶曲解释

经过三维空间偏移校正后的三维地震资料，速度变化平稳的情况下，其经过时深转换后，地震数据由时间域可变为空间域，此技术使得偏移剖面更加接近真实构造形态。本勘探区地层基本为一轴向北西-南东的宽缓背斜形态，局部发育着次一级褶曲。褶曲形态可通过时间剖面得到直观的解释（图2）。

4.2.2断层解释

在地震资料解释中断层解释占据着十分重要的地位。三维地震勘探对于断层解释有其独特的优点，它以三维地震数据体为基础，利用的最主要的技术手段是地震相干技术[5]，利用其对断层非常敏感的特性，可利用Landmark解释系统在相干体上直接解释断层。

4.2.3煤层厚度解释

煤层厚度可根据煤层顶、底板反射波时差以及反射波振幅等动力学参数解释煤层厚度，每层厚度的变化，直接影响着反射波的能量强弱以及信噪比的高低。

本勘探区B3煤层较厚，根据煤层顶、底板反射波时差（图3）与钻孔揭露煤层厚度制作δh/δs转换曲线（图4）解释厚煤层区煤层厚度。

5结束语

本次三维地震勘探是在本矿区的首次应用，通过实例证明，三维地震勘探技术能够很好的实现煤田勘探的任务且获得的时间剖面信噪比、分辨率较高，丰富的三维资料信息为解释工作奠定了可靠基础。

参考文献

[1]印兴耀，等.地震技术新进展[M].中国石油大学出版社，2006：76-79.

[2]杨德义.煤矿三维地震勘探技术发展趋势[J].中国煤炭地质，2011：42-55.

[3]刘明.三维地震勘探技术的应用分析[J]中国新技术新产品，2010：1-2.

[4]张秀红.深层三维地震勘探数据采集技术[J].石油地球物理勘探，2003：358-365.

[5]付雷，等.相干体技术在三维地震资料中的应用[J].世界地质，2000：279-281.

地震勘探技术篇6

【关键词】：三维地震；勘探技术；矿井地质；

自50年代末以来，现代科技成就特别突出。特别是将计算机和电子技术都应用到了三维地震勘探中去。极大地增强了勘察测试技术和数据采集技术方法的发展。三维地震的勘探逐渐从强度破坏极限状态控制向着变形极限状态控制不断地演变着，这也体现了科技的不断提高和发展，还体现着勘探技术工程界的各类信息在工作人员的意识上不断地更新，进步和发展。这也体现了三维地震勘探技术不断的发展提高，整体水平也有质的变化。

1.三维地震勘探技术概括

三维地震勘探技术是在二维地震勘探技术的基础上发展起来的。三维地震勘探技术首先需要野外地震数据的采集和整理，室内地震数据的处理以及地震资料和解剖图的分析三个步骤完成的。这三个技术不仅仅需要工作人员的记录，采集，也需要高科技的设备，如：电子计算机和勘探计数仪等，通过三维地震勘探技术能够清晰并快速的提高矿井地质技术的工作效率。三维技术的确立为我国经济的发展和地质勘探技术的研究工作奠定了基础，同时提高了我国的科学技术，也促进了经济的发展。

2.目前三维地震勘探技术应用中存在的问题

2.1监测仪表器

虽然三维地震勘探技术相对于古时代的监测仪器相对比有着明显的改善，但是在勘探仪器表的本身还存在一定的问题，例如：线性，稳定性，响应性，重复性以及操作性方面还是有着不足的地方，例如：稳定性，在矿井地质表面，可能勘探效果很不错。但是一旦深入到矿井的深部进行探测，可能会存在勘探仪器不识别或是探测的地质问题不清晰等状况。这就充分的说明了，仪器的稳定性还是有一定的缺陷。

2.2监测信息的采集不够

在勘探的过程中，某些地震勘探的工程师对于基础地质信息还是不够重视，信息的处理也需要着一些新的方法和进一步的研究。所以，在勘探人员对矿井地质进行检测的时候，一定要认真对勘探的信息以及数据做详细的记录。对本身的地质信息做以明确的判断。

3.三维地震勘探技术的应用

3.1科学的野外地震数据管理

三维地震勘探技术实际上属于面积接收技术。这种方式成本较大，三维地震勘探数据采集进行科学的施工，在工作前，要严格的定好测线，爆炸点与接收的位置。所以，现场操作仪器的工作人员必须要对记录好的数据进行严格的监控，从而保证勘探技术的顺利进行。

3.2三维地震勘探技术的应用重点

三维地震的野外数据采集后，对于数据质量的处理是勘探技术应用的重点，对勘探结果也有着重要的影响。如今是一个电子科技发达的社会，运用计算机可以很快的对整理出的数据进行编排。将有效的数据留下来，刨除无用的和干扰数据。将有用的数据进行叠加和分析，最终得到三维地震的剖析图。这就是三维地震勘探技术的应用重点。

4.三维地震勘探技术的信息的采集与分析

4.1三维地震勘探技术系统建立的原则

三维地震勘探原理就是在监测中合理的确定监测点的布置以及监测的范围。位移的监测点应该根据地质条件来判断，在变化越大的地方，勘探点应该越密集。地质变化的越明显，说明了地质勘探中的信息越不稳定，那么加大勘探点的密集程度是十分有必要的。如果在某一位置上出现了强烈的数据显示，但是没有监测点进行控制，监测不到数据或监测的数据不够清晰，准确。那么，容易造成三维地震勘探技术中的损失。也增大了矿井地质灾害的频率性。在勘探地点优化布置的基础上，也要确保勘探技术装置的稳定性和可靠性，这也是体现科学技术发展的一个重要体现。依照监测简单使用，经济合理的原则，进行对矿井地质关键区的监测。所以勘探仪器的质量好坏也是决定着三维地震勘探质量的决定性之一，也决定着矿井地质灾害发生的次数和频率。

4.2基础矿井地质信息的采集和分析

基础的地质信息的采集和分析主要包括着：地层，地质构造的信息，地形，地貌的信息以及岩体类型的信息。在地质信息的采集上，首先要了解矿井地质的类型。其次，要了解地貌和地形，要选取有代表性的地段进行三维地震勘探和分析。再就是，利用力学的模型来勘探它与哪一段地形有关。最后，就是要根据监测的数据去决定施工的方法。对于矿井的内部结构以及性质都要进行明确的分析。对于所获取的信息和资料进行充分的探讨及研究，将不足的地方及时去弥补，达到每次的监测都有所提高的效果。

5.三维地震勘探技术在矿井地质中的应用和实例分析

5.1隧道地质的大变形

在高速公路上，我们看到了许多的隧道。在已经竣工的川藏公路二郎山隧道长4176米，最大深埋达到了760余米。隧道的地质条件复杂，经过勘察表明，隧道施工的过程中，容易发生不同程度上的岩爆问题。所以，在监测的过程中，工作人员不仅要在短的时间内获取到准确的数据及信息，也要在一定程度上注意自身的安全，在保证地质不发生灾害的同时，要加强矿井地区的稳定性。

5.2山路出口的滑坡问题

在隧道建成以后，很多工程师为了应付了事，没有考虑到出口的滑坡现象。在南方阴雨天气连绵不绝，时间长了就容易产生泥石流或滑坡现象，一旦发生会造成经济上的严重损失，还可能造成安全问题。根据以往的数据表明，该滑坡在中部平台19米处，下部4米处和片石挡墙3米处已经初步形成了贯通性的滑动面，情况十分危险。根据这种情况，国家所制造的地震勘探仪器正朝着多功能，多样化，自动化，控制化的方向逐步发展着。

5.3地震中的三维勘探技术

中国从古至今发生了许多次大地震，从唐山大地震到汶川大地震，国家对防震越来越重视，对于矿井地质中的三维勘探技术也制定了比较详细的目标。各个地区的地质条件不同，所以三维勘探技术要根据每个地段进行不同程度的监测。

【结语】：综上所述，通过文章我们可以分析出三维地震勘探技术不仅仅是走形式，而是从监测仪器，勘探原理和勘探方法等各个方面下功夫。这样才会提高整体的勘探能力，监测的效果也会稳固的提升。矿井地质灾害也会逐渐的减少，人们的生活也得到了保障。国家应不断地加强科学技术，工作人员应加强三维地震勘探技术的学习，不断提高自身的水平，为我国的三维地震勘探技术开拓出美好的新篇章！

【参考文献】：

【1】：赵立军；三维地震勘探在我国石油勘探应用所取得的重要成果【M】。北京：中国石油工业出版社，2009（08）。

【2】：李昆；石油勘探与开采过程中的三维地震勘探技术的应用【J】。现代勘探科技资讯，2009（01）―12―中国新技术新产品。

【3】：吴晓军；三维地震勘探技术应用现状与发展【J】。石油工业技术，2009（09）。

【4】：李金柱；石油勘探新技术应用与展望【J】。石油工程，2009（04）。