地震勘探的应用(6篇)
时间：2024-03-14
时间：2024-03-14
【关键词】三分量地震勘探技术地震仪器数字三分量检波器MEMS动态范围
中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）35-255-01
引言
地震数据采集是地震勘探工作的重要环节，采集资料的好坏直接影响勘探成果。三分量数字检波器技术是最新型全数字地震数据采集系统的关键技术，因此开展数字三分量地震勘探技术研究及其在海拉尔油田的应用，一是探讨利用数字检波器采集的三分量地震资料能否进一步提高海拉尔凹陷油层分辨率的潜力；二是探索利用数字检波器采集的三分量地震资料识别地质构造的潜力，提高储层岩性识别以及含油气储层预测的精度；三是要形成一套细致详实的数字三分量地震资料采集、处理、解释方法并制定相应的技术流程，同时，为大庆、海拉尔探区及其它地区油气勘探开发进行技术准备。
数字三分量检波器基本原理
三分量数字检波器由三个部分构成：电源支持和数据传输部分；接收垂直地震信号分量的电路以及接收两个水平分量地震信号的电路部分[3]。三分量数字检波器的数字检波电路部分都是基于微机电系统（MicroElectroMechanicalSystem简称MEMS）和用于力反馈用途的集成电路（ASIC）构成的。
MEMS系统是由单晶硅制成的惯性质量块电极系统。MEMS本质上是由两对固定电极和一块可移动的质量块电极构成的，可移动的质量块电极和固定电极之间形成了两个动态电容，当检测到信号时，可移动的质量块电极就会沿着工作轴的方向来回加速度运动，那么电极之间形成的电容间隙就会发生变化，产生不同的电容量，电容量变化的信息反馈到ASIC电路中，从而使ASIC电路产生一个力来平衡可移动质量块电极的运动，迫使质量块电极返回到零位置。这个平衡力在ASIC电路中被转换成一个电压值信号来阻止可移动质量块电极的运动，用于力反馈用途的集成电路主要用于伺服控制回路和∑的变换并输出24位数字信号[4]。
贝39井地区三分量设计关键思路
通过2008年的乌南三维资料分析，找到适于本区地震采集的技术方法，新采集资料频带较以往提高了15～20Hz，基本能满足地质任务要求。利用数字检波器接收，动态范围大，接收频谱宽，有利于进一步提高目的层资料的分辨率。在以上分析的基础上，对地震采集参数进行优化，采取以下具有针对行的采集设计思路，最终取得满足地质任务的地震资料。
采集思路：
（1）增大采集排列长度：提高主要目的层陡坡带的成像精度
（2）增加覆盖次数：提高目的层资料信噪比
（3）缩小面元：提高采样精度
（4）激发技术：追踪岩性逐点设计井深
（5）接收技术：采用数字检波器接收，提高分辨率
该区地势平坦，地表条件相对简单，但地下局部构造复杂，总的构造走向为北东向，主要断层的发育方向多为北东向。根据以往采集经验，沿倾向、尽量垂直断层和构造方向观测，地震信息丰富，对于准确落实构造形态较为有利。综合考虑地表及地下地震地质条件，观测方位角确定为129°，即垂直大断层和构造走向方向观测。线束观测系统野外施工、质量控制、资料处理都较为简单易行，考虑到本区静校正问题相对简单，因此本次勘探可以采用线束式。本区对速度分析精度要求较高，对岩性研究要求更均匀的方位角和偏移距分布，当炮排距较大时，为改善炮检距和方位角分布，应采用斜交式观测系统。斜交观测系统炮线间的转换是渐变的，有利于提高方位角和偏移距分布的均匀性。该区构造复杂，主要目的层埋深差异变化大，为保证对各个方向波场采样的对称，宜采用对称排列观测。该区断裂复杂，纵横向倾角均较大，速度变化较快，束线间排列滚动距离不宜过大，考虑到三维叠前偏移对空间采样的要求以及保证横向具有一定的覆盖次数，本次拟采用较多的接收线数。
根据地质任务中对采集的要求，运用求取的地球物理参数进行分析论证，分别计算出不同目的层所能达到的纵横向分辨率和要求的最高保护频率。
通过分析可以看出，达到本次采集对频率的要求，通过后期的处理，基本可以完成地质任务。
面元大小一方面直接影响资料的品质，另一方面对于勘探成本、勘探效益均有重要影响。由于该区地层倾角较大，断裂非常发育，局部构造复杂，绕射波和侧面波较为发育，而较小的面元尺度是提高资料纵横向分辨率的保证，有利于落实断裂细节特征，同时考虑到本区局部构造轴向特征不明显，纵横向地层倾角均较大，横向小断裂也较为发育，为提高资料纵横向分辨率、有效落实断裂位置，面元边长不宜过大。另外，基于对岩性的研究依赖于较高的横向分辨率，同样要求较小的面元。
根据以上的分析和论证，结合本次采集的地质任务主要目的层为T2-2及其以下地层，目的层倾角较大、断裂发育，对采集资料横向分辨率要求较高，不大于20m的面元可满足本次采集要求。
结束语
虽然我们对数字三分量检波器的应用取得了一定认识，但必须认识到应用数字检波器应该着眼于信噪比和分辨率的问题，为此需要对模拟检波器的组合方法进行认真的思考，避免因为组合而对最终资料产生不利影响；要重点考虑施工方法的进一步更新，尝试使用高采样率，使得在采集阶段能采集到更高频率的地震波，同时进行单炮和剖面处理综合分析。相信随着地震检波器的改进，影响地震勘探进一步发展的因素将会很大改观，必将为提升资料品质和提高勘探效益提供坚实的技术保证[35]。
参考文献：
[1]刘光林等.地震检波器的发展方向.勘探地球物理进展，2003，26（3）
[2]董世学，张春雨.地震检波器的性能与精确地震勘探[J].石油物探，2000，39（2）：124-130
关键词：高分辨率地震勘探；矿井地质；煤层构造形态
一、前言
目前来说，地震方法是在进行水温、工程、环境、地址调查的主要的勘察方法，这种方法的工作原理主要是通过在人工方面进行地震波的运动学和动力学的激发的方法用来解决在地质上的难题。这种方法在生产运用的过程中非常的常见，所以我们需要进行深入的研究。我们在进行地震方法研究的时候，首先要知道这种方法的主要工作原理是利用地震波，地震波会通过人工爆破产生，当地震波在传播到地下遇到了底层的界面的时候，就会按照波所产生的反射和折射原路返回到产生地震波的地方，这些返回的地震波会被我们在不同位置上所放置的验波器所接收，从而在机器中被记录，这些所记录的数据是呈现出一个规律的，所记录的数据再有我们进行处理，得到的资料可以用在我们需要的勘测地质的方面，方便我们在地质方面的生产活动。在以往的进行高分辨率在地震勘探中中的使用越来越频繁，几乎成为了地质勘探的主要的工具，在进行基岩的起伏和含水层等各种不同的地下构造的时候，积累了很多的经验。而矿井地质的工作上却很少用高分辨率解决煤矿中的问题，在煤矿的生产过程中，几乎还是使用传统的解决方法进行煤矿生产的问题。但是由于最近煤矿的生产对于矿井地质的工作的要求可以说是越来越严格，传统的工作方式已经无法满足我们对于生产上的需求，怎样将高分辨率运用在矿井的工作中，提高矿井工作的效率是当今矿井地质工作的当务之急。
二、高分辨率地震勘探原理和方法
地震在我们的日常生活中并不陌生，仅仅几年的时间就发生了大大小小十几起的地震时间，从汶山地震到玉树地震，地震似乎是我们生活中的随处可见的，然而高分辨率地震勘探原理就是利用这种地震波，所谓地震波就是利用爆炸或者是其他的人工方法使地面发生震动，这种震动就是通过波的形式向各个方向进行传播，这种波就是我们所说的地震波。波在同一种介质中可以以相同的速度进行传播，但是地下岩层的由各种各样不同的性质组成，这也就造成了这种地震波碰到他们的界面的时候会发生反射和折射，由于这种反射和折射就造成了有一部分的波返回到地面上，这种回到地面上的波可以通过验波器接收并且总结各种数据资料。地震勘探就是利用这种原理，将人工所激发的地震波向地下进行传播，遇到岩层的分界面的时候进行反射波和折射波，计算这其中的时间，地震勘探就可以通过这个时间来确定界面埋藏的深度和其基本形状。地震勘探的目的就是根据人工所发射的地震波的到达的时间，还有其频率和波形来进行地下的岩层的形状和构造的信息的分析。近几年，我国的地震勘探技术在不断的提高，高分辨地震勘探方法逐渐的变得成熟，传统的地震勘探的方法已经过时。高分辨地震勘探主要是分别从垂向和横向这两个方面进行了煤矿的岩层和断裂的构造的形状进行分辨的能力。本篇文章通过对于一个企业中的实例的描述进行对于高分辨地震勘探方法的发展前景进行分析。
三、高分辨率地震勘探的应用
安徽某煤矿具有非常悠久的历史，其地质工作在1958年的时候就开始了工作，分别有五个队进行钻探的工作，钻探工作主要是进行普查、详查和精查，在1960年的时候和1973年时分别提交了其进行的191个钻孔的普查和警察的勘探报告。这次进行的地震勘探区是在六采区之内，其延伸的控制面积在2.1千米的范围之内，地质勘探任务主要有两个，其一是要对于六采区内落差在十米以上的断层进行查明，其十米以上的精确度应该在三十米以内，而且还要对于落差在十米以下的那些断点给予一个合理的解释。其二是在主要的采取煤层2号和煤层9号的埋藏的深度和其形状特点进行查明，对于深度的误差不能小于百分之二以上。我们在进行地震勘探的时候所使用的钻孔有二十一个，这二十一个钻孔对于其地震的资料定性和定量的解释提供了非常重要的依据。此次高分辨率的勘探任务是有安徽的物测地质队完成的，在1994年进行了地震勘探的野外施工。其完成质量还是很高的，测线的长度为23.065千米，所测的物理点一千五百个，其中合格的物理点有一千四百九十六个，合格率达到了百分之九十九点七三。在进行工程的布置的时候考虑到实际情况，北东走向的地震测线是垂直地层的走线和构造，要尽可能的通过已有的钻孔，并且和北西走向的地震测线形成了网状的形状。网之间的间距是130米和160米。在野外进行工作的时候必须要在地震勘探施工之前在D8线上进行试验和研究，经过试验资料和实际情况的分析确定好野外的工作的方法，需要的一起是48道DFS-V型地震仪，两台M10型可控震源，二乘六次震动台，驱动电瓶至少有百分之五十，扫描的频率应该在25-109hz，扫描的长度是十四秒，除此之外还需要5串TZBS-60型的高频检波器，观测系统为道具10米。十二次单边激发。应用这些试验仪器所进行的高分辨地震勘探在全区内一共获得由一千五百个地震记录，其中包括一千四百七十个生产记录，还有三十张实验记录。生产记录中的甲级有百分之九十三点五，乙级有九十一张，废品四张，其中记录的成品率就有百分之九十九点七三。经过安徽省的每天地质局的评论组对勘探的数据进行抽查和评价合格率在百分之九十七点八。能够达到这样的一个勘测结果已经是说明勘测的结果非常的准确了，通过对于地震勘探我们查明了安徽地区的断裂结构的构造的发育程度和其平面分布的主要情况，对其二煤层和九煤层这两个主要的煤层的煤矿埋藏的深度和其构造的形态特点都取到了一个比较好的地质效果。这次地震的勘探对于地下的断层的控制和对于断点的解释是在平面上发现组合断层一共有七条其中有正断层有六条，另外一个是逆断层，而鼓励的断点是九个，在这些断电中其中的断点产生的落差是十三米，而其他的断点的落差都小于十米的距离。
四、对于高分辨率的地震勘测的评价对于其发展前景的展望
通过对于安徽的地震勘探的实例的描述，我们可以看出，高分辨地震勘探对于矿质生产特别是对于煤矿的生产具有非常重要的作用，其利用高分辨地质勘探可以对于煤层埋藏的深度和其具体的形状都可以勘探的非常的准确，其准确性是比以往的传统的勘测的准确性要高的，而且对于断层的存在与否的解释也是比较准确的。如果高分辨地质勘探如果运用到真正的煤矿企业的生产当中的话，会对于生产作业起到非常大的作用。虽然高分辨地震勘探对于定量的解释上还应该进一步的提高技术，但是高分辨地质勘探相对于传统的地质勘探还是具有非常大的益处。高分辨地震勘探和其他的地震勘探的方法相比的话其具有很多其他的地质勘探所没有的优点，比如说具有探测能力强和解决的问题较多、成本低而且效率也很高。所以高分辨地震勘探对于矿质构造探测手段来讲具有很光明的发展前景的。
参考文献：
[1]崔秀琴；美刊报道对圣安德烈斯断层的研究进展情况[J]；国际地震动态；1981年06期
关键词：山区三维地震勘探应用
中图分类号：P631.4文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）10（b）-0012-03
勘探区位于蒲县县城北东直线距离50km处的马武村一带。测区地震地质条件极为复杂，地表沟壑纵横，高差达200m以上，植被覆盖茂密、灌木丛生，乡村、集镇、矿区在施工区范围内占据面积大，煤层埋藏较浅，小煤窑众多，施工难度极大。
1地质任务
（1）2#、5#煤层是该区三维地震需控制的主要煤层。
（2）查明勘探区内2#、5#煤层的采空区范围及分布情况。
（3）查明勘探区内2#、5#煤层埋深及起伏形态，编制出基本等高为2m的煤层底板等高线图，标高相对误差≯1.5%。
（4）解释勘探区内2#、5#煤层的厚度及变化趋势。
（5）查明勘探区长轴>20m，短轴>15m的陷落柱，其平面误差≯25m。
（6）查明勘探区内落差>5m的断层，解释出落差大于3m的断点，查明断层在主要煤层中的性质、落差、延伸方向和范围。要求断层平面摆动误差≯25m。
（7）查明勘探区内2#、5#煤层中褶幅>5m的挠曲；基本查明煤层倾角>15°的区段，其平面控制误差≯25m。
（8）查明勘查区内古河床冲刷条带的走向、褶皱条带、范围，要求平面控制误差≯25m；查明古河床冲刷条带内的煤层厚度，要求厚度误差≯0.5m。
（9）基本查明第四系厚度，误差≯5m。
2地球物理特征
2.1表、浅层地震地质条件
该井田位于山西省吕梁山南端，主要山梁走向呈北东向。井田的中部展布一近南北向区域地表分水岭，以该岭控制，地形总体呈中间高、东西低。最高点位于井田南部山梁上，标高为1675m，最低点位于井田东部边界蒲伊河沟谷，标高为1420m，相对高差255m。属中山区。区内地形复杂，切割强烈，沟谷纵横，多呈“V”字形。
测区浅层主要由砂质粘土、砂砾石层及松散层组成，激发条件较差，部分沟底有基岩出露，激发条件稍好。全区浅层地震地质条件一般。
复杂的地表，不仅对地震波的成孔激发、接收和连续观测十分不利，还对地震波的高频信息有明显的吸收作用，给提高纵向分辨率造成一定的困难。表、浅层地震地质条件较差。
2.2中深层地震地质条件
该次勘探的主要目的层为2#煤层、5#煤层，尤其2#煤层较厚、特征明显，赋存条件较好。煤层与围岩波阻抗差异明显，煤层顶、底板岩性主要为泥岩、砂岩，与煤层的物性差异较大，有利于得到较好的反射波，因此具有良好的中深部地震地质条件。
为了便于对煤层的解释和资料的应用，与煤层编号对应的反射波组用Tn表示，n为煤层编号。现将该区主要反射波组具体情况叙述如下。
2.2.1T2波
对应2#煤层的反射波，位于山西组中部，下距5#煤层间距13.54～22.75m，平均19.46m。煤层厚度1.25～2.80m，平均1.88m，含0-1层夹矸，结构简单，顶板一般为粉砂岩，底板为泥岩。2#煤层为稳定可采煤层，煤层与其顶底板之间物性差异显著，波阻抗差异大，形成的反射波能量强，波形特征明显，全区能够连续追踪，是控制该区煤系地层起伏形态及断裂展布趋势的标准反射波。
2.2.2T5波
对应于5#煤层的反射波，位于太原组上部，煤层厚度0.38～1.75m，平均1.15m。含0～1层夹石，结构简单。顶板一般为泥岩，底板为泥岩。为较稳定局部可采煤层。全区能连续可靠追踪，是控制该区煤系地层起伏形态及断裂展布趋势的标准反射波之一。
总之，该区对应各煤层的反射波，能真实地反映其起伏形态及构造变化规律，可为对比解释提供可靠的保证。
3资料采集方法
3.1三维观测系统及参数
观测系统类型：束状8线8炮制，对称，中间放炮；
接收道数：80×8=640道；
接收线数：8条；
接收道距：10m；
接收线距：40m；
叠加次数：20次（纵向5次、横向4次）；
检波点网格：10m×40m；
CDP网格：5m×10m；
炮点网度：80m×20m；
纵向炮检距：最小5m，最大395m；
横向炮检距：最小10m，最大210m；
最大炮检距：447.35m；
最小炮检距：11.18m；
3.2采集仪器
法国Sercel公司生产的最新投入市场的XL428型遥测数字地震采集系统。采样率：0.5ms；采样长度：1.5s；记录格式：SEG-D。经测试证明，地震信号接收良好，无失真和丢码现象。
3.3激发条件
激发选用TNT高速成型炸药。井深：以5m为基础，全面兼顾盖层变化，尽量保证穿过砾石层激发。药量：2.0kg，在软土地段药量增加到3.0kg，建筑物附近减小到1.0kg。
3.4接收条件
检波器类型选择：采用4个60Hz检波器，2串2并点组合，埋置方法为挖去地表浮土，使检波器充分与大地耦合，在其上盖土并压实。
3.5特观及恢复性放炮
遇地面障碍物，不能按原设计井位打孔施工，造成大段空炮，使覆盖次数降低，影响成果质量，采用特观或移动炮点的办法保证空炮段的覆盖次数达到要求。
在空炮地段，将原设计炮点沿炮线向两边或一边移动，使两边或一边的炮点加密。若空炮段过大（>300m），采用双边放炮法，炮点移动方法与上述相同。
4地震数据处理主要技术措施及成果
4.1数据处理技术措施
根据地质任务和处理要求，以及对原始资料分析，通过对该区的地震地质条件的认真分析研究，主要处理措施包括：（1）原始数据解编；（2）空间属性定义；（3）道编辑；（4）初至拾取；（5）反射波静校正；（6）真振幅恢复；（7）高通滤波；（8）三维地表一致性预测反褶积；（9）三维地表一致性剩余静校正；（10）NMO校正；（11）DMO叠加；（12）频率、空间域随机噪声衰减；（13）三维一步法时间偏移（步长16ms）；（14）带通过滤；（15）振幅均衡；（16）输出标准SRGY格式偏移数据体。
4.2处理成果
通过了解工区的地震地质条件、地质任务与要求，确定了有针对性的技术思路和方法。该次三维地震资料处理针对原始资料特点，叠前主要采用了三维地表一致性振幅补偿、三维地表一致性反褶积、DMO倾角校正。叠后随机噪音衰减，三维一步法偏移。
采用先进的处理软件，本着“高分辨率、高保真度、高信噪比”的原则，经过精细处理后的资料在运动学和动力学两个方面都取得了满意的成果。最终取得了网格密度为5m×5m×1.0ms的高精度三维数据体。
4.3处理质量评价
对三维数据体质量的评价标准，按中华人民共和国煤炭行业标准――《煤炭煤层气地震勘探规范》进行评级。
4.3.1覆盖次数比较均匀
控制区边缘及内部能达到设计要求的20次覆盖且分布均匀，个别块段由于受地形的影响，覆盖次数相对减少，区内无空白带。
4.3.2时间剖面质量高
从全区所得时间剖面中，按40m×40m网格抽查时间剖面177条，其中Inline线95条，Crossline线82条，共计312.46km。质量的评价结果如下。
（1）Ⅰ类剖面：191.610km，占61.32%；
（2）Ⅱ类剖面：82.435km，占26.38%；
（3）Ⅲ类剖面：38.415km，占12.30%。
处理成果剖面全部合格，且Ⅰ+Ⅱ类剖面274.045km，达到87.70%。
4.3.3时间剖面整体上质量优良
反射波信噪比、分辨率较高，空间归位准确，小断点、小褶曲较清晰。
2#煤层是地震地质成果资料的主要煤层，该煤层在除测区南部外，此次处理成果时间剖面上反射波稳定，形成一个强相位，动力学特征明显，同相轴连续性好、能量强，是全区的标准反射波，全区能可靠对比追踪。
5#与2#煤层相距13.54～22.75m，平均19.46m，反射波能量稍差，5#煤层是勘探区的主要煤层，该煤层波型较稳定，全区基本可对比追踪。
总之，该区对应各主要煤层的反射波突出、稳定，波组齐全，能真实地反映其起伏形态及构造变化规律，为对比解释提供了可靠的保证。
5资料解释方法和步骤
地震Y料解释是一个利用物探技术、地质资料与地质勘探规律相结合，把地震数据转换成地质成果的研究过程。具体过程如下。
5.1主要目的层反射波的确定
利用区内钻孔资料制作地震合成记录，通过它和过钻孔的时间剖面对比来确定反射波的地质属性（地震地质层位），标定主要反射波对应的地质层位。
5.2标准反射波的选择
将时间剖面上能量强、信噪比高、连续性好、地震地质层位明确的反射波定为标准反射波，它是地震地质解释的主要依据。根据本区情况选T2、T5波作为标准反射波，且以T2波为解释之重点。
5.3地质资料解释
在大的地质构造和煤层赋存形态基本确定后，即可按照一定方式进行全区更加详细的地质解释。这个过程就是，在工作站双屏幕上以垂直时间剖面为主、以水平时间切片、联井时间剖面为辅，按照先大网格、再小网格，先大构造、后小断层、再地质异常带，各个构造前后剖面连续追踪。充分利用解释系统的波形变面积、双极性、单极性、变密度等功能将三维数据体以多角度、全方位进行对比解释。
6地震地质成果分析
处理工作针对该区实际情况，在处理中采用了绿山初至折射静校正、二次自动剩余静校正和二次速度分析、DMO叠加、三维时间偏移等一系列措施，取得了较好的处理效果。
资料解释使用Geoframe3.8.1版本的软件进行全三维资料解释，通过做方差体切片了解全区构造特点，确定测区构造方案，再利用垂直时间剖面结合水平时间切片、三维可视化及实际钻孔资料揭露按一定网格由疏到密进行反复解释，整个流程方法正确、工作细致、成果可信。
该次三维地震勘探共组合断层共65条，其中可靠断层33条，较可靠断层8条，落差
7结语
通过努力该次三维地震勘探，在极其困难的施工环境下，获得了较好的野外原始资料。资料处理流程及参数合理，采取现场监控处理，基础工作认真仔细；细化处理时，重点抓住了静校正、反褶积、子波整形、速度分析、去噪、叠前偏移主要环节；并与解释工作紧密联系，同步进行，不断改进，处理成果剖面满足三维地震勘探报告要求。
参考文献
[1]陆基孟.地震勘探原理[M].北京：中国石油大学出版社，1993.
地震勘探技术以岩石的弹性差异为物理基础。当在地面施加的人工地震波在地下传播时，会遇到各种性质不一致的岩层分界面，进而发生折射与反射等物理运动，这时在地表的检波器会接收到各种与地震波经过的地下岩层性质有关的地震波信号，根据对这些地震波的分析判断，可以推测出各岩层的形态与性质。由此可见，地震勘探技术的勘探程度相对于其他地球物理勘探技术有着明显优势。煤田地震勘探技术是一种应用较为广泛的煤田地质勘探方法，这种技术已经逐步应用到煤田地质勘探的各个阶段，对于煤田地质勘探工作具有重要意义。
2煤田地震勘探技术发展现状
现如今，煤田地震勘探技术发展十分迅速，主要以数字化为主要标志。煤田地质勘探工作中充分利用二维和三维地震勘探技术，可以有效解决例如煤层埋藏深度、煤层起伏变化情况、断层分布情况以及可能危及矿井正常生产的地质灾害等煤田地质勘探工作。近些年来，由于物探技术水平的大幅提高，煤田地震勘探技术也在不断改进和发展。特别是随着计算机技术以及电子技术取得飞速发展，煤田地震勘探技术已经发展到如今的三维甚至四维、多分量程度，为我国煤田地质勘探工作做出了卓越贡献。随着科学技术的发展，煤田地震勘探相关技术也有了质的飞跃，其中主要体现在地震相解释以及分析技术、波阻抗反演技术、三维可视化技术、神经网络数字化处理技术等，这些理论和技术都在一定程度上为煤田地震勘探技术的发展奠定了坚实基础。煤田地震勘探技术的一个重要部分就是后期数据处理，发展了许多诸如Geocluster，Seimic等著名软件系统，以适应煤田地震勘探后期数据处理工作。总而言之，由于科学技术的发展以及相关学科的不断深入研究，煤田地震勘探技术水平也在逐步提高。
3煤田地震勘探技术的应用
近年来，随着煤田地震勘探技术的发展，煤田地质勘探已经逐步走向地质复杂地区，特别是对于采区三维地震勘探技术的不断发展，使得井田地震勘探工作取得巨大成就。煤田地震勘探技术的应用主要集中在以下几个方面。
3．1查明煤层的形态应用煤田地震勘探技术可以有效探明目的层的具体形态，依据实施地震勘探工作区域地形及地质条件复杂程度，勘探精度可以达到85%～95%，能够清楚查明幅度高于5m的小型褶曲，勘探深度误差可以达到2%之内。
3．2勘探煤层中小断层结构煤田地震勘探技术的主要工作还是查明煤系地层复杂地质构造，三维地震勘探技术主要应用面积观测方法，利用这种技术可以真实反映剖面各个断层的变化及走向，并且在确定断层走向与断层落差精度方面取得了突破性进展。
3．3划定陷落柱与采空区范围地震勘探陷落柱的主要原理是:当地震反射波经过陷落柱时，反射波由高速层面进入低速层面，使得反射时间发生延迟，从而较为准确判断陷落柱位置与塌陷深度。由于地震勘探技术发展程度还不够完善，所以煤田地震勘探技术划定陷落柱范围主要集中在落差25m以上的陷落柱，精确度可以达到80%以上。采空区范围的确定对于煤田地质勘探工作具有重要意义，只有准确划定采空区范围才能保证煤矿开采的安全顺利进行。采空区物理环境十分复杂，因此形成的波阻抗相差不大，还可以形成煤层反射波阻，因而在时间剖面上很难被工程技术人员识别。准确划定采空区位置仍将是煤田地震勘探技术需要继续探索研究的内容。
3．4判断煤层厚度变化及煤层所含煤矸石特性在判断煤层厚度变化时，需要根据特定数量钻孔的已知煤厚准确标定比例系数，由此便可以依据煤田地震勘探资料定量判断煤层厚度。在判断煤层厚度变化的众多煤田地震勘探技术中，谱矩法计算方法可以得到较为准确的结果，误差较小。煤层中矸石带相对于煤层而言是一个高速层，能够与煤层形成差异较为明显的波阻抗，更容易被识别，但是却不能被分辨出来。
4煤田地震勘探技术对矿井建设和生产的实际意义
煤田地震勘探技术提高了煤田地质勘探精确度，为建设高产高效矿井奠定了坚实基础，对于指导矿井安全生产和优化矿井设计具有重大现实意义，通过判断各种地质构造位置及范围可以为矿井建设施工提供指导意见，从而有效减少矿井建设的盲目性。煤田地震勘探技术可以准确查明主采煤层厚度变化情况、准确划定采空区范围、判断地质构造类型及其性质、确定奥灰水顶界面位置，因此，煤田地震勘探技术可对矿井建设中可能遇到的水害等复杂问题做出有效预测。
5煤田地震勘探技术发展趋势
据预测，直到2050年，我国煤炭占一次能源的比重还将达到半数左右，因此，我国长期依赖煤炭作为主要能源的情况不会发生太大变化，为了我国煤炭能够稳定供应，煤炭工业势必走向可持续发展之路。随着煤田地震勘探技术的不断发展，煤炭开采企业对于物探工作提出了更高要求，在一定程度上促进了我国煤田地震勘探技术的推广与应用。今后，我国煤田地震勘探技术发展趋势主要有以下几点。
5．1煤田地震勘探设备逐步走向数字化地震勘探技术发展了将近半个世纪，地震勘探设备由最初的光点仪发展到之后的模拟仪，最终发展到现在的数字地震仪。随着计算机技术以及电子元件的不断发展，煤田地震勘探设备数字化程度将会不断加强。今后，我国煤田地震勘探设备及相关数据处理软件将会向着高数字化方向继续前行。
5．2对于煤田地震勘探技术的资金投入将会大幅增加只有进行切实可行的高精度、多分量地震勘探工作，才能在煤田地震勘探方面取得突破性进展，而进行这项工作的前提就是具有先进的仪器设备。拥有了先进的仪器，我们还需要加强对于煤田地震勘探技术相关人才的培养工作，这些都将需要我们加强经济投入，而这对于矿井甚至我国物探工作来说所带来的利益却是不可估量的，可以说这是一项一本万利的工程。
5．3强化煤田地震勘探工作中岩性分析解释的工作目前的煤田地震勘探工作大多还是停留在定性基础上，而这远不能满足我国煤矿开采的要求，在今后的煤田地震勘探工作中，我们要努力提高勘探精度，从定性逐步向定量发展，精确判断煤层特点与性质各种地质情况等。只有这样才能为我国矿井建设提出准确可靠的指导性意见。
6结语
【关键词】横波地震；矿区勘探
0.引言
由于历史原因，我国一些大型露天煤矿的工作区内往往赋存有许多地方小煤窑开采后所遗留的采空区，这些采空区威胁着露天矿的生产安全。因此，对小煤窑采煤形成的巷道及采空区的准确勘查是人们普遍关心的问题。但由于小煤窑的无序开采，对比各种勘探手段，在70m以浅，横波地震较常规二维地震反射波法更有明显的优越性，基于这种情况，认为浅层横波地震勘探方法找采空区最为合适。
1.横波的物理特征
地震勘探中采用人工激发（炸药、锤击等）方式，会产生各种各样的地震波。在理想的均匀介质中可以概括为两种波，即纵波和横波。与纵波相比，横波传播有许多明显的优势。
1.1形成机制
横波只能存在弹性介质中，由剪切作用产生。且在空气和水中不能传播，因为在气体和液体介质中剪切模量μ=0。
1.2与纵波相比存在的优势
（1）横波分辨率较高，主要原因是横波的速度低。理论上为V纵=1.7×V横，但实际生产中可能会更低，一般为V纵≈10×V横。因此，二者在相近频率的情况下，横波分辨率要比纵波提高数倍。
（2）适用的勘探深度较浅，横波由于激发能量低，地表浅层低速带吸收严重，勘探层一般较浅，根据实际工程勘探经验，勘探深度多在0～70m之间。与纵波相比，纵波在该深度范围内因干扰因素多而基本无法获得目的层的反射波。
2.横波震源的制作
性能优良的装置是保证野外采集质量的关键。在制作采空区地区施工震源装置时，着重考虑以下几个问题：
（1）稳定性好，设备重量小，便于施工。
（2）震板的噪声小，与地面耦合良好。
（3）震板重量与摆锤重量匹配，以达到最大勘探深度。
根据试验确定野外最佳的施工参数，主要包括震板型号、摆锤重量等。本区最终采用了（110×90×30）cm、重80kg、13齿齿形的震板，摆锤重量为40kg。
3.横波地震应用效果
图1中横波反射波清晰，信噪比较高，可以反映地层采空、沉降等问题。
3.1分辨率
根据速度分析：本区的纵波速度一般为横波速度的8倍，纵波主频为横波的1/3，经换算，可得出横波的分辨率比纵波高两倍多。
3.2时间剖面分析
通过分析剖面，在图1中红色U型槽范围内，反射波出现频率降低、振幅减小、波形发生畸变和紊乱等特征，而横波在正常均匀地层中传播相位特征保持相对稳定，分析认为黄色线条指的是煤层，红色U型槽是小窑采煤后的煤层采空区的反映。由此，针对剖面上对煤层和采空区的反映，进行了钻孔验证。
3.3验证情况
针对反射层位稳定区，给孔6-1加以验证；针对反射波异常区，给6-2、6-3、6-4三个钻孔进行验证，结果6-1见煤层，6-2、6-3、6-4这三个钻孔均见到了不同形式采空区，证明了在本区应用横波地震找采空区的可行性。
【关键词】粘弹性；各向异性；正演模拟
随着地质勘探对象由简单到复杂油气藏方向的发展，传统水平层均匀介质基础理论上的勘探方法、手段正面临越来越大的挑战。基于粘弹性和各向异性地质模型的正演方法为我们提供了一种有效、可靠的勘探技术手段，在实际应用中具有重要意义。
地球物理模型是正演模拟技术的基础和前提。模型建立主要有结构上的构建和和纵波速度、横波速度以及密度地球物理属性。除此还有模型介质对地震波场的响应，主要表现在粘弹性和各向异性。
常规地震处理技术的理论前提是：大地介质是完全弹性介质，地震波在其中的传播满足达朗贝尔方程，地震波在其传播途中没有能量的损失和波形的畸变。但是，实际上地表检波器接收到的是有一定延时而且频率很低的地震复合波。离震源不同距离接收的波谱也不同，这说明大地对地震波有衰减和吸收的作用，对其高频成分，吸收更为严重，导致地震资料的分辨率降低。在处理分析以及正演过程中我们有必要模拟这种衰减因素对地震波的影响。
1介质粘弹性
地震波在真实介质中传播与在理想介质中传播不同，介质的粘弹性会损耗地震能量吸收，使振幅衰减并且视频率逐渐降低。地震波的这种衰减和频散，使得不能直接从地震数据上得到准确的地下信息和分辨率更高的图像。
这种衰减效应主要由地球介质本身的粘弹性所致，与岩性、含流体性质、饱和度以及渗透率等有关，是造成地震反射波高频成分衰减的主要原因之一。地震波的这种衰减和弥散，使得不能直接从地震数据上得到详细的地下信息和分辨率更高的图像，所以研究地震波在粘弹性介质中传播的性质具有重要意义。粘弹性介质的正演模拟，对于深入研究地层吸收衰减效应，对于提高分辨率等具有重要意义，是观测系统设计、复杂储层研究、地震资料分析、处理的基础。
2介质各向异性
地震勘探实践说明了地球内部介质的复杂性。对于地震勘探而言，地球介质的复杂性主要体现在介质的纵横向非均匀性、各向异性和非线性。其中，介质各向异性和非线性研究是近年来地震学和勘探地震学领域的研究前沿。各向异性介质按其弹性性质变化的程度进行分类，主要分为极端各向异性介质，正交各向异性介质，横向各向同性介质
本文主要考虑最后一种横向各向同性介质，它具有这样的特点：在波长远大于地层厚度的情况下，一个各向同性层序（例如沉积层理）会产生薄层各向异性（亦称周期薄层和极化各向异性）。由于平行层理的纵波（P波）和水平偏振横波（SH波）的速度远大于垂直层理的速度，对称轴是垂直层理的。平行于层理的速度较大是因为高速的层段使能量优先传播，而垂直于层理测量时所有小层都影响穿过其地层厚度所花的时间。
3实例应用
黔渝地区是我国非常规油气资源勘探开发的重要战场，具有南方海相非常规页岩气勘探的代表性，地表起伏较大，切割严重，出露岩性以三叠系-寒武系老地层碳酸岩盐等为主，岩层破碎、风化严重，岩溶发育，非均质变化较大，表土稀薄，激发、接收条件差。如何获得高品质的原始地震记录，对其勘探开发进程至关重要。
根据该地区已经掌握的地质信息建立黔渝地区某三维模型（图1）并采用基于波前面构建的射线追踪正演计算方法模拟野外地震观测系统设计是比较可靠的技术手段。在大规模正演前，我们有必要验证模型正演的合理性。至于正演算法和模型构建在此不多做陈述。
3.1介质粘弹性验证
本文在正演数值计算精度一致的前提下分别对地质模型的粘弹属性设计为Qp=0，Qp=9。在模型（6500，1500，0）位置，只保留地质目的层，即模型中第二层和第四层的简单情况下，得到如下图2所示不同的正演结果。
从两正演结果分析得出，粘弹性对地震波的传播有较为明显的影响，频谱降低，频带变窄，分辨能力下降，且地震波的能量也明显衰减，说明通过模型粘弹属性模拟，可以使正演结果尽可能的接近实际情况。
3.2介质各向异性验证
本文作者在模型中设置横向各向异性因子参数，正演得到如下（图4）不同结果。
从正演得到的单炮来看，单炮远偏移距接收道的时间有较为明显的提前。地震波速度受到横向各向异性的影响而改变。
通过合理的地质模型构建以及地球岩石物理参数的设计，正演得到该地区的正演剖面。
从上图（5）说明在同一地质模型下，不同介质参数正演得到的剖面有明显区别。带有介质粘弹性和各向异性的正演剖面较真实的反应实际情况。上图（右）为真实采集资料的叠加剖面频率、信噪比较低。
4结论与建议
本文通过对黔渝地区某地质模型下不同岩石物理参数的地震波正演模拟充分说明了粘弹性和各向异性在实际应用中的效果。证明带有衰减因素的地质模型正演结果更能说明实际情况，为后续的论证工作提供了较为坚实的基础，并在该地区通过基于带有粘弹性和各向异性正演模拟的观测系统设计在实际采集项目中取得了较好第一手资料。
目前研究介质粘弹性工作做了很多，但是在实际应用中还不是很普及。粘弹性介质的正演模拟，对于深入研究地层吸收衰减效应，对于提高分辨率等具有重要意义，对观测系统设计、复杂储层研究、地震资料分析、处理有较大的帮助，面对目前油气勘探的复杂性、隐蔽性有必要在应用中充分的考虑到地质粘弹性对地质成像的影响。
参考文献：
[1]徐广民，王华忠，范华，辛可峰，吴国忱.复杂介质常梯度射线追踪方法研究.石油地球物理勘探，2004（3）.
[2]白海军，孙赞东.基于波前构建发的TTI介质射线追踪，石油地球物理勘探2011（增1）.
[3]张中杰.地震各向异性研究进展.地球物理学进展，2002（02）.
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