煤田三维地震勘探观测系统参数及镶边的确定

摘 要：文章提出了线束型三维观测系统中各个参数的确定方法，详细论述了非纵误差及纵测线方向的选择方法，结合横、纵方向上的覆盖次数的确定方法解释了满覆盖次数边界的确定方法。

关键词：三维地震勘探；观测系统参数；满覆盖次数边界

中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）17-0052-02

随着近几年三维地震勘探方法在煤田采区勘探中的广泛应用，三维地震勘探方法解决复杂地表及构造问题的能力已被得到广泛认可。三维地震采集参数包括覆盖次数、采样间隔、最小、最大炮检距等。本文提出了三维观测系统中各个参数的确定方法，详细论述了非纵误差及纵测线方向的选择方法，以及结合横、纵方向上的覆盖次数的确定方法解释了满覆盖次数边界的确定方法。

1 观测系统及主要参数的选择

三维地震勘探是一种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点网格和确定的覆盖次数。观测系统是指检波器排列和爆炸点相对位置的关系，要求是不仅在单张记录上可靠追踪有效波，且要保证在所得资料上连续追踪地震界面。观测系统正确与否直接影响数据采集质量、资料处理和地质成果的精度。三维观测系统的形式基本可分为两大类，即规则观测系统和不规则观测系统。规则观测系统用于地面施工条件好的地区，不规则观测系统用于地面障碍较多的地区。在目前三维地震勘探中，线束型观测系统是经常被选用的一种规则观测系统。其优点是可以获得从小到大均匀的炮检距分布和均匀的覆盖次数，适用于复杂地质条件地区。此外，当遇到障碍物时可通过改变纵横向偏移距和激发方向等灵活的变观手段，获得障碍物下地震资料。

1.1 空间采样间隔的确定

空间采样是指分布在地面上离散的检波点采集的地震讯号，空间采样间隔包括道距和束线中的接收线距。根据采样定理，道距ΔX应为：

ΔX≤■×■（1）

若某区应保护煤层反射波主频为50 Hz，视速度V取2 300 m/s，则：

ΔX≤■×■=23 m

那么该区可以采用20 m的接收道距。接收线距一般大于道距的1～4倍。一般为40 m。

1.2 网格的确定

三维地震勘探与二维地震勘探的迭加形式是不同的，二维是共反射点迭加，三维则是共反射面元迭加。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上一般取小于接收点距之半为共反射面元的线性长度即Dx≤ΔX/2，一般为10 m，横向宽度Dy≥Dx，一般也选为10 m。根据上述选择CDP点网格为:Dy×Dx=10 m×10 m。这样小的CDP点网格对探测细微构造和小幅度起伏是极为有利的。

1.3 炮线间距的确定

炮线间距即为炮点线向前滚动的距离。在规则观测系统中，炮点线呈线状规则排列，并垂直于观测束线。那么如果设ΔL为炮线间距，N为地震仪接收总道数（480），S为束线内接收线数（10），Nx为纵向覆盖次数（6），ΔX为道间距（20 m），则：

ΔL=（N×ΔX）/（2×S×Nx） （2）

那么ΔL=（480×20）/（2×10×6）=80m。

1.4 覆盖次数的确定

1.4.1 纵向覆盖次数的确定

纵向覆盖次数即沿着线束方向上的覆盖次数Nx与二维观测系统计算方法相同。则有：

Nx=（M×S）/2K （3）

k=ΔL/ΔX （4）

式中：M为排列线的接收道数；k为相邻炮排所跨越的道间隔数；S为为一个整系数，单边炮为1，双边炮为2。

例如1.3中的情况，k=80/20=4；如果是48道接收，单边放炮。

那么Nx=（48×1）/（2×4）=6次。

还有另外一种方法：

Nx=n/2k （5）

式中：n为接收道数；k为相邻炮排所跨越的道间隔数。

1.4.2 横向覆盖次数的确定

横向覆盖次数即垂直线束方向上的叠加次数可以利用Z变换多项式的方法进行计算。设跑点为S、共中心点为C，检波点为G、共中心点为C，三者的关系式可写成褶积形式：

S×G=C

则Z变换式为：

S（Z）×G（Z）=C（Z） （6）

横向覆盖次数在炮点有规则排列情况下还可通过下式计算：

Ny=L/nY （7）

式中：L为排列线的条数；nY为爆炸线上炮间距（以排列线间距为单位计算）的数目。

假设有上述条件，那么当线距40m、10线10炮观测系统的情况下，Ny=10/2=5次。

1.4.3 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=Nx×Ny （8）

根据上述假设情况三维地震勘探的覆盖次数为（N=6×5）30次覆盖。

通过分析多种线束型观测系统后我们认为，在横向上炮点移动时，排列固定不动，其效果在横向上相当于双边发炮，接收道数即为一束内排列线的条数，这也就是公式（7）的理论根据。运用式（7）计算横向覆盖次数时要注意一束线内横向炮数的限制，当计算的次数大于横向炮数时，其横向覆盖次数即为横向炮数。

在线束型三维观测系统中当横向炮点间隔不相同时，一般有相邻两炮的间隔为检波线间距的1/2不妨称这两炮为一组炮，而每组炮的间距是相同的我们知道当相邻炮间隔小于检波点间隔时则这两炮只增加CDP的密度，不增加覆盖次数，因此在计算横向覆盖次数时，可把这一组炮作为一炮来处理，这样就仍然可用公式（7）来计算横向覆盖次数。其计算结果与Z—变换多项式计算结果完全一样，但计算方法更简单、更直观。相当于双边发炮的横向覆盖次数计算方法可以快速、准确地判断线束型三维观测系统横向覆盖次数，也可以方便地根据所需横向覆盖次数选择合适的观测系统。