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1不同地表結(jié)構(gòu)對激發(fā)的影響

近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地形起伏劇烈，巖性分布復(fù)雜多變、橫向變化極大。不同地形、不同巖性因巖層密度、速度差異，地震波的振幅、頻率衰減劇烈程度不同。隨著地震波在介質(zhì)中的傳播，波產(chǎn)生的彈性能量逐漸被介質(zhì)吸收，最后轉(zhuǎn)換熱，彈性能轉(zhuǎn)換成熱能的過程稱為吸收，Q反映的就是能量損耗的比率，一個波長λ內(nèi)，原地震波的能量與傳播所損耗的能量之比為Q，Q越小，對能量的衰減越大。從近似公式得出工區(qū)Q值分布情況見圖1，東北部黃土塬過渡區(qū)及地形較高陡、黃土層覆蓋厚的區(qū)域Q值最小，土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，造成激發(fā)條件差，表層地震波吸收衰減嚴(yán)重。由于圍巖松散造成激發(fā)地震波能量與頻率過低，在黃土塬區(qū)很難激發(fā)出高頻信號和較強(qiáng)的能量[3]，高速層與低速層的速度和密度差異都很大，反射系數(shù)也就很大，從而造成下傳能量被屏蔽，難以得到深層地震反射信息。Q值分布較小的區(qū)域主要在南部及西南部的山區(qū)，其巖性由淺至深為表土、干燥土、粗砂巖、紅砂巖，巖層含水性由淺變深逐漸變差，壓實程度由淺變深逐漸變好，對激發(fā)的影響相對要小。其他Q值分布較大的區(qū)域激發(fā)條件相對較好，能得到較好的地震反射波。

2過渡區(qū)激發(fā)技術(shù)

對于建莊地區(qū)黃土塬過渡區(qū)復(fù)雜的表層結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)不同區(qū)域，采用不同的激發(fā)技術(shù)。

2.1多種近地表結(jié)構(gòu)調(diào)查方法聯(lián)合運(yùn)用，建立準(zhǔn)確的近地表模型由于表層結(jié)構(gòu)變化劇烈復(fù)雜，單一的近地表調(diào)查技術(shù)不能準(zhǔn)確的調(diào)查近地表，根據(jù)不同的地表條件，采用不同的調(diào)查方法；在地形較為平坦的區(qū)域，采用常規(guī)小折射進(jìn)行近地表結(jié)構(gòu)調(diào)查。地形起伏大、橫向變化劇烈的黃土塬過渡區(qū)，由于層析法比常規(guī)小折射更能精細(xì)地刻畫表層結(jié)構(gòu)，因此使用比普通小折射更具優(yōu)勢的層析法小折射，能更好地做近地表結(jié)構(gòu)調(diào)查。使用層析反演技術(shù)求取表層速度結(jié)構(gòu)的變化，有著比較廣泛適用范圍。它利用地震初至波射線的走時和路徑反演介質(zhì)的速度結(jié)構(gòu)，不受地表及近地表結(jié)構(gòu)縱橫向變化的約束。初至波中包括直達(dá)波、回折波、折射波以及它們混合后最先到達(dá)地表的波，層析反演技術(shù)針對復(fù)雜表層結(jié)構(gòu)的黃土塬過渡區(qū)具有更佳的效果。實際應(yīng)用中可以利用初至波以及層析法對介質(zhì)縱、橫向速度變化的適應(yīng)性，根據(jù)正演初至?xí)r間和實際初至?xí)r間的誤差，修正速度模型，通過反復(fù)迭代修改，最終達(dá)到要求的速度誤差精度。層析反演取的速度結(jié)構(gòu)模型，可以適應(yīng)地表起伏劇烈，速度縱、橫向變化大，甚至存在高速夾層的地表結(jié)構(gòu)，從而更可靠地用于描述黃土塬過渡區(qū)近地表速度變化情況。因而在黃土塬過渡區(qū)把層析小折射作為近地表調(diào)查的主要方法來解決高程起伏地區(qū)近地表結(jié)構(gòu)調(diào)查難題；對于起伏劇烈不適合做小折射的區(qū)域，采用微測井的方式調(diào)查近地表，包括單井微測井、雙井微測井和巖性錄井的方式。根據(jù)地形、巖性等情況，采用微測井、常規(guī)小折射、層析小折射相結(jié)合的方法，準(zhǔn)確調(diào)查調(diào)查了近地表結(jié)構(gòu)，不僅為表層低、降速帶靜校正提供了準(zhǔn)確資料，也為激發(fā)參數(shù)的選擇提供可靠的依據(jù)，為取得較好的地震資料奠定了基礎(chǔ)。

2.2界定巖性范圍，確定不同激發(fā)區(qū)域為界定各種巖性變化，以往的方法是根據(jù)巖石出露情況判斷其巖性，這樣往往會以點帶面，難以界定黃土過渡區(qū)范圍及基巖與風(fēng)化次生黃土交替出露區(qū)，從而影響變化巖性邊界的界定。由于地理條件復(fù)雜，地形起伏劇烈，黃土塬過渡區(qū)、山地區(qū)、基巖與風(fēng)化次生黃土交替出露區(qū)以及河道礫石區(qū)、礫巖區(qū)等多種不同的地形特征，低、降速層縱橫向變化大，追蹤高速層的難度較大。通過對不同表層地質(zhì)條件的優(yōu)選，綜合應(yīng)用近地表調(diào)查方法和巖性錄井的方式，獲得了比較準(zhǔn)確的近地表結(jié)構(gòu)和巖性分布，可以較好地指導(dǎo)激發(fā)因素的設(shè)計。

2.3激發(fā)因素設(shè)計該區(qū)地形十分復(fù)雜，出露巖性橫向變化較大；同海拔相鄰兩座山之間近地表地質(zhì)情況不同，出露巖性風(fēng)化程度不同，表層地質(zhì)條件較為破碎，近地表結(jié)構(gòu)橫向變化較大，因而激發(fā)因素變化極大，準(zhǔn)確的井深、藥量設(shè)計極為困難。(1)黃土塬過渡區(qū)激發(fā)因素是此次勘探成敗的關(guān)鍵。黃土塬過渡區(qū)大地濾波作用極為明顯，地震波吸收衰減十分劇烈，高頻信號丟失嚴(yán)重，能量下傳不完全，導(dǎo)致黃土塬過渡區(qū)單炮記錄能量較弱、信噪比較低、連續(xù)性較差、頻率低；不同地形激發(fā)巖層密度、速度差異較大，地震波的振幅、頻率衰減劇烈程度不同。黃土塬過渡區(qū)單炮品質(zhì)受含水性、激發(fā)圍巖、圍巖速度影響，衰減程度依次變快。在含水黃土層或含水膠泥層（高速層）激發(fā)利于激發(fā)能量的下傳。由于干燥黃土層與含水黃土層存在一個較強(qiáng)的波阻抗界面，在該界面以上激發(fā)，會造成破碎半徑較大，炸藥的能量大部分消耗在破碎黃土過程中，而有效波下傳的能量相對變小了，產(chǎn)生的地震波頻率也較低，下傳的地震波首先遇到低、降速層分界面，很容易形成反射到地面的干擾，能量下傳減少；在含水黃土層或含水膠泥層中激發(fā)，激發(fā)出的地震波能量和頻率就會達(dá)到最佳[7]。通過試驗分析認(rèn)為，含水膠泥層激發(fā)條件優(yōu)于含水黃土層。綜合分析黃土塬過渡區(qū)井口干擾、虛反射、子波和表層濾波等特性，井深應(yīng)選擇含水膠泥層或者高速層激發(fā)。分別采用24m、26m、40m、55.8m單深井和24kg炸藥進(jìn)行試驗并分析其資料，55.8m井深的反射信息豐富，同相軸連續(xù)性好，激發(fā)頻率最高，折射更弱，能量也最強(qiáng)，40m次之，24m最差，但40m也能夠完成本次勘探任務(wù)需要。由于單井激發(fā)作用在圍巖上的面積較小，而黃土層的圍巖松散，因而采用單井很難激發(fā)較強(qiáng)的地震波，而單井使爆炸能量對圍巖的穿透能力和破壞能力更強(qiáng)，不利于對圍巖彈性撞擊和壓縮，對地震波的產(chǎn)生也不利。即使是在降速層中激發(fā)，的，對于圍巖比較松散，圍巖密度和速度都較低黃土的而言，只有采取較小藥量才能減少爆炸半徑和提高激發(fā)地震波的頻率。相對于單井，多井組合爆炸產(chǎn)生的地震波沖擊壓縮圍巖，作用面積大且穿透能力強(qiáng)，產(chǎn)生的能量也更強(qiáng)，組合還能壓制部分激發(fā)時產(chǎn)生的干擾波。采用11、13、15口、17口，井深7m、12m、16.5m，藥量1kg/口、2kg/口、3kg/口，組合基距5m、8m、12m進(jìn)行試驗。根據(jù)過渡區(qū)復(fù)雜地表特征及隨機(jī)干擾的相干半徑和炸藥量的破壞半徑，通過單炮資料分析后認(rèn)為15口組合資料品質(zhì)較好；隨著井深的增加，折射及折射多次波干擾較為嚴(yán)重，7m、16.5m組合井激發(fā)效果較好，7m、16.5m膠泥層中激發(fā)相比，盡管16.5m膠泥含水性略差，但激發(fā)品質(zhì)在深層較7m含水性較好的膠泥層激發(fā)能量略強(qiáng)，但多次折射也較強(qiáng)；采用2kg藥量激發(fā)效果較好；組合基距5m能夠滿足生產(chǎn)需要。綜合來看，采用15口×7m×2kg/口，5m組合基距是比較理想的激發(fā)因素。(2)根據(jù)界定的巖性范圍，分區(qū)逐點進(jìn)行設(shè)計激發(fā)因素。根據(jù)低測成果得到的精細(xì)表層結(jié)構(gòu)調(diào)查的基礎(chǔ)上和巖性范圍，針對不同表層類型，依據(jù)爆炸井深應(yīng)選擇在強(qiáng)反射界面以下適當(dāng)巖性中激發(fā)的原則，逐點設(shè)計激發(fā)因素，結(jié)合鉆機(jī)、交通條件、水源條件等來選擇激發(fā)方式。確保河道礫石區(qū)、山地砂巖區(qū)溝中、基巖出露區(qū)、半坡激發(fā)點在2500m/s的高速層(基巖中)和山地區(qū)山頂激發(fā)圍巖速度不低于2000m/s單深井激發(fā)；黃土塬過渡區(qū)激發(fā)點在含水膠泥層中激發(fā)，6~10m井深主要為黃土塬過渡區(qū)組合井；溝中礫石覆蓋區(qū)為淺井組合。(3)不同鉆機(jī)類型聯(lián)合成井高效實施激發(fā)技術(shù)。工區(qū)巖性分布復(fù)雜，成井極為困難，需針對不同巖性采用不同鉆機(jī)類型進(jìn)行聯(lián)合成井。針對河灘卵石區(qū)，采用鉗空鉆成單深井，利用沖擊鉆成組合井；對于含水性較好的溝中，采用水鉆成單深井；對于含水性較差的山地區(qū)，采用空氣鉆成井；對于交通較好區(qū)域，可使用四輪鉆成井；黃土覆蓋較厚區(qū)域，利用洛陽鏟成組合井。針對姜石粒徑較大區(qū)域，通過改進(jìn)鉆井工藝，設(shè)計專用破石鏟，對于無法成井區(qū)域，采用較為輕便的鉆機(jī)成井，并輔以空氣鉆成組合井。

3應(yīng)用效果

通過采用上述激發(fā)因素，在生產(chǎn)中有效地提高了建莊黃土塬過渡區(qū)地震資料的采集質(zhì)量。本次采集單炮與前期采集單炮同點相比，各頻段資料品質(zhì)差異不大，但能量、信噪比及高頻段有效信息均有所提高，主要目的層同相軸連續(xù)性較好（圖2）。從獲得的現(xiàn)場監(jiān)控處理剖面與前期成果剖面進(jìn)行對比來看（圖3），由于有效地震能量強(qiáng)，提高了原始資料的信噪比，地震反射波組特征明顯，各主要目的層同相軸連續(xù)性較好，波形較活躍；獲得的各目的層反射連續(xù)性較好、信噪比較高，層次齊全，層間信息較豐富，分辨率較老資料更高；淺、中、深層信噪比較以往有較大程度提高，特別是作為主要勘探目的層的淺層長3、長7連續(xù)性較好，主頻較高，頻寬較寬，經(jīng)過后續(xù)室內(nèi)處理，頻寬能得到進(jìn)一步的拓寬。對采集的單炮和剖面對比分析認(rèn)為，本次采集激發(fā)參數(shù)設(shè)計合理，較好地完成了地質(zhì)任務(wù)，說明采用的黃土塬過渡區(qū)激發(fā)技術(shù)是成功的。

4結(jié)論與認(rèn)識

對于黃土塬過渡區(qū)的地震勘探效果諸多因素中，激發(fā)因素起著關(guān)鍵作用。通過分析前期及類似地區(qū)的勘探資料，結(jié)合該地區(qū)地表特征，采用表層分區(qū)設(shè)計，多井組合與深單井相結(jié)合等方法，有效地提高了激發(fā)質(zhì)量，獲得了比較理想的勘探效果。（1）通過引入反映能量損耗比率的Q值調(diào)查，較全面地掌握黃土塬過渡區(qū)黃土厚度變化，為激發(fā)因素的精細(xì)設(shè)計發(fā)揮重要作用。(2)準(zhǔn)確的近地表模型的建立，不僅是準(zhǔn)確靜校正的基礎(chǔ)，也是黃土塬過渡區(qū)激發(fā)因素設(shè)計的重要參考依據(jù)。(3)黃土塬地區(qū)在含水膠泥層中采用組合井或在高速度層中采取單深井激發(fā)，能夠有效保證地震資料的信噪比；(4)逐點精細(xì)的激發(fā)因素設(shè)計保障了良好的激發(fā)效果；(5)黃土塬過渡區(qū)多種成井技術(shù)的綜合運(yùn)用，是獲得高品質(zhì)資料的不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

作者：余文科劉遠(yuǎn)志張志鋒梁勇羅翔飛單位：菏澤市國土資源局礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)中心