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地震物探项目实例

    地震勘探:在地表以人工方法激发地震波,在向地下传播时,遇有介质性质不同的岩层分界面,地震勘探地震波将发生反射与折射,在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释,可以推断地下岩层的性质和形态。地震勘探在分层的详细程度和勘查的精度上,都优于其他地球物理勘探方法。地震勘探的深度一般从数十米到数十千米。地震勘探的难题是分辨率的提高,高分辨率有助于对地下精细的构造研究,从而更详细了解地层的构造与分布。

    主要方法有:反射法、折射法和地震测井。折射法必须满足下层波速大于上层波速的特定要求,故折射法的应用范围受到限制。

    地震勘探方法的主要应用领域在石油工业、煤层采空区、煤矿勘探、地热普查、工程物探中都有着举足轻重的作用。地震勘探技术经过近几十年的快速发展,经历了从模拟阶段进入数字时代、从一维勘探发展到三维地震乃至四维地震、从单分量接收到多分量接收、从地面勘探到立体勘探、从构造勘探到岩性勘探、从均匀层状介质到各向异性介质理论等技术进步,取得了一系列技术创新成果。近年来,地震勘探技术逐步形成了高精度地震、三维地震连片处理、重磁电震联合反演、精细储层描述等综合勘探技术系列,在交互三维地震构造解释、断层分析、地震反演、属性分析、三维可视化、地质建模与地质统计技术等方面取得了重大的研究进展,促进了复杂地质的勘探。据专家预测,在今后一段时间内,物理勘探技术的发展方向将从目前的勘探地球物理为主,逐渐转向开发地球物理为主;为了满足复杂勘探对象的地下成像、地层描述和矿藏检测等新的需求,高密度地震(万道地震采集)、高精度地震(精细解释)、三维可视化与虚拟现实技术以及地震勘探新技术(三维三分量地震—3D3C、全方位纵波地震—AVA、时延地震—4D、三维VSP—3DVSP、井间地震等)等地震勘探新方法、新技术正在发展、完善和成熟,代表着今后一段时期内地震勘探技术的发展趋势。

    吉林省某地煤炭详查区外围二维地震普查实例

    该项目为二维地震勘探,采用炸药激发。

    共计完成地震测线13条、生产物理点6004、试验物理点54个,测线总长度113.72Km

    煤层及分布范围:T3反射层对应本区侏罗系上统沙河子组(J3sh)地层中的煤层(3号煤层),整体构造形态为梯级断陷,主体构造形态为东西走向的深大向斜断陷及北偏东轴向的次极向斜,并伴有冲击平地构造形态;T2反射层对应白垩系营城组(K1y2)地层中的煤系地层底板附近的反射波,整体构造形态为东西走向的两个深大向斜。

    沙河子组3号煤层,十三条测线均有分布:

    1、石头嘴子-姜家窝棚向斜、石头嘴子至11-3钻孔向斜中的对应的目的层沙河子组3号煤层深度变化较大,大部分目的层埋藏深度大于1000m,向斜深部较大范围内目的层埋深在1000m2000m之间。盆地内目的层发育不稳定,连续性一般,有些部位出现了分叉、变薄,并在姜家窝棚(105.7线)缺失,根据Ⅰ-2Ⅱ-3两个钻孔揭示的侏罗系上统沙河子组(J3sh)地层显示,煤层有向盆地深部变厚的趋势,目的层向西部区外延伸

    2、前赵家屯-三道林子向斜的目的层深度变化相对较小,大部分目的层埋藏深度小于1250m,向斜深部较大范围内目的层埋深在900m1250m之间。盆地内目的层发育比石头嘴子-姜家窝棚向斜中的目的层稳定,连续性好,有些部位出现了分叉、变薄,目的层向区外北偏东方向延伸。

    营城组煤系地层:勘查区深部较大范围内目的层埋深在-200m-1050m之间;目的层发育稳定,连续性较好,根据Ⅰ-2Ⅱ-3两个验证钻孔揭示的白垩系营城组(K1y2)地层显示,煤层厚度也有向盆地深部变厚的趋势,但是厚度较薄;姜家窝棚向斜盆地及两个盆地之间的背斜区域白垩系营城组(K1y2)地层中的煤层(T2反射波)厚度没有钻孔揭示,厚度会有所变化;目的层向西延伸至区外。

    反射层品质特征分析

    101214105.7线时间剖面上钻孔附近的200~400ms之间、1-211-3验证钻孔附近的780~830ms之间均有一组相对较强的同相轴(基底除外)为对应目的层T3(既煤层)的反射层,但是周期要比相邻反射波大一些,一般小于20ms,连续性比其它反射波相对好一些,波形较稳定,个别部位变为弱反射或断续反射,该反射波在剖面上可对比追踪;相比之下,石头嘴子-姜家窝棚向斜、石头嘴子-Ⅱ-3钻孔向斜中同相轴比李家屯单斜处的同相轴连续性好一些,能量强一些;而前赵家屯-三道林子向斜中的同相轴比石头嘴子-姜家窝棚向斜、石头嘴子-11-3钻孔向斜中同相轴连续性好一些,能量强一些,但经08-3#验证T3强反射为基底界面形成,无煤,该区中其它地方是否有煤还需验证 主要在南崴子背斜-三道林子-东地(冲积扇)一带。

   综上所述需要先期钻探验证的沙河子组(T3)煤系地层赋存希望区中ABC相对较浅的三个区域,其中:

A区面积28.75K㎡,目的层反射波能量强、连续性好、比较稳定,但2008年验证结果无煤(不排除南崴子背斜-三道林子-东地一带有煤的可能);B区以标高-1300米及F3断层为边界,面积约10.0K㎡,目的层反射波能量强、连续性好、比较稳定,且有见煤钻孔79-10500米左右三层煤,累计煤厚7.1米)相邻,应为重点验证区;C区以标高-1000米及尖灭线为边界,面积约 19.0K㎡,目的层反射波能量强、连续性好、比较稳定,但是与精查矿区相邻,验证工作可缓。

    根据Ⅱ-3钻孔见煤情况,全区主要含沙河子组煤层的远景区域是:石头嘴子至姜家窝棚向斜、石头嘴子至11-3钻孔向斜,面积约 14.4K㎡,目的层反射波能量强、连续性好、比较稳定,但赋存深度教大,标高-1100米至-1650米。

   吉林省某地煤矿三维地震普查实例

    2009年,生产物理点8751个,甲级物理点6177个,甲级品率70.60%,乙级物理点2567个,乙级品率29.30%,空炮154个,空炮率1.70%,废炮7个,0.10%。对野外采集的数据进行了处理,在资料处理过程中严格按照三高(即高分辨率、高保真度、高信噪比)的处理原则,实现目标处理,得到了客观、真实地反映地下实际地质构造特征的三维地震数据体。对所得地震时间剖面按规程要求的40m×80m网格进行了评级,参与评级的剖面总长259.7km,其中类剖面长167.37km,占剖面总长的64.45%;Ⅱ类剖面长67.23km,占剖面总长的25.89%类剖面长25.1km,占剖面总长的9.66%Ⅰ+Ⅱ类剖面之和占剖面总长的95.62%。取得了较好的处理效果。

    煤矿三维地震勘探工程野外数据采集过程中严格执行部颁《煤炭煤层气地震勘探规范》及《设计》要求,资料处理流程及参数合理,地震时间剖面信噪比较高,主要目的层有效波较为突出,取得了较好的基础资料。

    在地震资料的地质解释过程中,采用人工解释与工作站人机联作解释相结合、地质与地震联合解释的方法,对资料进行了认真细致地分析、对比和解释,充分发挥了地震勘探的优势,得到了较为详细的地质信息,提高了本区的地质勘探精度。为矿井生产提供了较为可靠的地质依据。

    本次地震勘探取得了以下主要成果:

    本次三维地震勘探施工面积16.216km2,目标地地质体面积为14.093km2

    完成生产线束32束,其中检波线132条,总长为1445.6km,炮线256条,总长为1066.56km2、本次地震勘探共解释断点2454个,其中A级断点1849个,占75.35%B级断点400个,占16.3%C级断点205个,占8.35%, A+B级之和为2249个,占91.65%。解释可疑断点212个;组合可疑断层28条。均为正断层。3、共组合断层109条。按控制程度划分,控制程度可靠断层98条,较可靠断层9条,控制程度较差断层2条;按落差划分,落差小于等于5m的断层39条,落差520m之间的断层40条,落差大于20m的断层30条。组合可疑断层22条。均为正断层。4、查明了区内主要可采煤层(1920号煤层)的底板起伏形态和深度,对区内其他在地震时间剖面上有反映的主要可采煤层(182326号煤层)进行了解释。5、在本次三维地震勘探区内,22号煤层只有部分孔见到该煤层,且煤层结构复杂,区内赋存范围极小,三维地震资料对该煤层反映不明显,没有对该煤层作解释。本次三维地震勘探区内没有发育28号煤层,无法对其做出解释。6、该区岩浆岩是以岩墙和岩床的形态存在。

    岩墙位于测区北部邻近05150503号钻孔。岩墙在内延伸长约1100m,宽度100-170m,走向北北西,倾向北东东,倾角58°-90°该岩墙贯穿所有目的煤层,可能直至地面。

    岩床位于测区东北部,岩墙以东区域。FD159FD162断层以北,051505037840603071374-22号等钻孔均有揭示。其中0515号钻孔揭示的侵入辉绿岩厚度达数十米,区内分布约1K㎡。岩床倾向西南,倾角15°-30°。该岩床由岩墙与下含煤段的上部侵入,向远处(东北方向)变薄、变浅,并被后期构造所改造。岩床对所有目的煤层可能没有影响,但因其处在目的煤层的上方,对煤层反射波起屏蔽作用,因此对地震勘探有较大影响。

  

吉林省长春市西北部地区地热资源地震普查实例

    地震勘查目的在于了解勘查区地质构造,了解可供开发利用的地热资源可能赋存区域,为布设地热钻井提供地质依据。

    本次共完成地震测线9条(其中主测线6条,联络测线3条),炮点测线长61.12km。完成地震物理点2313,其中生产物理点2228个,试验物理点85个。控制面积84.05km2

    解释地质层位3层,分别为T1反射层、T2-4反射层和T2反射层。T1反射波相当于白垩系青山口组底界面反射波,T2-4反射波相当于白垩系泉头组四段底界面反射波,

T2 反射波相当于白垩系泉头组一段与石炭二叠系下统范家屯组不整合界面反射波。反射层总体构造形态为北东走向的复式单斜构造,倾向北西。

    全区解释断层8条。呈北东、北西和东西三个方向延伸。区域性壳断裂F1断层是勘查区内******单层,断距为607m,长期活动。

    白垩系泉头组一段是勘查区内主要热储层。伊通河以西具有地热资源赋存的地质和构造条件。由F8F9断层构成的地堑带是勘查区内***有利的的热储构造带,地堑内C-2010-18线附近是******热储构造位置。F1断层东侧附近泉头组一段也具有赋存地热水的可能性。通过钻探揭露地层情况,与地震解释给定的目的层(各反射波界限)基本相符。

  

   第二松花江断裂吉拉吐段探察浅层地震勘探成果实例

    该项目是防震减灾工作的重点工程,地震灾害是一种破坏性极大、危害严重的突发性自然灾害。大量地震灾害的调查结果表明,活断层不仅是产生地震的根源,而且地震发生时沿断层线的破坏也***为严重。城市是经济发达、人口高度集中的区域,一旦发生较强地震,其人员伤亡和经济损失惨重。因此,通过开展活动断层探测工程,准确了解活断层的分布和危害性,科学合理的规划城市建设,并采取针对性的有效减灾措施,将大幅度降低城市地震灾害的损失。

    吉林省煤田地质局物测队承担其中的浅层地震勘探专题,采用浅层二维地震反射纵波勘探方法,查明测线控制范围内的断裂位置、性质及其上断点埋深,为断裂活动性评价提供物探依据。完成地震测线2条,完成测线总长度4.77km

    2条地震测线上共计解释5组特征明显的反射波,分别为T0TQT1T2以及T3T0反射波对应第四系上更新统Qp31+h段底界面反射层;TQ反射波对应第四系上更新统Qp3底界面(即为第四系底界面)反射层;T1反射波对应白垩系下统嫩江组(K1n)底界面反射层;T2反射波对应白垩系下统青山口组2+3段(K1qn2+3)底界面反射层;T3反射波对应白垩系下统青山口组(K1qn)底界面反射层。

    2条地震测线上共计解释断点5个,分别为FD1.1FD2FD3FD4以及FD1.5

    其中SY2019-2线上的FD2断点特征与2013年浅震后疙瘩测线的FP4断点以及五环大街测线的FP5断点特征相似,空间位置与第二松花江断裂接近,推断FD2应为该断裂在SY2019-2线剖面上的反映,组合FP4FP5FD2获得的断裂走向NW-NNW,倾向NE-NEE。地震剖面显示,其错断的***浅地质层位为白垩系下统嫩江组,说明该断裂至少活动至早白垩世嫩江期。并且SY2019-1线上的断点FD1.1SY2019-2线上的断点FD1.5特征相似,推测应为同一断层(FD1)在地震剖面上的反映,由FD1.1FD1.5组合获得的FD1断层走向NWW,倾向SSW。地震剖面显示,其错断的***浅地质层位为白垩系下统青山口组2+3段,说明该断裂至少活动至早白垩世中-晚青山口时。

    主要反射波地质层位的确定(T0TQ) 主要反射波地质层位的确定(T1T2T3 SY2019-1线地震解释次浅层地震解释的FD2断点特征与2013年浅震解释的FP4FP5断点特征相似,空间位置与第二松花江断裂接近,推断为第二松花江断裂在地震剖面上的反映,由FP4FP5FD2组合获得的断裂走向NW-NNW,倾向NE-NEE。地震剖面显示,其错断的***浅地质层位为白垩系下统嫩江组,说明该断裂至少活动至早白垩世嫩江期。

FD1断层为本次浅层地震勘探解释结果,由SY2019-1线与SY2019-2线上特征相似的断点FD1.1FD1.5组合获得,由此确定的FD1断层走向NWW,倾向SSW。地震剖面显示,其错断的***浅地质层位为白垩系下统青山口组2+3段,说明该断裂至少活动至早白垩世中-晚青山口时。

   2012年辽宁省某地地质走廊带深部探测二维地震勘察实例

    ① 完成一条勘探深度直至莫霍面的深地震反射实验剖面;

    ② 完成一条勘探深度达到5km的地震反射剖面;

    ③ 查明勘探区域内地壳壳内和基底在内的主要反射层位及地质构造, 并开展矿体赋存状态(平面位置、埋深、产状)、种类、品位等研究。

    工程从采集角度完成了428地震仪所要求的地质任务:

    12条勘探深度直至莫霍面的深地震反射实验,得到了初叠剖面,初步判断10.5s的强反射信息应为莫霍面反射波,并能够被连续追踪解释;

    21条勘探深度达到5km的地震反射实验,得到了初叠剖面,在6.5s10.5s都追踪到了连续的反射信息,初步判断应分别为老基底和莫霍面;

    3)进行了高分辨率地震反射实验(小道距,小采样率,宽记录频带),得到了4条线的初叠剖面,剖面浅层波组特征明显,层间反射信息丰富,从采集角度讲已经可以满足对开展杨家杖子地区矿体赋存状态(平面位置、埋深、产状)、种类、品位等研究工作的需要。

    效果分析:800线的现场处理水平叠加时间,剖面整体上反射波发育比较丰富,波组特征明显,层间反射信息丰富。出现的5个反射波(T6T65T75T8T105)都能够追踪对比解释,其中800线***主要的2个目标层6.5s10.5s的反射波能量***强,信噪比也******。因6.5s以上无反射强轴可以排除6.5s反射层为多次波的可能位结合区域地质图判断应为该区老基底;另外10.5s反射层主频较6.5s低很多,同样排除其为多次波的可能。

    剖面的西段和中段连续性******,东段断续发育,但仍可以进行层位对比和地质解释。造成这种从浅至深的低品质条带主要是由于城区、铁路、公路等无法压制的环境噪声,避让村庄、地下管线、高压电线、陡崖等障碍物的变观施工以及靠近居民点、养殖场(渔场、鸡场等)等为了安全原因不得不大范围降低炸药量等因素所致。

                       800线现场处理叠加剖面-428仪器

    801线的现场处理水平叠加时间,剖面东段的反射信息较丰富,出现的主要5个反射波都能够追踪对比解释,剖面的中段和西段,只有10.5s的反射同相轴较连续,而且与其它主要反射层位的主频不一致,排除为多次波的可能,应该是801线要追踪的目的层莫霍面。

    整体看,水平叠加时间剖面的10.5s反射波全线发育比较丰富,信噪比比较高,东段和中段连续性******,西段断续发育应是受该段地下地质条件的影响,因为10.5s以上地层有两层沉积,造成地震波在传播过程中能量的衰减。

    801线现场处理叠加剖面-428仪器

    902~905线现场处理叠加剖面和初步解释结果。从各线现场处理剖面上看,剖面整体上浅层反射层次齐全,波组特征清楚,剖面品质较好。各反射层位可连续追踪,内幕信息较丰富,构造形态清楚,足够用于杨家杖子矿区地下浅层构造的解释,能够完成地质任务的要求。905线剖面中段的信噪比较低应是地下地质条件影响,该段测线所处位置基岩出露,已出盆地范围。