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炸药震源是陆地地震勘探中使用最广泛的激发方式。它的突出优点是有较强的能量。在石油勘探中,激发出有效波的同时还会产生各种各样的波,如干扰波,异常波等。特别是在黄土塬地区如鄂尔多斯盆地,黄土层很厚,土质疏松,厚度纵横向变化剧烈,对地震波的吸收和衰减严重,而且还因含水程度及岩性差异产生明显的多次波以及沟塬之间巨大高差形成的次生干扰、侧面波等干扰波,记录信噪比极低。因而合理有效解决黄土塬地区的激发问题成为地震数据采集工作中的重中之重。传统的地震数据采集作法是采取选择合适的激发岩性、潜水面以下激发及小药量激发的方法。而针对黄土塬地区来说,由于黄土塬地区特殊的地质地貌特征,地震勘探既不同于平原,又不同于沙漠和山地,有着特殊的构成特点,其特点具体表现为:
(1)黄土疏松,弹性差,速度低,震源激发与黄土介质的耦合性极差。
(2)黄土巨厚且干燥疏松,对地震波的吸收衰减作用明显,尤其对地震波的高频成份吸收、衰减更为明显,且激发、接收条件差,导致采集记录能量弱,频率低。
(3)非单相介质速度低、各向异性,波场复杂。由于黄土厚度变化剧烈,差异压实突变,导致介质各向异性严重。
(4)黄土塬区易产生强烈的干扰,干扰主要类型可分为两类:一是规则干扰,包括面波,折射波、多次折射波等;二是次生干扰,大部分为震源激发所引起,由于黄土空隙中的空气作用而产生散射干扰,并由于地形剧烈起伏、黄土层因非单相介质和各向异性形成了次生的干扰。因此,传统的采集方法已不能满足我们所需目的层的数据采集任务,应该采取多种方法来确定合适的井深、药量,并且通过现场的试验来确认前面所选参数是否合适。根据黄土塬地区的实际情况,我们采用调查表层的虚反射界面的方法,利用虚反射原理研究不同虚反射界面、不同激发深度产生的地震波下传能量变化的情况,来确定合适的虚反射界面及激发井深和药量,同时进行单井、多井组合激发效果的分析、对比研究,多井组合时研究不同的组合井数、不同的药量、不同的组合井深、不同的井间组合基距及组合图形所产生的激发效果,达到较为理想的激发效果。
在本文中我们以鄂尔多斯盆地南部较典型的麻黄山地区为例,定性定量地对黄土塬地区地震勘探激发技术进行研究。并列举了大量的实地实验的实验采集数据、炮记录资料及分析图表进行对比分析。随着勘探技术和计算机技术的发展以及专业软件的开发,也为我们上述地震勘探激发实验,定量分析各种激发采集参数、优化采集参数提供了科学的方法。对激发因素的选择采用了基于表层结构模型的激发参数选择方法,对工区范围内的激发条件划分区段,有针对性地选择激发方式和激发参数。
针对鄂尔多斯盆地黄土塬地区的特殊地表地形特征,我们采取高精度的激发井深、药量和震源耦合的优化选取。其中激发井深选择采用定量分析方法,即在选定激发井深时考虑虚反射界面深度h0,地震信号频率(hf≤V/4fmax)和炸药爆炸半径(r=1.5Q1/3,Q为药量)的关系以及采取多井组合的方式。采用组合井方法不但可以有效提高下传能量,而且还可以提高有效波的振幅。
随着油气勘探步伐的加快,在黄土塬地区采用多井组合激发可以有效地提高信噪比,将成为该地区地震采集的有效手段之一。组合井井深应充分利用地表与低速层以及低速层与降速层这两个虚发射界面。地形起伏较大的黄土塬地区,应充分利用低速层与地表的强波阻抗界面,低速层与降速层的强波阻抗界面进行组合激发。单井井深在干黄土与湿黄土结合面下2-3米激发,或者采用3米井深的多井组合激发,组合井数15-18个,单井药量不宜过大,一般采用2公斤较为合适。