煤田地震勘探中多井組合爆炸法淺析

秦 飛

（山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局，山西 太原 030045）

1 引言

隨著工程技術(shù)和計算機技術(shù)水平的提高，地震勘探也向著高密度化和高精度化發(fā)展，如何進一步提高地震野外資料的質(zhì)量成為當下困擾煤田地震勘探的頭等難題。地震勘探成果的好壞，不能只從處理和解釋環(huán)節(jié)下工夫，將野外數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制好是提出高質(zhì)量報告的基礎(chǔ)。野外數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)中，相較數(shù)據(jù)的接收，激發(fā)條件對資料好壞的影響更大。只有能激發(fā)出頻率寬和高頻能量強的子波，才能接收到有效的、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。影響激發(fā)效果有多個因素，本文將對炸藥震源井組合方式激發(fā)作一些理論結(jié)合實際的研究。

2 多井組合成立的依據(jù)

煤田地震勘探正向著高密度、高精度化發(fā)展，在高分辨率地震勘探初期,人工震源激發(fā)方式普遍采用小藥量激發(fā)，李慶忠院士在1995年指出“小炸藥量是個大誤區(qū)”，“高分辨率地震勘探不但不應(yīng)該用小藥量，還應(yīng)該采用比常規(guī)生產(chǎn)更大的藥量”。單井大藥量容易降低頻率，丟失高頻成分，藥量小則會影響地震資料的信噪比和地震波的穿透能力。因此，要使用大藥量激發(fā)，選擇采用多井組合方式，這樣保證了單井藥量較小、高頻信息豐富的同時，總的能量大，激發(fā)噪聲小，資料信噪比沒有降低。通過圖1中的爆破原理（以雙井組合為例）可以看出，多井組合對炸藥能量的傳播有定向性。當激發(fā)方式為單井激發(fā)時，向下的能量為炸藥直接產(chǎn)生的能量傳播；當激發(fā)方式為多井組合激發(fā)時，受到炮眼徑向方向的壓縮應(yīng)力互相抵消掉，而向下和向上的應(yīng)力則相互疊加，此時在悶井條件好的情況下，就能出現(xiàn)較好的向下的定向效果。

圖1 雙井組合能量傳播示意圖

多井組合的組內(nèi)距也是施工中要考慮的一個重要因素。通過上圖可以看出，隨著組內(nèi)距的增大，炸藥能量在中點處向下的能量為Q下=Q×cosα。炸藥量一定的情況下，能量值Q為固定值，隨著組內(nèi)距的增加，則Q下會隨著α角度的變大而減小，為了避免能量向下傳遞的減小，α角應(yīng)盡量小。

3 井組合效果分析

試驗區(qū)選擇在山西臨汾地區(qū)黃土覆蓋區(qū)，位于臨汾市洪洞縣，區(qū)域地勢總體東高西低，區(qū)內(nèi)西部及南部為汾河階地巨厚黃土覆蓋，東部、東南部有基巖出露，全區(qū)為河谷階地、山前傾斜平原及中低山區(qū)；梁峁平坦、黃土沖溝發(fā)育，溝谷多呈U字形，呈樹枝狀展布。施工前針對試驗區(qū)周邊不同淺層地震地質(zhì)條件進行了大量微測井低速帶調(diào)查工作，基巖風化區(qū)和汾河沿岸水流充沛地區(qū)運用該方法找到了高速層和潛水位降速層，但是山前黃土覆蓋地區(qū)干黃土巨厚，水源匱乏，沒能找到潛水位。試驗點附近微測井深度為37m，速度解釋分層和具體解釋成果見圖2?？梢钥闯?，該點虛反射界面不明顯，該井在37m深度范圍內(nèi)沒有高速層。

圖2 微測井解釋成果圖

37m處無高速層的情況下，采用普通成孔工具已經(jīng)無能為力，換用更大型的鉆機成本太高，基于此，在該區(qū)域進行了多井組合對比試驗。

從圖3、圖4可以看出，14m×2井組合其組合激發(fā)效果差，壓制干擾能力差，面波干擾較強，有效波能量較弱，連續(xù)性差；14m×4井、6井和8井的壓制干擾波能量強，且在14m的4井、6井和8井組合記錄中，有效波信噪比逐漸提高，連續(xù)性好，面波與低速干擾壓制較好。

為了更好地對比多井組合的效果，進行了4井組合、6井組合的兩條對比試驗線。兩條試驗線所選取的位置為整體平移差30m。經(jīng)處理后，分別獲得了4井組合、6井組合初疊加剖面。

圖3 井組合試驗全頻記錄

圖4 井組合試驗分析

根據(jù)現(xiàn)場處理疊加剖面（圖5、圖6）可看出，厚黃土區(qū)4井組合與6井組合效果差別較小，信噪比差別不大，對目的層分辨效果基本一致。因此，當井組合數(shù)量已經(jīng)滿足任務(wù)需求時，沒必要繼續(xù)增加組合數(shù)量。

4 結(jié)論

黃土高原地區(qū)煤炭資源豐富，需要進行地震勘探的區(qū)域非常大，但是個別地區(qū)由于黃土巨厚，水量稀少，潛水位很難找到，當目的層深度較深時，地震勘探過程中很難獲取到較好信噪比的原始資料。一味地加深激發(fā)深度和加大藥量對資料的提升效果有限，組合井的運用能有效地緩解這個難題。

（1）在難以找到潛水位的干厚黃土地區(qū)炸藥震源地震勘探采用組合井激發(fā)方式能取得較好的原始資料；

（2）適量的大藥量激發(fā)能取得高反射能量的資料，繼續(xù)加大藥量會使激發(fā)噪聲增強，影響資料的質(zhì)量；

（3）把大藥量分布到井組合的多個井中，較單井大藥量有更好的激發(fā)效果。

井組合方式是炸藥震源勘探中提高原始資料品質(zhì)的方式之一，影響激發(fā)效果的因素主要還有激發(fā)井深、激發(fā)藥量、藥包幾何形狀、炸藥的爆速、井壁耦合度、悶井效果等。在實際生產(chǎn)中，要根據(jù)實際情況進行試驗后選取最優(yōu)激發(fā)參數(shù)。地震勘探中每一個環(huán)節(jié)都不能松懈，只有多管齊下，才能取得高信噪比、高分辨率的原始資料，為數(shù)據(jù)的處理、解釋提供良好基礎(chǔ)，提出高質(zhì)量勘探的報告。