Klseis軟件在煤田三維地震資料采集特觀設計中的應用

摘 要：KLseis軟件是一個是用于三維地震勘探采集的大型工程軟件系統，尤其在山地、水網、黃土塬及密集障礙區等復雜地表條件下的三維地震觀測系統設計中，其靈活的特殊觀測系統設計，為提高疊加次數，確保勘探區內工覆蓋次數，滿足勘探設計要求提供了保障。本文以邢臺礦某三維地震勘探為例，詳細介紹了該軟件的使用方法及步驟，針對該區大村莊造成的設計不當形成的“天窗”問題，提出了塊狀觀測系統的方法，以確保覆蓋次數滿足設計要求，保證了資料采集的完整性，有效提高了野外施工質量。

關鍵詞：KLseis軟件；三維地震勘探；束狀觀測系統；塊狀觀測系統

中圖分類號：P631.4 文獻標識碼：A

目前三維地震勘探在煤田地質勘探中的地位日益重要，勘探成果的好壞直接關系著礦區構造解釋精度，同時也關系著煤礦生產安全。野外資料采集質量是獲得良好勘探成果的重要前提條件，如何在復雜地表條件下對觀測系統進行的有針對性的優化設計，從而獲得高質量野外采集資料是物探技術人員需要研究的一個重要課題。Klseis軟件在三維地震勘探設計方面有強大的功能，在地表復雜地區，利用Klseis軟件進行三維地震勘探特觀設計，不僅可以提高效率，而且可以確保完成地質任務。

1 Klseis軟件系統簡介

1.1 地震采集工程軟件系統簡介

Klseis軟件系統是用于地震勘探采集的大型工程軟件系統，它涵蓋了整個地震勘探野外數據采集的全過程，具體包含的內容有：①采集參數分析；②二維、三維觀測系統設計；③測量數據處理；④試驗資料分析；⑤二維、三維靜校正處理；⑥二維、三維地質模型分析；⑦勘探標準輔助格式處理。

1.2 三維觀測系統設計子系統簡介

三維觀測系統設計是地震采集工程軟件系統的子系統之一，也是采集系統的核心部分。功能主要有：①創建各種類型模板；②模板分析；③各種觀測系統自動布設；④多種CMP面元信息的實時計算、顯示、分析；⑤激發點、接收點實時動態編輯；⑥電子表格自動生成；⑦障礙物處理；⑧地理信息處理；⑨工作量統計；⑩輸入、輸出SPS格式文件和自由文本格式文件。

三維觀測系統設計子系統主要特點有：①能最佳完成山地、水網、城區、沙漠等各種復雜地表的三維設計。②加載工區地理信息，指導實際生產，提高工作效率。③可以設計線束、斜交、磚塊、鋸齒、鏡像鋸齒、鈕扣、輻射等常規觀測系統。④可以設計各種復雜的特殊觀測系統。⑤觀測系統布設方法靈活，自動化程度高。⑥激發點、接收點編輯具有實時、交互、智能化的特點。⑦方便、智能的障礙物輸入、編輯和顯示功能。⑧面元信息的實時、動態計算和顯示，可以大大提高采集質量。⑨多種面元信息統計、分析，顯示方式多樣化。⑩可以輸入、輸出SPS格式文件和各種自由格式文本文件。

2 Klseis軟件系統在三維地震勘探設計中的應用實例

2.1 勘探區地震地質條件及地表條件

邢臺井田某三維地震勘探區內揭露的地層自下而上有奧陶系、石炭系、二疊系、第四系，主要煤系地層為太原組和山西組，總厚約210m。含煤16層，煤層總厚度16.8～21.0m，其中可采與局部可采煤層6層，本次地震勘探追蹤的主要目的層為2號煤、5號煤和9號煤。

煤系地層由砂巖、泥巖、灰巖、煤層等組成，大部分地層沉積較穩定，傾角較緩，主要可采煤層埋深較淺，厚度較大且較穩定，與上下圍巖存在明顯的波阻抗差，為較好的反射界面。測區內淺層大范圍廣布卵礫石、流沙，區內潛水面深度一般在20m左右；卵礫石層對地震波產生較強散射，使能量較大衰減的同時也降低了有效波的主頻，故淺層地震地質條件較為復雜。

由于測區是市郊，村莊、道路、河流等障礙物較多，占全區總面積的二分之一；北部以七里河南岸為邊界，進入河內的測線就有16條，并且有大面積亂土堆，河底已全面硬化，測區東北角是矸石山，根本無法施工：該區地表條件極為復雜，有必要利用Klseis軟件進行特觀設計來實現科學施工。

2.2 三維地震勘探規則束狀觀測系統主要參數

規則束狀12線10炮制中點激發；接收道數12×32=384道；接收線數12條，線距40m，道間距10m，偏移距15m，每線32道；激發線距20m，激發點距40m；炮點網格20m×40m；檢波點網格10m×40m；CDP網格5m×10m；疊加次數4×5= 20次（縱向4次，橫向5次）；縱向最大炮檢距165m；橫向最大炮檢距310m；最大非縱炮檢距351.18m；縱向最小炮檢距15m；橫向最小炮檢距10m；采用美國產BOX無線遙測數字地震儀儀器；采樣率1ms；采樣長度2s；采用檢波器三串兩并“十”字型組合形式；振動臺次2×8；掃描頻率25～109 Hz；掃描長度14 S；驅動電平60%；前放增益48dB。

2.3 利用Klseis軟件進行復雜地表區的特觀設計

利用Klseis軟件按步驟創建新工區、新項目與新測區。新工區取名“xm”，新項目取名“xm1”，新測網取名“xm2”。創建測網時彈出xm2屬性設置對話框，需要填入的屬性是滿覆蓋邊界，把測區的三維地震勘探滿覆蓋邊界幾個拐點坐標依次填入，單擊完成按鈕數據樹種項目下出現測網名xm2。然后創建設計方案，取名“xm3”，此時可以開始進行觀測系統設計。

利用Klseis軟件創建模板功能創建一個參數為束狀12線10炮制中點激發、接收線數12條、線距40m、道間距10m、偏移距15m、每線32道的觀測系統模板。

然后通過執行菜單“觀測系統” → “觀測系統布設” → “模板矩形布設”，按覆蓋次數為20次觀測系統要求填入相應參數（主要參數為模板縱向、橫向滾動間隔及模板布設方位角），就可以實現該區三維地震觀測系統設計方案初步布設。創建的施工設計布置圖是沒有考慮復雜地表條件的初步方案，通過利用Klseis軟件面元信息統計、分析功能可以看出區內滿覆蓋次數為20次，覆蓋次數均勻分布。

利用KLseis采集系統關鍵在于圈定障礙物范圍；圈出障礙物四周可放炮的位置，然后根據測區地表實際情況進行觀測系統編輯修改，也可以用鼠標輸入障礙物和定義激發點、接收點禁止區，根據禁炮區和禁檢區來移動激發點和接收點（見圖1）。

本區煤層埋藏很淺（最深的9煤埋深在160-380 m之間），村莊密集且面積極大，只在村外激發，變觀最大有效距離160米，由于區內村莊較大嚴重影響炮檢點布置，如果設計不當可能造成區內覆蓋次數不足甚至出現“空白”等嚴重的施工質量問題。我們利用KLseis軟件對于面元信息的實時、動態計算和顯示功能，計算村莊下的CDP點覆蓋次數，并明確顯示計算結果，可以有效監控區內的覆蓋次數不足的區域，確保區內覆蓋次數滿足設計要求。

此外，針對區內三個特大的村莊，利用KLseis軟件進行了塊狀觀測系統設計，方法是垂直于原線束方向布線，線距20m，共23條線接收，接收線長度是村莊的跨度長；有針對性的在村內外布置有效激發點，來彌補束狀12線10炮制規則觀測系統施工中的不足，保證了資料采集的完整性，有效提高了野外采集質量，為后期獲得良好的地震勘探成果打下良好基礎（見圖2）。

3該區三維地震勘探成果顯示

本次三維地震野外施工針對區內復雜地表地區利用KLseis軟件及時調整施工設計參數，最終控制區邊緣及內部均能達到設計要求，個別區塊由于受大型地面障礙物的影響，覆蓋次數相對減少，但都在20次以上，區內無空白帶（見圖3），資料采集完整，采集質量高。經后期處理解釋，獲得了理想的勘探成果。

參考文獻

[1] 牛根彥.復雜多變條件下淺層三維地震勘探技術的應用[J].陜西煤炭，2012（1）.

[2]邢臺井田某三維地震勘探報告[R].河北煤田地質局物測地質隊，2009.