煤田地震勘探中多井組合爆炸法淺析

秦 飛

（山西省煤炭工業廳煤炭資源地質局，山西 太原 030045）

1 引言

隨著工程技術和計算機技術水平的提高，地震勘探也向著高密度化和高精度化發展，如何進一步提高地震野外資料的質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節下工夫，將野外數據的質量控制好是提出高質量報告的基礎。野外數據采集環節中，相較數據的接收，激發條件對資料好壞的影響更大。只有能激發出頻率寬和高頻能量強的子波，才能接收到有效的、高質量的數據。影響激發效果有多個因素，本文將對炸藥震源井組合方式激發作一些理論結合實際的研究。

2 多井組合成立的依據

煤田地震勘探正向著高密度、高精度化發展，在高分辨率地震勘探初期,人工震源激發方式普遍采用小藥量激發，李慶忠院士在1995年指出“小炸藥量是個大誤區”，“高分辨率地震勘探不但不應該用小藥量，還應該采用比常規生產更大的藥量”。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，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。當激發方式為單井激發時，向下的能量為炸藥直接產生的能量傳播；當激發方式為多井組合激發時，受到炮眼徑向方向的壓縮應力互相抵消掉，而向下和向上的應力則相互疊加，此時在悶井條件好的情況下，就能出現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角應盡量小。

3 井組合效果分析

試驗區選擇在山西臨汾地區黃土覆蓋區，位于臨汾市洪洞縣，區域地勢總體東高西低，區內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，全區為河谷階地、山前傾斜平原及中低山區；梁峁平坦、黃土沖溝發育，溝谷多呈U字形，呈樹枝狀展布。施工前針對試驗區周邊不同淺層地震地質條件進行了大量微測井低速帶調查工作，基巖風化區和汾河沿岸水流充沛地區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。可以看出，該點虛反射界面不明顯，該井在37m深度范圍內沒有高速層。

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無能為力，換用更大型的鉆機成本太高，基于此，在該區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

根據現場處理疊加剖面（圖5、圖6）可看出，厚黃土區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，當井組合數量已經滿足任務需求時，沒必要繼續增加組合數量。

4 結論

黃土高原地區煤炭資源豐富，需要進行地震勘探的區域非常大，但是個別地區由于黃土巨厚，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炸藥震源地震勘探采用組合井激發方式能取得較好的原始資料；

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

（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效果。

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