一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法与流程

文档序号:11229224

本发明涉及一种砂岩型铀矿的三维地震数据观测方法,特别是涉及一种用于探测砂岩型铀矿的三维地震数据采集和接收方法。



背景技术:

三维地震勘探技术运用于石油、煤炭的勘探和开发已日臻成熟,然而,目前尚未见关于砂岩型铀矿三维地震勘探技术开发和应用研究的报道。砂岩型铀矿的成矿因素和赋矿层位有别于石油、煤炭资源,正因这些特点,也导致砂岩型铀矿三维地震勘探存在如下难点:①砂岩型铀矿埋藏深度浅;②砂岩型铀矿与围岩的物性差异小;③目标层砂泥薄互层多。如果教条地使用石油煤炭系统的三维地震数据观测方法进行砂岩型铀矿地震数据采集,将导致采集的数据缺失浅层砂岩型铀矿有效信息,难以有效地识别目标砂体等不足。因此,需开发一种针对砂岩型铀矿的三维地震数据观测方法,提升勘探效果。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,使用该方法能够有效、经济地采集到包含砂岩型铀矿弱信息的三维地震原始数据,为后期砂岩型铀矿精细勘查提供技术和资料保障。

实现本发明目的的技术方案:

一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,包括以下步骤:

(1)确定观测系统参数

需要确定的砂岩型铀矿三维地震数据采集观测系统的关键参数包括面元尺寸、覆盖次数、最大炮检距、方位参数、横向滚动距、接收线距、最大非纵距、最大偏移距;

(2)确定地震信号激发技术

地震信号激发技术主要是设置砂岩型铀矿地震勘探中的震源激发参数,涉及两种地震信号激发震源:炸药震源和可控机械震源;

(3)接收技术

设置砂岩型铀矿地震勘探的检波器和其他仪器的接收参数;

(4)部署检波器检波器、激发震源

根据步骤(1)中设计的观测参数部署检波器、激发震源的位置;

砂岩型铀矿三维地震观测系统部署原则是:

(a)检波器的布设方向垂直于地质构造延伸方向,激发震源的布设方向平行于构造延伸方向;

(b)检波器的布设方向和激发震源点的布设方向是垂直的;

(5)激发和接收地震信号

根据步骤(2)中确定的地震信号激发源的参数,使用步骤(2)中确定的地震信号激发源激发地震信号;

根据步骤(3)中确定的检波器和其他仪器的接收参数,启动地震数据采集系统接收信号。

进一步的,如上所述的一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,

步骤(1)中,面元尺寸的确定方法如下:

a、满足横向分辨率的要求

定义在地震信号谱密度曲线上与最大值对应的频率为地震信号优势频率;在地震信号优势频率的波长内设置2-3个采样点,从而控制对应的面元满足系统需要的分辨率,具体公式如下:

x=vint/(2*fp)

式中:x-确定所求面元尺寸的第一上限值;vint-目的层上覆地层层速度;fp-目的层反射波主频,表示由由不同频率的波动叠合在一起构成的地震波中能量最强的波动所对应的频率成份;

公式中vint、fp根据工区地质资料确定;

b、满足最高无混叠频率的要求

fmax表示每个倾斜地震反射波同相轴的一个偏移前可能的最高无混叠频率,它根据目的层反射波均方根速度vrms、倾角θ、面元尺寸确定,具体公式如下:

y=vrms/(4fmax*sinθ)

式中:y-确定所求面元尺寸的第二上限值;vrms-目的层反射波均方根速度,fmax-最高无混叠频率,θ-目的层倾角,表示每个倾斜地震反射波同相轴与水平方向的角度;

公式中vrms、fmax、θ根据工区地质资料确定;

c、通过上述a、b两步计算得到面元尺寸b的取值上限:

若x≤y,则b≤x;

若y≤x,则b≤y;

d、确定面元尺寸b的取值下限

确定面元尺寸b的取值下限为5m;

e、确定面元尺寸b的取值范围

若y≤x,5m≤b≤y;

若x≤y,5m≤b≤x。

f、在面元尺寸b的取值范围内选取数值确定面元尺寸。

进一步的,如上所述的一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,

砂岩型铀矿地震勘探中的面元尺寸选择为以下几种之一:

面元尺寸是一组两个数,第一个数的含义是面元的纵向距离,其数值的两倍对应检波点距;第二个数的含义是面元的横向距离,其数值的两倍对应炮点距;

5m*5m,对应10m检波点距*10m炮点距;

7.5m*7.5m,对应15m检波点距*15m炮点距;

5*10m,对应10m检波点距*20m炮点距;

10*5m,对应20m检波点距*10m炮点距。

进一步的,如上所述的一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,

(一)步骤(1)中,覆盖次数的确定方法如下:

首先使用克朗软件噪声分析模块估算出以往地震剖面中目的层信号的信噪比(s/n)raw,再根据新资料期望达到的(s/n)required,按照以下公式计算覆盖次数foldrequired:

公式中,foldold表示以往地震资料的覆盖次数;

根据要解决的技术问题限定在砂岩型铀矿地震勘探中新资料期望达到的(s/n)required:

如要解决地下地质体的构造问题,则(s/n)required≥1;

如要解决砂岩型铀矿勘查中砂体预测问题,则(s/n)required≥2;

(二)步骤(1)中,最大炮检距的确定方法如下:

最大炮检距用x表示,根据a、b、c三个条件确定其取值范围;

a.最大炮检距x在0.9倍至1.2倍主要目标深度之间;

b.动校拉伸率d与最大炮检距x的关系如下:

式中:t0-目的层双程反射时间,v-目标层地震均方根速度;

根据最大炮检距x满足动校拉伸率d小于12.5%的要求,确定最大炮检距x≥5vt0;

c.最大炮检距满足速度分析要求,根据如下公式确定:

式中:p-速度分析精度,根据系统设定确定,p<6%;

(三)步骤(1)中,方位角参数的确定方法如下:

方位角参数=横向最大偏移距/纵向最大偏移距,在砂岩型铀矿地震勘探领域方位角参数取值在0.9-1之间;

横向最大偏移距为地震勘探的常用参数,横向最大偏移距=((接收线距*(接收线数-1)/2)+1/2*接收线距-1/2*炮点距);

纵向最大偏移距为地震勘探的常用参数,纵向最大偏移距=(检波点距*(单线接收道数-1)/2);

综上,方位角=((接收线距*(接收线数-1)/2)+1/2*接收线距-1/2*炮点距)/(检波点距*(单线接收道数-1)/2);

根据上述公式,通过设置接收线距、接收线数、炮点距、检波点距、单线接收道数的取值,使得方位角参数落入0.9-1范围;

(四)接收线距的确定方法如下:

接收线距≤垂直入射时的菲涅尔带半径:

式中:r-菲涅尔带半径,根据工区地质资料确定;

(五)横向滚动距的确定方法如下:

横向滚动距=接收线距;

(六)最大横向偏移距的确定方法如下:

最大横向偏移距ymax满足:

式中:va-目标层反射波平均速度,根据工区地质资料确定;

(七)最大最小偏移距的确定方法如下:

最浅目标层的埋深xm根据工区地质资料确定,最大最小偏移距小于xm。

进一步的,如上所述的一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,

最大炮检距在800-940m之间,覆盖次数在64~128之间,接收线距在60~80m之间。

进一步的,如上所述的一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,

接收线数为16线,单线接收道数为128道,面元为5m*10m,覆盖次数为128次,检波点距为10m,炮点距为20m,接收线距为80m,炮线距为40m,纵向最大偏移距为635m,最大横向偏移距为630m,最大最小偏移距为89m,最大炮检距为894m,横向滚动距离为80m,横纵比为0.992。

进一步的,如上所述的一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,

接收线数为16线,单线接收道数为64道,面元为10m*5m,覆盖次数为128次,检波点距为20m,炮点距为20m,接收线距为80m,炮线距为40m,纵向最大偏移距为630m,最大横向偏移距为635m,最大最小偏移距为89m,最大炮检距为894m,横向滚动距离为80m,横纵比为0.992。

进一步的,如上所述的一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,

①步骤(2)中,地震信号激发震源采用炸药震源时:

激发炮井的深度选择在高速层的埋藏深度以下3m,炸药选用高密度高爆速炸药,药量选用1.5kg~2kg;

其中,采用锤击多次叠加小折射法对高速层埋藏深度进行探测,锤击小折射法的观测系统参数为:

仪器使用工程地震仪;采样间隔0.25ms;记录长度0.5s;记录格式为seg-2;激发源为20磅大锤,采用大于10次的能量叠加的方式激发;观测方式为相遇观测;接收道数24道;检波器使用主频为10hz~40hz的单只纵波检波器;最小偏移距2~6m;24道检波器之间的距离设置为:1m,1m,2m,2m,3m,5m,5m,8m,8m,10m,10m,10m,10m,10m,8m,8m,5m,5m,3m,2m,2m,1m,1m;使用截距时间法对采集的数据进行处理和解释;

②步骤(2)中,地震信号激发震源采用可控机械震源时:

反射波信噪比≥1时,可控震源台次使用1台*2次至1台*4次;

反射波信噪比<1时,可控震源台次使用2台*2次;

扫描频率使用宽频激发,低频低于6hz,高频大于100hz,扫描时间8s~14s,线性扫频激发;

步骤(3)接收技术中,设置砂岩型铀矿地震勘探的接收参数如下:

①选用主频≤10hz的压电式加速度检波器,采用4~10只检波器点式组合的方式进行地震数据接收,并埋置于地下20~30cm的硬实土壤中;

②选用真24位地震数据采集系统进行地震信号接收,仪器的采样间隔为0.5ms-1ms,记录长度为3s-4s,前放增益为0-12db。

本发明的有益技术效果在于:首次提出了一套系统的砂岩型铀矿三维地震数据观测方法。主要包括观测系统参数设置、激发技术和接收技术。

利用此砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,可收集一套有效反应砂岩型铀矿弱信息的三维地震数据,通过此数据精确解释铀矿成矿环境要素信息,指明研究区铀矿找矿方向。

具体发明内容

下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。

本发明一种砂岩型铀矿三维地震数据观测方法,包括以下步骤:

(1)确定观测系统参数

需要确定的砂岩型铀矿三维地震数据采集观测系统的关键参数包括面元尺寸、覆盖次数、最大炮检距、方位参数、横向滚动距、接收线距、最大非纵距、最大偏移距;

步骤(1)中,面元尺寸的确定方法如下:

a、满足横向分辨率的要求

定义在地震信号谱密度曲线上与最大值对应的频率为地震信号优势频率;在地震信号优势频率的波长内设置2-3个采样点,从而控制对应的面元满足系统需要的分辨率,具体公式如下:

x=vint/(2*fp)

式中:x-确定所求面元尺寸的第一上限值;vint-目的层上覆地层层速度;fp-目的层反射波主频,表示由由不同频率的波动叠合在一起构成的地震波中能量最强的波动所对应的频率成份;

公式中vint、fp根据工区地质资料确定;

b、满足最高无混叠频率的要求

fmax表示每个倾斜地震反射波同相轴的一个偏移前可能的最高无混叠频率,它根据目的层反射波均方根速度vrms、倾角θ、面元尺寸确定,具体公式如下:

y=vrms/(4fmax*sinθ)

式中:y-确定所求面元尺寸的第二上限值;vrms-目的层反射波均方根速度,fmax-最高无混叠频率,θ-目的层倾角,表示每个倾斜地震反射波同相轴与水平方向的角度;

公式中vrms、fmax、θ根据工区地质资料确定;

c、通过上述a、b两步计算得到面元尺寸b的取值上限:

若x≤y,则b≤x;

若y≤x,则b≤y;

d、确定面元尺寸b的取值下限

确定面元尺寸b的取值下限为5m;

e、确定面元尺寸b的取值范围

若y≤x,5m≤b≤y;

若x≤y,5m≤b≤x。

f、在面元尺寸b的取值范围内选取数值确定面元尺寸。

砂岩型铀矿地震勘探中的面元尺寸选择为以下几种之一:

面元尺寸是一组两个数,第一个数的含义是面元的纵向距离,其数值的两倍对应检波点距;第二个数的含义是面元的横向距离,其数值的两倍对应炮点距;

5m*5m,对应10m检波点距*10m炮点距;

7.5m*7.5m,对应15m检波点距*15m炮点距;

5*10m,对应10m检波点距*20m炮点距;

10*5m,对应20m检波点距*10m炮点距。

(一)步骤(1)中,覆盖次数的确定方法如下:

首先使用克朗软件噪声分析模块估算出以往地震剖面中目的层信号的信噪比(s/n)raw,再根据新资料期望达到的(s/n)required,按照以下公式计算覆盖次数foldrequired:

公式中,foldold表示以往地震资料的覆盖次数;

根据要解决的技术问题限定在砂岩型铀矿地震勘探中新资料期望达到的(s/n)required:

如要解决地下地质体的构造问题,则(s/n)required≥1;

如要解决砂岩型铀矿勘查中砂体预测问题,则(s/n)required≥2;

(二)步骤(1)中,最大炮检距的确定方法如下:

最大炮检距用x表示,根据a、b、c三个条件确定其取值范围;

a.最大炮检距x在0.9倍至1.2倍主要目标深度之间;

b.动校拉伸率d与最大炮检距x的关系如下:

式中:t0-目的层双程反射时间,v-目标层地震均方根速度;

根据最大炮检距x满足动校拉伸率d小于12.5%的要求,确定最大炮检距x≥5vt0;

c.最大炮检距满足速度分析要求,根据如下公式确定:

式中:p-速度分析精度,根据系统设定确定,p<6%;

(三)步骤(1)中,方位角参数的确定方法如下:

方位角参数=横向最大偏移距/纵向最大偏移距,在砂岩型铀矿地震勘探领域方位角参数取值在0.9-1之间;

横向最大偏移距为地震勘探的常用参数,横向最大偏移距=((接收线距*(接收线数-1)/2)+1/2*接收线距-1/2*炮点距);

纵向最大偏移距为地震勘探的常用参数,纵向最大偏移距=(检波点距*(单线接收道数-1)/2);

综上,方位角=((接收线距*(接收线数-1)/2)+1/2*接收线距-1/2*炮点距)/(检波点距*(单线接收道数-1)/2);

根据上述公式,通过设置接收线距、接收线数、炮点距、检波点距、单线接收道数的取值,使得方位角参数落入0.9-1范围;

(四)接收线距的确定方法如下:

接收线距≤垂直入射时的菲涅尔带半径:

式中:r-菲涅尔带半径,根据工区地质资料确定;

(五)横向滚动距的确定方法如下:

横向滚动距=接收线距;

(六)最大横向偏移距的确定方法如下:

最大横向偏移距ymax满足:

式中:va-目标层反射波平均速度,根据工区地质资料确定;

(七)最大最小偏移距的确定方法如下:

最浅目标层的埋深xm根据工区地质资料确定,最大最小偏移距小于xm。

(2)确定地震信号激发技术

地震信号激发技术主要是设置砂岩型铀矿地震勘探中的震源激发参数,涉及两种地震信号激发震源:炸药震源和可控机械震源;

①步骤(2)中,地震信号激发震源采用炸药震源时:

激发炮井的深度选择在高速层的埋藏深度以下3m,炸药选用高密度高爆速炸药,药量选用1.5kg~2kg;

其中,采用锤击多次叠加小折射法对高速层埋藏深度进行探测,锤击小折射法的观测系统参数为:

仪器使用工程地震仪;采样间隔0.25ms;记录长度0.5s;记录格式为seg-2;激发源为20磅大锤,采用大于10次的能量叠加的方式激发;观测方式为相遇观测;接收道数24道;检波器使用主频为10hz~40hz的单只纵波检波器;最小偏移距2~6m;24道检波器之间的距离设置为:1m,1m,2m,2m,3m,5m,5m,8m,8m,10m,10m,10m,10m,10m,8m,8m,5m,5m,3m,2m,2m,1m,1m;使用截距时间法对采集的数据进行处理和解释;

②步骤(2)中,地震信号激发震源采用可控机械震源时:

反射波信噪比≥1时,可控震源台次使用1台*2次至1台*4次;

反射波信噪比<1时,可控震源台次使用2台*2次;

扫描频率使用宽频激发,低频低于6hz,高频大于100hz,扫描时间8s~14s,线性扫频激发;

步骤(3)接收技术中,设置砂岩型铀矿地震勘探的接收参数如下:

①选用主频≤10hz的压电式加速度检波器,采用4~10只检波器点式组合的方式进行地震数据接收,并埋置于地下20~30cm的硬实土壤中;

②选用真24位地震数据采集系统进行地震信号接收,仪器的采样间隔为0.5ms‐1ms,记录长度为3s‐4s,前放增益为0‐12db。

(3)接收技术

设置砂岩型铀矿地震勘探的检波器和其他仪器的接收参数;

(4)部署检波器检波器、激发震源

根据步骤(1)中设计的观测参数部署检波器、激发震源的位置;

砂岩型铀矿三维地震观测系统部署原则是:

(a)检波器的布设方向垂直于地质构造延伸方向,激发震源的布设方向平行于构造延伸方向;

(b)检波器的布设方向和激发震源点的布设方向是垂直的;

(5)激发和接收地震信号

根据步骤(2)中确定的地震信号激发源的参数,使用步骤(2)中确定的地震信号激发源激发地震信号;

根据步骤(3)中确定的检波器和其他仪器的接收参数,启动地震数据采集系统接收信号。

最大炮检距在800-940m之间,覆盖次数在64~128之间,接收线距在60~80m之间。接收线数为16线,单线接收道数为128道,面元为5m*10m,覆盖次数为128次,检波点距为10m,炮点距为20m,接收线距为80m,炮线距为40m,纵向最大偏移距为635m,最大横向偏移距为630m,最大最小偏移距为89m,最大炮检距为894m,横向滚动距离为80m,横纵比为0.992。或者接收线数为16线,单线接收道数为64道,面元为10m*5m,覆盖次数为128次,检波点距为20m,炮点距为20m,接收线距为80m,炮线距为40m,纵向最大偏移距为630m,最大横向偏移距为635m,最大最小偏移距为89m,最大炮检距为894m,横向滚动距离为80m,横纵比为0.992。

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