CN113687410A - 一种金属矿地震勘探数据采集方法 - Google Patents

一种金属矿地震勘探数据采集方法 Download PDF

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王德利
张峻铭
胡斌
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    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
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Abstract

本发明公开了一种金属矿地震勘探数据采集方法，包括：采集观测系统参数，构建初始观测系统；对所述初始观测系统的第一观测参数进行迭代优化，获得第二观测参数；基于所述第二观测参数构建目标观测系统，获得金属矿地震数据。本发明通过采取检波器不动的震源激发方式，选取不同于常规的观测参数，并减小环境噪声。通过对数据采集过程的修改，有效解决了金属矿地震勘探中由于矿体尺度小、不规则且倾角较大导致的信息采集不完全以及由于搬动检波器导致的环境噪声在单炮数据中位置不一致问题。

Description

一种金属矿地震勘探数据采集方法
技术领域
本发明属于金属矿地震勘探领域，特别是涉及一种金属矿地震勘探数据采集方法。
背景技术
当前，金属矿产资源的勘探和开采逐渐由浅层向深层发展，地震方法在金属矿勘察中具有分辨率高、探测深度大等优点，在矿产勘探逐渐走向深层的形势下，地震方法成为了一种极具潜力的找矿方法，但是目前的金属矿勘探技术基本是由石油勘探的技术转换而来。地震方法的应用效果与介质的结构、岩石性质及其复杂程度密切相关，在利用地震方法对金属矿体进行探测时，所涉及的地震地质条件却比石油勘探复杂。
目前的金属矿勘探仍沿用传统石油勘探的观测系统，然而金属矿勘探与油气勘探相比，矿体倾角较陡且不规则，这导致了矿体的反射信号较为散乱，而传统数据采集方式很难接收到完整的地震信号，导致了地震数据的信息不足。同时，由于金属矿的表层环境较为复杂，环境噪声发育，依赖于后续的噪声压制，而在传统数据采集方法，采集中会移动检波器，导致由于埋深等条件的改变而使环境噪声发生变化，且整个采集过程中，由于多次移动检波器导致耗时较长，周遭的环境噪声也更有可能发生变化，这些变化的环境噪声会给后续的噪声压制过程造成麻烦。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种金属矿地震勘探数据采集方法，通过改进地震数据的采集过程来解决金属矿勘探中存在的地震信号接收不完全和环境噪声变化过大难以压制的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种金属矿地震勘探数据采集方法，包括：
采集观测系统参数，构建初始观测系统；
对所述初始观测系统的第一观测参数进行迭代优化，获得第二观测参数；
基于所述第二观测参数构建目标观测系统，获得金属矿地震数据。
优选地，所述系统参数包括勘探的测区范围、盖层及矿体性质、目的层的深度、地震波的双程旅行时范围。
优选地，获得所述第二观测参数还包括：
根据目标测区确定所述观测系统的第一观测参数；
基于所述观测系统和所述第一观测参数构建所述观测系统的正演模型，通过所述正演模型对所述第一观测参数进行分析，获得正演模拟结果；
基于所述正演模拟结果对所述第一观测参数进行迭代优化，获得第二观测参数。
优选地，所述第一观测参数包括道间距、最大炮检距、炮间距；其中，所述道间距为检波器间的距离，所述最大炮检距为炮点与最远检波器之间距离，所述炮间距为震源点之间的距离。
优选地，所述道间距公式为：
Figure BDA0003219207780000031
其中，r为道间距，s为目标体尺度，v为上覆地层速度，Fh为最高无混叠频率，θ为目标体倾角，Fm为目标地层主频。
优选地，所述最大炮检距公式为：
Figure BDA0003219207780000032
其中，t为反射波双程旅行时，Fp为反射波主频，Vrms为地层的均方根速度，A为精度参数，L为测区长度，N为接收道数。
优选地，所述炮间距公式为：
Sp＝N*r/(2C)，其中C为覆盖次数。
优选地，所述迭代优化包括优化所述第一观测参数的分辨率、信噪比。
优选地，所述目标观测系统为检波器和震源组成的整体，通过每隔道间距布设所述检波器，所述震源的相邻震源点相隔炮间距激发震源，获得金属矿地震数据。
本发明公开了以下技术效果：
本发明不再采用传统的数据采集方法采集金属矿地震数据，本发明与常规方法最大的不同在于震源激发的方式，常规方法每激发一个震源，所有的检波器都要随之移动，而本发明采取了检波器不动的震源激发方式，因此可以选取不同于常规的观测参数，并减小每炮数据中环境噪声的差异。通过对数据采集过程的修改，有效解决了金属矿地震勘探中由于矿体尺度小、不规则且倾角较大导致的信息采集不完全以及由于搬动检波器导致的环境噪声在单炮数据中位置不一致问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的方法流程图；
图2为本发明实施例的常规观测系统的金属矿勘探示意图；
图3为本发明实施例的金属矿地震勘探数据采集示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种金属矿地震勘探数据采集方法，包括：
基于现有资料及勘探目标采集观测系统参数，制定初始观测系统；
根据目标测区确定所述初始观测系统的第一观测参数；
基于所述初始观测系统和所述第二观测参数构建所述观测系统的正演模型，通过所述正演模型对所述第一观测参数进行分析，获得正演模拟结果；
基于所述正演模拟结果对所述第一观测参数进行迭代优化，获得第二观测参数；
根据所述第二观测参数设置目标观测系统，采集获得金属矿地震数据。
所述观测系统参数包括勘探的测区范围、盖层及矿体性质、目的层的深度、地震波的双程旅行时范围。
所述第一观测参数包括道间距、最大炮检距、炮间距；
其中，所述道间距为检波器间的距离，所述最大炮检距为炮点与最远检波器之间距离，所述炮间距为震源点之间的距离。
所述道间距公式为：
Figure BDA0003219207780000061
其中，r为道间距，s为目标体尺度，v为上覆地层速度，Fh为最高无混叠频率，θ为目标体倾角，Fm为目标地层主频。
所述最大炮检距公式为：
Figure BDA0003219207780000062
其中，t为反射波双程旅行时，Fp为反射波主频，Vrms为地层的均方根速度，A为精度参数，L为测区长度，N为接收道数。
所述炮间距公式为：
Sp＝N*r/(2C)，其中C为覆盖次数。
所述迭代优化包括优化所述第一观测参数的分辨率、信噪比。
所述目标观测系统为检波器和震源组成的整体，通过每隔道间距布设所述检波器，所述震源的相邻震源点相隔炮间距激发震源，获得金属矿地震数据。
具体地，本发明的金属矿地震勘探数据采集方法，主要通过以下过程实现：
第一步，进行前期的资料收集：参考以往地震资料及勘探目标，收集用于制定观测系统的相关参数，例如需要进行勘探的测区范围、盖层及矿体性质、目的层的深度、地震波的双程旅行时范围等，利用资料和公式制定观测系统参数，参数的选取是一个范围，使用一组参数进行分析，如不满足要求则选取范围内优化参数，最终确定一组参数用于布置观测系统进行数据采集。
第二步，根据测区情况制定观测系统的各项参数：对于布置数据采集设施来说较为重要的几项参数分别是：道间距、最大炮检距、炮间距。
道间距为检波器间的距离，通过公式
Figure BDA0003219207780000071
确定取值范围，公式中r为道间距，s为目标体尺度，v为上覆地层速度，Fh为最高无混叠频率，θ为目标体倾角，Fm为目标地层主频。在此金属矿地震勘探实例中，矿体尺度s远小于常规油气储层，矿体倾角θ远大于油气储层，因此，最终求得的道间距r小于常规观测系统的道间距。目前常规采用的观测系统道间距一般为10m、15m或更大，而本实施求取出的适用于金属矿地观测系统的道间距仅为常规观测系统的几分之一，如图2、图3所示，道间距越小，意味着检波器排布更为密集，金属矿体较为不规则，反射信号分布不规律，密集的检波器可以采集到更多的反射信息，有助于刻画矿体，从而提高观测精度。
最大炮检距：为炮点与最远检波器之间距离，通过公式
Figure BDA0003219207780000081
获得，其中t为反射波双程旅行时，Fp为反射波主频，Vrms为地层的均方根速度，A为精度参数，在本实施例中精度参数为6％，L为测区长度，N为接收道数，即使用的检波器数量。
炮间距：震源点之间的距离，可通过公式Sp＝N*r/(2C)获得，其中C为覆盖次数。
由于金属矿地震数据噪声较为发育，为提升信噪比，覆盖次数应远大于常规数据采集的覆盖次数，在此例中，覆盖次数C超过200，远大于常规数据采集的几十次的覆盖次数，避免了传统较少的覆盖次数导致噪音湮灭有效信号的情况。
第三步，正演模拟：根据上述方式制定出符合条件的观测系统，建立观测系统的正演模型对目标体进行分析。
第四步，迭代优化：通过正演模拟结果对参数选择加以优化，例如分辨率不足，信噪比低等情况，并不断迭代优化直至选择出最适合的观测系统参数。
第五步，数据采集：根据上述步骤得出的参数进行目标观测系统的布设，具体通过在测线上每隔一个道间距布设一个检波器，而两个相邻的震源点之间相隔一个炮间距，然后激发震源完成数据采集，这个过程中由检波器和震源所构成的整体就是目标观测系统，目标观测系统通过检波器记录所有震源的地震数据，获取信息充足且环境噪声变化较小的金属矿地震数据。
如图2、图3所示，五角星为震源，三角为检波器，可以看出常规的数据采集方法对于陡倾角的不规则金属矿体只能收集到部分有效信号，这是因为常规方法每激发一个震源，所有的检波器都要随之移动，
而本发明的金属矿地震勘探数据采集方法与常规方法的震源激发方式不同，本发明采取了检波器不动的震源激发方式，因此可以选取不同于常规的观测参数，并减小每炮数据中环境噪声的差异，因此进行金属矿勘探时所获取到的有效信号明显多于常规方法，能够提供更多的矿体信息。本发明通过对数据采集过程的修改，有效解决了金属矿地震勘探中由于矿体尺度小、不规则且倾角较大导致的信息采集不完全以及由于搬动检波器导致的环境噪声在单炮数据中位置不一致问题。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种金属矿地震勘探数据采集方法,其特征在于，包括：
采集观测系统参数，构建初始观测系统；
对所述初始观测系统的第一观测参数进行迭代优化，获得第二观测参数；
基于所述第二观测参数构建目标观测系统，获得金属矿地震数据。
2.根据权利要求1所述的金属矿地震勘探数据采集方法，其特征在于，
所述观测系统参数包括勘探的测区范围、盖层及矿体性质、目的层的深度、地震波的双程旅行时范围。
3.根据权利要求1所述的金属矿地震勘探数据采集方法，其特征在于，
获得所述第二观测参数还包括：
根据目标测区确定所述观测系统的第一观测参数；
基于所述观测系统和所述第一观测参数构建所述观测系统的正演模型，通过所述正演模型对所述第一观测参数进行分析，获得正演模拟结果；
基于所述正演模拟结果对所述第一观测参数进行迭代优化，获得第二观测参数。
4.根据权利要求3所述的金属矿地震勘探数据采集方法，其特征在于，
所述第一观测参数包括道间距、最大炮检距、炮间距；
其中，所述道间距为检波器间的距离，所述最大炮检距为炮点与最远检波器之间距离，所述炮间距为震源点之间的距离。
5.根据权利要求4所述的金属矿地震勘探数据采集方法，其特征在于，
所述道间距公式为：
Figure FDA0003219207770000021
其中，r为道间距，s为目标体尺度，v为上覆地层速度，Fh为最高无混叠频率，θ为目标体倾角,Fm为目标地层主频。
6.根据权利要求4所述的金属矿地震勘探数据采集方法，其特征在于，
所述最大炮检距公式为：
Figure FDA0003219207770000022
其中，t为反射波双程旅行时，Fp为反射波主频，Vrms为地层的均方根速度，A为精度参数，L为测区长度，N为接收道数。
7.根据权利要求4所述的金属矿地震勘探数据采集方法，其特征在于，
所述炮间距公式为：
Sp＝N*r/(2C)，其中C为覆盖次数。
8.根据权利要求3所述的金属矿地震勘探数据采集方法，其特征在于，
所述迭代优化包括优化所述第一观测参数的分辨率、信噪比。
9.根据权利要求1所述的金属矿地震勘探数据采集方法，其特征在于，
所述目标观测系统为检波器和震源组成的整体，每隔道间距布设所述检波器，所述震源的相邻震源点相隔炮间距激发震源，所述目标观测系统通过固定所述检波器的检波点、移动所述震源的采集方式获得所述金属矿地震数据。
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