CN115291300A - 一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统及评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及勘探技术领域，具体公开了一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统及评估方法，包括数据采集模块、数据输入模块、数据优化统计模块、三维成像模块，三维成像模块包括地震波数据分析模块、成像质量评估单元，本发明通过三维勘探技术收集的数据形成三维地质图形，并对三维成像的数据进行优化，结合对勘探数据的优化调整值和地质条件对成像数据测量造成的失真和地震波反射的吸收、衰减和阻碍对三维成像的品质进行评价，解决了现有三维勘探分析系统没有针对收集的三维地震数据资料明确对三维成像质量进行评价的问题，便于利用三维成像质量评分进行三维成像参数调整，以优质的三维成像清晰的观测地下煤矿的复杂地质条件。
Description
技术领域
本发明涉及勘探技术领域，具体涉及一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统及评估方法。
背景技术
随着三维地震勘探技术的发展，三维地震勘探技术在煤炭系统的使用越来越成熟，越来越多的专家和学者对三维地震勘探技术进行研究，常规的三维地震勘探技术大多采用8线8炮束状观测系统，面元尺寸在10m×10m，而目前大部分高密度三维地震勘探采用16线10炮束状观测系统，面元尺寸为5m×5m，叠加次数都在60次以上，但是目前针对岩浆岩覆盖层厚度较大、构造负载条件下高密度三维地震勘探技术研究和经验较少，因此有必要对岩浆岩覆盖层厚度大、构造复杂条件下高密度三维地震勘探技术进行相关系统研究，对煤矿煤层的勘测起到了举足轻重的作用，在使用先进的高密度三维地震勘测技术对指定区域的煤层情况以后，需要针对复杂的地质条件对煤层情况进行分析和预测，就需要一种三维勘探分析系统采集数据后对数据进行具体的分析和利用，优质的三维成像质量更加便于对复杂地质条件下的煤层展开勘探，但是现有的三维勘探分析系统还没有一种分析系统，能够针对收集的复杂地质条件三维地震数据资料分析收集数据的成像质量与采集数据之间的关系进行描述和表达，以便于明确评价三维成像的质量，三维成像的质量直接影响成像的准确性和清晰性，因此本发明提出一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统及评估方法，该系统能够明确对三维成像质量进行评价。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的煤矿三维勘探分析系统不能够直观明确的对三维成像质量进行评价的问题，提供了一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统及评估方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括数据采集模块，所述数据采集模块连接有数据输入模块，所述数据输入模块连接有数据优化统计模块，所述数据优化统计模块的输出端连接有三维成像模块，所述三维成像模块包括与所述数据优化模块相连接的地震波数据分析模块，所述地震波数据分析模块连接有成像质量评估单元，在将三维勘测数据转化为三维成像前，所述成像质量评估单元将对勘测数据的优化调整量设为综合数据优化代表值，将地质条件对三维成像质量带来的影响值设为测量区域的地震波综合地质条件代表值，三维成像质量与综合数据优化代表值正相关，与地震波测量区域综合地质条件代表值负相关，所述成像质量评估单元的三维成像质量评价公式为：
其中，
记为综合数据优化代表值，
记为地震波测量区域综合地质条件代表
值；
所述综合数据优化代表值与数据观测道中坏道剔除的个数负相关，与滤除的异常高频地震波的频率带宽正相关，与对反褶积动校正弥补振幅最大值和最小值的差正相关，所述综合数据优化代表值公式为：
式中：
记为坏道优化调整值占整体三维成像数据优化调整量的权重，
记为坏
道剔除的个数，
记为异常高频地震波滤除的带宽占整体三维成像数据优化调整量的权
重，
记为被滤除的异常高频地震波带宽，
记为对地震波的振幅补偿量占整体三维成像
数据优化调整量的权重，
记为对地震波进行的振幅补偿量，
记为使用反褶积手段进行
动校正压制异常振幅的观测道数量占整体三维成像数据优化的权重，
记为使用反褶积手
段进行动校正压制异常振幅的观测道数目。
作为本发明进一步的方案，所述地震波测量区域综合地质条件代表值与表层地震地质条件、浅层地震地质条件和深层地震地质条件相关，所述成像质量评估单元将相邻测量点的标高差的绝对值之和作为表层地震地质条件代表值，将观测区域内浅层潜水面深度作为浅层地震地质条件代表值，将观测区域内上侏罗统岩浆岩侵入各煤层的厚度之和作为深层地震地质条件代表值，所述地震波测量区域综合地质条件代表值与所述表层地震地质条件代表值负相关，与浅层地震地质条件代表值负相关，与深层地震地质条件代表值负相关，所述综合地质条件代表值的公式为：
式中：n记为测量点的数量，
记为测量点的标高，
记为测量点潜水面的深度，m
记为上侏罗统岩浆岩侵入的煤层数目，
记为上侏罗统岩浆岩侵入煤层的厚度。
作为本发明进一步的方案，所述数据优化统计模块用于统计地震波测量数据中检测道数据检测故障或者偏差超出控制范围的坏道个数、异常高频地震波滤除波段的带宽、补偿损失振幅的地震波的补偿振幅大小、使用反褶积手段进行动校正压制异常振幅的观测道数目、相邻测量点的标高差、浅层潜水面深度以及上侏罗统岩浆岩侵入各煤层的厚度。
作为本发明进一步的方案，所述数据输入模块用于将数据采集模块采集的信息利用相互独立的传输线传输到所述数据优化统计模块。
作为本发明进一步的方案，所述三维成像模块还包括用于生成煤矿地下复杂地质条件的三维成像成形展示模块和用于分析所述三维成像成形展示模块生成的三维成像各组地质参数的参数解析模块，根据各个地质参数的范围和数值结合经验总结对不同的复杂地质条件设置不同的地质参数特征置信区间，对煤矿的地下复杂地质条件进行专业名词的描述。
作为本发明进一步的方案，所述坏道优化调整值占整体三维成像数据优化调整量
的权重
、所述异常高频地震波滤除量的带宽占整体三维成像数据优化调整量的权重
、
所述对地震波的振幅补偿量占整体三维成像数据优化调整量的权重
和所述使用反褶积
手段进行动校正压制异常振幅的观测道数量占整体三维成像优化量的权重
的和为1，所
述
、所述
、所述
和所述
之间的关系式为：
。
作为本发明进一步的方案，基于复杂地质条件的三维勘探分析系统的评估方法如下：
步骤一：根据待测地域的面积设置地震线束，并设置观测系统类型为8线十炮制，利用多道数字地震仪进行采样的时间间隔为0.5ms，记录时间长度为2s，记录三维成像所需的各个参数；
步骤二：利用数据采集模块采集地震波测量信息；
步骤三：利用数据传输模块将地震波信息按照不同且相互独立的信息传输线传输至数据优化统计模块，数据优化统计模块对地震中中异常且影响三维成像的地震波数据进行优化并将优化的调整值进行统计；
步骤四：数据优化统计模块将优化的调整值传输给三维成像模块，三维成像模块中成像评估单元对数据优化的调整值进行分析，并对三维成像的质量结合地震波测算出的地质条件数据进行综合分析，得出三维成像质量的评估得分，并展示在三维成像展示模块上，利用三维成像展示模块将煤矿地下的复杂地质条件转化便于观察的三维地质成像，并利用三维成像模块中的参数解析模块将三维成像的各个参数置于不同地质条件的置信区间，形成组合的复杂地质条件描述集合，并对煤矿地下复杂的地质条件开展专家会议进行讨论分析。
本发明相比现有技术具有以下优点：该基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统及评估方法，通过三维勘探技术收集的数据形成三维地质图形，并对三维成像的数据进行优化，结合对勘探数据的优化调整值和地质条件对成像数据测量造成的失真和地震波反射的吸收、衰减和阻碍对三维成像的品质进行评价，便于直观对三维成像的质量进行评价，解决了现有三维勘探分析系统没有针对收集的三维地震数据资料明确对三维成像质量进行评价的问题，便于利用三维成像质量评分进行三维成像参数调整，以优质的三维成像清晰的观测地下煤矿的复杂地质条件，有助于煤矿的发掘和开采。
附图说明
图1是本发明的整体结构图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种基于复杂地质条件下的三维勘探分
析系统，包括数据采集模块，所述数据采集模块连接有数据输入模块，所述数据输入模块连
接有数据优化统计模块，所述数据优化统计模块的输出端连接有三维成像模块，所述三维
成像模块包括与所述数据优化模块相连接的地震波数据分析模块，所述地震波数据分析模
块连接有成像质量评估单元，在将三维勘测数据转化为三维成像前，所述成像质量评估单
元将对勘测数据的优化调整量设为综合数据优化代表值，将地质条件对三维成像质量带来
的影响值设为测量区域的地震波综合地质条件代表值，三维成像质量与综合数据优化代表
值正相关，与地震波测量区域综合地质条件代表值负相关，所述成像质量评估单元的三维
成像质量评价公式为：
，其中，
记为综合数据优化代表值，
记为地震波测量区
域综合地质条件代表值；所述综合数据优化代表值与数据观测道中坏道剔除的个数负相
关，与滤除的异常高频地震波的频率带宽正相关，与对反褶积动校正弥补振幅最大值和最
小值的差正相关，所述综合数据优化代表值公式为：
式中：
记为坏道优化调整值占整体三维成像数据优化调整量的权重，
记为坏
道剔除的个数，
记为异常高频地震波滤除的带宽占整体三维成像数据优化调整量的权
重，
记为被滤除的异常高频地震波带宽，
记为对地震波的振幅补偿量占整体三维成像
数据优化调整量的权重，
记为对地震波进行的振幅补偿量，
记为使用反褶积手段进行
动校正压制异常振幅的观测道数量占整体三维成像数据优化的权重，
记为使用反褶积手
段进行动校正压制异常振幅的观测道数目。
通过三维勘探技术收集的数据形成三维地质图形，并对三维成像的数据进行优化，结合对勘探数据的优化调整值和地质条件对成像数据测量造成的失真和地震波反射的吸收、衰减和阻碍对三维成像的品质进行评价，便于直观对三维成像的质量进行评价，解决了现有三维勘探分析系统没有针对收集的三维地震数据资料明确对三维成像质量进行评价的问题，便于利用三维成像质量评分进行三维成像参数调整，以优质的三维成像清晰的观测地下煤矿的复杂地质条件，有助于煤矿的发掘和开采。
所述地震波测量区域综合地质条件代表值与表层地震地质条件、浅层地震地质条件和深层地震地质条件相关，所述成像质量评估单元将相邻测量点的标高差的绝对值之和作为表层地震地质条件代表值，将观测区域内浅层潜水面深度作为浅层地震地质条件代表值，将观测区域内上侏罗统岩浆岩侵入各煤层的厚度之和作为深层地震地质条件代表值，所述地震波测量区域综合地质条件代表值与所述表层地震地质条件代表值负相关，与浅层地震地质条件代表值负相关，与深层地震地质条件代表值负相关，所述综合地质条件代表值的公式为：
成像质量评估单元将相邻测量点的标高差的绝对值之和作为表层地震地质条件代表值，因为在三维勘探技术中，测量区域内的地面标高影响整体地块的平整度，较好的地面一致性和平整度对三维成像的测量以及成像数据准确性都有影响，复杂的村庄、鱼塘、蔬菜大棚、河流、废墟、过道以及铁路等地面状况给野外施工带来很大困难，因此表层地震地质条件对三维成像质量造成一定的影响，相邻两个测量点之间的地面标高差绝对值的和能够很好的反应地面测量点所在地的平整度和一致性，因此相邻两个测量点之间的地面标高差绝对值的和能够作为表层地震地质条件的代表值；成像质量评估单元将观测区域内浅层潜水面深度作为地震地质条件代表值，因为浅层主要为浅灰-深灰色粘土、砂质粘土层，潜水面的深度对高频地震波成分有较强的吸收作用，降低了资料的分辨率，会对三维成像质量带来影响；成像质量评估单元将观测区域内上侏罗统岩浆岩侵入各煤层的厚度之和作为深层地震地质条件对三维成像质量带来影响的代表值，因为检测的上侏罗统侵入岩浆岩呈岩床状分布，厚度不一，超过百米厚的岩浆岩对下伏底层反射有屏蔽作用，形成多次波对煤层的检测和成像有干扰作用，影响信噪比和分辨率。
所述数据优化统计模块用于统计地震波测量数据中检测道数据检测故障或者偏差超出控制范围的坏道个数、异常高频地震波滤除波段的带宽、补偿损失振幅的地震波的补偿振幅大小、使用反褶积手段进行动校正压制异常振幅的观测道数目、相邻测量点的标高差、浅层潜水面深度以及上侏罗统岩浆岩侵入各煤层的厚度。
所述数据输入模块用于将数据采集模块采集的信息利用相互独立的传输线传输到所述数据优化统计模块。
通过相互独立的传输线对数据输入模块输入的地震波测量信息进行分类，并利用相互独立的数据传输线将信息传输给数据优化统计模块，能够保障各个地震信息的相互独立性，并且防止数据相互交融对后期的三维成像造成影响。
所述三维成像模块还包括用于生成煤矿地下复杂地质条件的三维成像成形展示模块和用于分析所述三维成像成形展示模块生成的三维成像各组地质参数的参数解析模块，根据各个地质参数的范围和数值结合经验总结对不同的复杂地质条件设置不同的地质参数特征置信区间，对煤矿的地下复杂地质条件进行专业名词的描述。
通过三维成像展示模块的设置能够根据收集的数据利用三维成像技术将煤矿地下复杂的地质条件使用直观的三维云图、等高线分布等方式直观清晰的展示在参与讨论的专家面前，便于对煤矿地下的复杂地质条件进行讨论和研究，进而制定煤层开挖和利用的最佳方案。
所述坏道优化调整值占整体三维成像数据优化调整量的权重
、所述异常高频
地震波滤除量的带宽占整体三维成像数据优化调整量的权重
、所述对地震波的振幅补
偿量占整体三维成像数据优化调整量的权重
和所述使用反褶积手段进行动校正压制异
常振幅的观测道数量占整体三维成像优化量的权重
的和为1，
、
、
和
之间的关
系式为：
。
通过将各个质量评估参数的权重相加为1能够便于根据每种成像质量因素对成像质量整体的影响得到各个参数的加权数，进而便于更加科学准确的对成像质量进行评价和打分。
所述基于复杂地质条件的三维勘探分析系统的评估方法如下：
步骤一：根据待测地域的面积设置地震线束，并设置观测系统类型为8线十炮制，利用多道数字地震仪进行采样的时间间隔为0.5ms，记录时间长度为2s，记录三维成像所需的各个参数；
步骤二：利用数据采集模块采集地震波测量信息；
步骤三：利用数据传输模块将地震波信息按照不同且相互独立的信息传输线传输至数据优化统计模块，数据优化统计模块对地震中中异常且影响三维成像的地震波数据进行优化并将优化的调整值进行统计；
步骤四：数据优化统计模块将优化的调整值传输给三维成像模块，三维成像模块中成像评估单元对数据优化的调整值进行分析，并对三维成像的质量结合地震波测算出的地质条件数据进行综合分析，得出三维成像质量的评估得分，并展示在三维成像展示模块上，利用三维成像展示模块将煤矿地下的复杂地质条件转化便于观察的三维地质成像，并利用三维成像模块中的参数解析模块将三维成像的各个参数置于不同地质条件的置信区间，形成组合的复杂地质条件描述集合，并对煤矿地下复杂的地质条件开展专家会议进行讨论分析。
综上所述，在本实施中，本实施例提供的基于复杂地质条件的三维勘探分析系统中成像质量评估单元将相邻测量点的标高差的绝对值之和作为表层地震地质条件代表值，在三维勘探技术中，测量区域内的地面标高影响整体地块的平整度，较好的地面一致性和平整度对三维成像的测量以及成像数据准确性都有影响，复杂的村庄、鱼塘、蔬菜大棚、河流、废墟、过道以及铁路等地面状况给野外施工带来很大困难，因此表层地震地质条件对三维成像质量造成一定的影响，相邻两个测量点之间的地面标高差绝对值的和能够很好的反应地面测量点所在地的平整度和一致性，因此相邻两个测量点之间的地面标高差绝对值的和能够作为表层地震地质条件的代表值；成像质量评估单元将观测区域内浅层潜水面深度作为地震地质条件代表值，因为浅层主要为浅灰-深灰色粘土、砂质粘土层，潜水面的深度对高频地震波成分有较强的吸收作用，降低了资料的分辨率，会对三维成像质量带来影响；成像质量评估单元将观测区域内上侏罗统岩浆岩侵入各煤层的厚度之和作为深层地震地质条件对三维成像质量带来影响的代表值，因为检测的上侏罗统侵入岩浆岩呈岩床状分布，厚度不一，超过百米厚的岩浆岩对下伏底层反射有屏蔽作用，形成多次波对煤层的检测和成像有干扰作用，影响信噪比和分辨率。通过相互独立的传输线对数据输入模块输入的地震波测量信息进行分类，并利用相互独立的数据传输线将信息传输给数据优化统计模块，能够保障各个地震信息的相互独立性，并且防止数据相互交融对后期的三维成像造成影响。通过三维成像展示模块的设置能够根据收集的数据利用三维成像技术将煤矿地下复杂的地质条件使用直观的三维云图、等高线分布等方式直观清晰的展示在参与讨论的专家面前，便于对煤矿地下的复杂地质条件进行讨论和研究，进而制定煤层开挖和利用的最佳方案。通过将各个质量评估参数的权重相加为1能够便于根据每种成像质量因素对成像质量整体的影响得到各个参数的加权数，进而便于更加科学准确的对成像质量进行评价和打分。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据输入模块、数据优化统计模块、三维成像模块，所述三维成像模块包括地震波数据分析模块、成像质量评估单元，在将三维勘测数据转化为三维成像前，所述成像质量评估单元将对勘测数据的优化调整量设为综合数据优化代表值，将地质条件对三维成像质量带来的影响值设为测量区域的地震波综合地质条件代表值，三维成像质量与综合数据优化代表值正相关，与地震波测量区域综合地质条件代表值负相关，所述成像质量评估单元的三维成像质量评价公式为：
其中，
记为综合数据优化代表值，
记为地震波测量区域综合地质条件代表值；所
述综合数据优化代表值与数据观测道中坏道剔除的个数负相关，与滤除的异常高频地震波
的频率带宽正相关，与对反褶积动校正弥补振幅最大值和最小值的差正相关，所述综合数
据优化代表值公式为：
式中：
记为坏道优化调整值占整体三维成像数据优化调整量的权重，
记为坏道剔
除的个数，
记为异常高频地震波滤除的带宽占整体三维成像数据优化调整量的权重，
记为被滤除的异常高频地震波带宽，
记为对地震波的振幅补偿量占整体三维成像数据
优化调整量的权重，
记为对地震波进行的振幅补偿量，
记为使用反褶积手段进行动校
正压制异常振幅的观测道数量占整体三维成像数据优化的权重，
记为使用反褶积手段进
行动校正压制异常振幅的观测道数目。
2.根据权利要求1所述的一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统，其特征在于：所述地震波测量区域综合地质条件代表值与表层地震地质条件、浅层地震地质条件和深层地震地质条件相关，所述成像质量评估单元将相邻测量点的标高差的绝对值之和作为表层地震地质条件代表值，将观测区域内浅层潜水面深度作为浅层地震地质条件代表值，将观测区域内上侏罗统岩浆岩侵入各煤层的厚度之和作为深层地震地质条件代表值，所述地震波测量区域综合地质条件代表值与所述表层地震地质条件代表值负相关，与浅层地震地质条件代表值负相关，与深层地震地质条件代表值负相关，所述综合地质条件代表值的公式为：
式中：n记为测量点的数量，
记为测量点的标高，
记为测量点潜水面的深度，m记为
上侏罗统岩浆岩侵入的煤层数目，
记为上侏罗统岩浆岩侵入煤层的厚度。
3.根据权利要求1所述的一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统，其特征在于：所述数据优化统计模块用于统计地震波测量数据中检测道数据检测故障或者偏差超出控制范围的坏道个数、异常高频地震波滤除波段的带宽、补偿损失振幅的地震波的补偿振幅大小、使用反褶积手段进行动校正压制异常振幅的观测道数目、相邻测量点的标高差、浅层潜水面深度以及上侏罗统岩浆岩侵入各煤层的厚度。
4.根据权利要求1所述的一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统，其特征在于：所述数据输入模块用于将所述数据采集模块采集的信息利用相互独立的传输线传输到所述数据优化统计模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统，其特征在于：所述三维成像模块还包括用于生成煤矿地下复杂地质条件的三维成像成形展示模块和用于分析所述三维成像成形展示模块生成的三维成像各组地质参数的参数解析模块，根据各个地质参数的范围和数值结合经验总结对不同的复杂地质条件设置不同的地质参数特征置信区间，对煤矿的地下复杂地质条件进行专业名词的描述。
6.根据权利要求1所述的一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统，其特征在于：
所述坏道优化调整值占整体三维成像数据优化调整量的权重
、所述异常高频地震波滤
除量的带宽占整体三维成像数据优化调整量的权重
、所述对地震波的振幅补偿量占整
体三维成像数据优化调整量的权重
和所述使用反褶积手段进行动校正压制异常振幅的
观测道数量占整体三维成像优化量的权重
的和为1，
、
、
和
之间的关系式为：
。
7.根据权利要求1所述的一种基于复杂地质条件下的三维勘探分析系统的评估方法，其特征在于：评估方法如下：
步骤一：根据待测地域的面积设置地震线束，并设置观测系统类型为8线十炮制，利用多道数字地震仪进行采样的时间间隔为0.5ms，记录时间长度为2s，记录三维成像所需的各个参数；
步骤二：利用数据采集模块采集地震波测量信息；
步骤三：利用数据传输模块将地震波信息按照不同且相互独立的信息传输线传输至数据优化统计模块，数据优化统计模块对地震中中异常且影响三维成像的地震波数据进行优化并将优化的调整值进行统计；
步骤四：数据优化统计模块将优化的调整值传输给三维成像模块，三维成像模块中成像评估单元对数据优化的调整值进行分析，并对三维成像的质量结合地震波测算出的地质条件数据进行综合分析，得出三维成像质量的评估得分，并展示在三维成像展示模块上，利用三维成像展示模块将煤矿地下的复杂地质条件转化便于观察的三维地质成像，并利用三维成像模块中的参数解析模块将三维成像的各个参数置于不同地质条件的置信区间，形成组合的复杂地质条件描述集合，并对煤矿地下复杂的地质条件开展专家会议。
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