陳野++陳群

摘 要：隨著地質(zhì)勘探開發(fā)的不斷深入，工作中所面臨的勘探對象越來越復(fù)雜，而斷層的形態(tài)和分布對煤層氣的形成起著決定性的作用。傳統(tǒng)的二維地震勘探很難發(fā)現(xiàn)小規(guī)模的斷層，從20世紀(jì)70年代就開始了三維地震勘探的方法。三維地震勘探在煤田地質(zhì)勘探中的地位極其重要，而在山區(qū)進(jìn)行三維地震施工面臨諸多困難。該文從主要技術(shù)難點(diǎn)分析、設(shè)備使用、觀測系統(tǒng)參數(shù)確定、資料處理與最終成果分析等方面利用山區(qū)勘探實例展開探討，此次資料成果時間剖面質(zhì)量合格，解釋細(xì)致認(rèn)真，成果可信度高，已經(jīng)用于礦井開拓建設(shè)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：山區(qū) 三維 地震勘探 應(yīng)用

中圖分類號：P631.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（b）-0012-03

勘探區(qū)位于蒲縣縣城北東直線距離50 km處的馬武村一帶。測區(qū)地震地質(zhì)條件極為復(fù)雜，地表溝壑縱橫，高差達(dá)200 m以上，植被覆蓋茂密、灌木叢生，鄉(xiāng)村、集鎮(zhèn)、礦區(qū)在施工區(qū)范圍內(nèi)占據(jù)面積大，煤層埋藏較淺，小煤窯眾多，施工難度極大。

1 地質(zhì)任務(wù)

（1）2#、5#煤層是該區(qū)三維地震需控制的主要煤層。

（2）查明勘探區(qū)內(nèi)2#、5#煤層的采空區(qū)范圍及分布情況。

（3）查明勘探區(qū)內(nèi)2#、5#煤層埋深及起伏形態(tài)，編制出基本等高線為2 m的煤層底板等高線圖，標(biāo)高相對誤差≯1.5%。

（4）解釋勘探區(qū)內(nèi)2#、5#煤層的厚度及變化趨勢。

（5）查明勘探區(qū)長軸>20 m，短軸>15 m的陷落柱，其平面誤差≯25 m。

（6）查明勘探區(qū)內(nèi)落差>5 m的斷層，解釋出落差大于3 m的斷點(diǎn)，查明斷層在主要煤層中的性質(zhì)、落差、延伸方向和范圍。要求斷層平面擺動誤差≯25 m。

（7）查明勘探區(qū)內(nèi)2#、5#煤層中褶幅>5 m的撓曲；基本查明煤層傾角>15°的區(qū)段，其平面控制誤差≯25 m。

（8）查明勘查區(qū)內(nèi)古河床沖刷條帶的走向、褶皺條帶、范圍，要求平面控制誤差≯25 m；查明古河床沖刷條帶內(nèi)的煤層厚度，要求厚度誤差≯0.5 m。

（9）基本查明第四系厚度，誤差≯5 m。

2 地球物理特征

2.1 表、淺層地震地質(zhì)條件

該井田位于山西省呂梁山南端，主要山梁走向呈北東向。井田的中部展布一近南北向區(qū)域地表分水嶺，以該嶺控制，地形總體呈中間高、東西低。最高點(diǎn)位于井田南部山梁上，標(biāo)高為1 675 m，最低點(diǎn)位于井田東部邊界蒲伊河溝谷，標(biāo)高為1 420 m，相對高差255 m。屬中山區(qū)。區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，切割強(qiáng)烈，溝谷縱橫，多呈“V”字形。

測區(qū)淺層主要由砂質(zhì)粘土、砂礫石層及松散層組成，激發(fā)條件較差，部分溝底有基巖出露，激發(fā)條件稍好。全區(qū)淺層地震地質(zhì)條件一般。

復(fù)雜的地表，不僅對地震波的成孔激發(fā)、接收和連續(xù)觀測十分不利，還對地震波的高頻信息有明顯的吸收作用，給提高縱向分辨率造成一定的困難。表、淺層地震地質(zhì)條件較差。

2.2 中深層地震地質(zhì)條件

該次勘探的主要目的層為2#煤層、5#煤層，尤其2#煤層較厚、特征明顯，賦存條件較好。煤層與圍巖波阻抗差異明顯，煤層頂、底板巖性主要為泥巖、砂巖，與煤層的物性差異較大，有利于得到較好的反射波，因此具有良好的中深部地震地質(zhì)條件。

為了便于對煤層的解釋和資料的應(yīng)用，與煤層編號對應(yīng)的反射波組用Tn表示，n為煤層編號?，F(xiàn)將該區(qū)主要反射波組具體情況敘述如下。

2.2.1 T2波

對應(yīng)2#煤層的反射波，位于山西組中部，下距5#煤層間距13.54～22.75 m，平均19.46 m。煤層厚度1.25～2.80 m，平均1.88 m，含0-1層夾矸，結(jié)構(gòu)簡單，頂板一般為粉砂巖，底板為泥巖。2#煤層為穩(wěn)定可采煤層，煤層與其頂?shù)装逯g物性差異顯著，波阻抗差異大，形成的反射波能量強(qiáng)，波形特征明顯，全區(qū)能夠連續(xù)追蹤，是控制該區(qū)煤系地層起伏形態(tài)及斷裂展布趨勢的標(biāo)準(zhǔn)反射波。

2.2.2 T5波

對應(yīng)于5#煤層的反射波，位于太原組上部，煤層厚度0.38～1.75 m，平均1.15 m。含0～1層夾石，結(jié)構(gòu)簡單。頂板一般為泥巖，底板為泥巖。為較穩(wěn)定局部可采煤層。全區(qū)能連續(xù)可靠追蹤，是控制該區(qū)煤系地層起伏形態(tài)及斷裂展布趨勢的標(biāo)準(zhǔn)反射波之一。

總之，該區(qū)對應(yīng)各煤層的反射波，能真實地反映其起伏形態(tài)及構(gòu)造變化規(guī)律，可為對比解釋提供可靠的保證。

3 資料采集方法

3.1 三維觀測系統(tǒng)及參數(shù)

觀測系統(tǒng)類型：束狀8線8炮制，對稱，中間放炮；

接收道數(shù)：80×8=640道；

接收線數(shù)：8條；

接收道距：10 m；

接收線距：40 m；

疊加次數(shù)：20次（縱向5次、橫向4次）；

檢波點(diǎn)網(wǎng)格：10 m×40 m；

CDP網(wǎng)格：5 m×10 m；

炮點(diǎn)網(wǎng)度：80 m×20 m；

縱向炮檢距：最小5 m，最大395 m；

橫向炮檢距：最小10 m，最大210 m；

最大炮檢距：447.35 m；

最小炮檢距：11.18 m；

3.2 采集儀器

法國Sercel公司生產(chǎn)的最新投入市場的XL428型遙測數(shù)字地震采集系統(tǒng)。采樣率：0.5 ms；采樣長度：1.5 s；記錄格式：SEG-D。經(jīng)測試證明，地震信號接收良好，無失真和丟碼現(xiàn)象。

3.3 激發(fā)條件

激發(fā)選用TNT高速成型炸藥。井深：以5 m為基礎(chǔ)，全面兼顧蓋層變化，盡量保證穿過礫石層激發(fā)。藥量：2.0 kg，在軟土地段藥量增加到3.0 kg，建筑物附近減小到1.0 kg。

3.4 接收條件

檢波器類型選擇：采用4個60 Hz檢波器，2串2并點(diǎn)組合，埋置方法為挖去地表浮土，使檢波器充分與大地耦合，在其上蓋土并壓實。

3.5 特觀及恢復(fù)性放炮

遇地面障礙物，不能按原設(shè)計井位打孔施工，造成大段空炮，使覆蓋次數(shù)降低，影響成果質(zhì)量，采用特觀或移動炮點(diǎn)的辦法保證空炮段的覆蓋次數(shù)達(dá)到要求。

在空炮地段，將原設(shè)計炮點(diǎn)沿炮線向兩邊或一邊移動，使兩邊或一邊的炮點(diǎn)加密。若空炮段過大（>300 m），采用雙邊放炮法，炮點(diǎn)移動方法與上述相同。

4 地震數(shù)據(jù)處理主要技術(shù)措施及成果

4.1 數(shù)據(jù)處理技術(shù)措施

根據(jù)地質(zhì)任務(wù)和處理要求，以及對原始資料分析，通過對該區(qū)的地震地質(zhì)條件的認(rèn)真分析研究，主要處理措施包括：（1）原始數(shù)據(jù)解編；（2）空間屬性定義；（3）道編輯；（4）初至拾取；（5）反射波靜校正；（6）真振幅恢復(fù)；（7）高通濾波；（8）三維地表一致性預(yù)測反褶積；（9）三維地表一致性剩余靜校正；（10）NMO校正；（11）DMO疊加；（12）頻率、空間域隨機(jī)噪聲衰減；（13）三維一步法時間偏移（步長16 ms）；（14）帶通過濾；（15）振幅均衡；（16）輸出標(biāo)準(zhǔn)SRGY格式偏移數(shù)據(jù)體。

4.2 處理成果

通過了解工區(qū)的地震地質(zhì)條件、地質(zhì)任務(wù)與要求，確定了有針對性的技術(shù)思路和方法。該次三維地震資料處理針對原始資料特點(diǎn)，疊前主要采用了三維地表一致性振幅補(bǔ)償、三維地表一致性反褶積、DMO傾角校正。疊后隨機(jī)噪音衰減，三維一步法偏移。

采用先進(jìn)的處理軟件，本著“高分辨率、高保真度、高信噪比”的原則，經(jīng)過精細(xì)處理后的資料在運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)兩個方面都取得了滿意的成果。最終取得了網(wǎng)格密度為5 m×5 m×1.0 ms的高精度三維數(shù)據(jù)體。

4.3 處理質(zhì)量評價

對三維數(shù)據(jù)體質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)，按中華人民共和國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》進(jìn)行評級。

4.3.1 覆蓋次數(shù)比較均勻

控制區(qū)邊緣及內(nèi)部能達(dá)到設(shè)計要求的20次覆蓋且分布均勻，個別塊段由于受地形的影響，覆蓋次數(shù)相對減少，區(qū)內(nèi)無空白帶。

4.3.2 時間剖面質(zhì)量高

從全區(qū)所得時間剖面中，按40 m×40 m網(wǎng)格抽查時間剖面177條，其中Inline線95條，Crossline線82條，共計312.46 km。質(zhì)量的評價結(jié)果如下。

（1）Ⅰ類剖面：191.610 km，占61.32%；

（2）Ⅱ類剖面：82.435 km，占26.38%；

（3）Ⅲ類剖面：38.415 km，占12.30%。

處理成果剖面全部合格，且Ⅰ+Ⅱ類剖面274.045 km，達(dá)到87.70%。

4.3.3 時間剖面整體上質(zhì)量優(yōu)良

反射波信噪比、分辨率較高，空間歸位準(zhǔn)確，小斷點(diǎn)、小褶曲較清晰。

2#煤層是地震地質(zhì)成果資料的主要煤層，該煤層在除測區(qū)南部外，此次處理成果時間剖面上反射波穩(wěn)定，形成一個強(qiáng)相位，動力學(xué)特征明顯，同相軸連續(xù)性好、能量強(qiáng)，是全區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)反射波，全區(qū)能可靠對比追蹤。

5#與2#煤層相距13.54～22.75 m，平均19.46 m，反射波能量稍差，5#煤層是勘探區(qū)的主要煤層，該煤層波型較穩(wěn)定，全區(qū)基本可對比追蹤。

總之，該區(qū)對應(yīng)各主要煤層的反射波突出、穩(wěn)定，波組齊全，能真實地反映其起伏形態(tài)及構(gòu)造變化規(guī)律，為對比解釋提供了可靠的保證。

5 資料解釋方法和步驟

地震資料解釋是一個利用物探技術(shù)、地質(zhì)資料與地質(zhì)勘探規(guī)律相結(jié)合，把地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地質(zhì)成果的研究過程。具體過程如下。

5.1 主要目的層反射波的確定

利用區(qū)內(nèi)鉆孔資料制作地震合成記錄，通過它和過鉆孔的時間剖面對比來確定反射波的地質(zhì)屬性（地震地質(zhì)層位），標(biāo)定主要反射波對應(yīng)的地質(zhì)層位。

5.2 標(biāo)準(zhǔn)反射波的選擇

將時間剖面上能量強(qiáng)、信噪比高、連續(xù)性好、地震地質(zhì)層位明確的反射波定為標(biāo)準(zhǔn)反射波，它是地震地質(zhì)解釋的主要依據(jù)。根據(jù)本區(qū)情況選T2、T5波作為標(biāo)準(zhǔn)反射波，且以T2波為解釋之重點(diǎn)。

5.3 地質(zhì)資料解釋

在大的地質(zhì)構(gòu)造和煤層賦存形態(tài)基本確定后，即可按照一定方式進(jìn)行全區(qū)更加詳細(xì)的地質(zhì)解釋。這個過程就是，在工作站雙屏幕上以垂直時間剖面為主、以水平時間切片、聯(lián)井時間剖面為輔，按照先大網(wǎng)格、再小網(wǎng)格，先大構(gòu)造、后小斷層、再地質(zhì)異常帶，各個構(gòu)造前后剖面連續(xù)追蹤。充分利用解釋系統(tǒng)的波形變面積、雙極性、單極性、變密度等功能將三維數(shù)據(jù)體以多角度、全方位進(jìn)行對比解釋。

6 地震地質(zhì)成果分析

處理工作針對該區(qū)實際情況，在處理中采用了綠山初至折射靜校正、二次自動剩余靜校正和二次速度分析、DMO疊加、三維時間偏移等一系列措施，取得了較好的處理效果。

資料解釋使用Geoframe 3.8.1版本的軟件進(jìn)行全三維資料解釋，通過做方差體切片了解全區(qū)構(gòu)造特點(diǎn)，確定測區(qū)構(gòu)造方案，再利用垂直時間剖面結(jié)合水平時間切片、三維可視化及實際鉆孔資料揭露按一定網(wǎng)格由疏到密進(jìn)行反復(fù)解釋，整個流程方法正確、工作細(xì)致、成果可信。

該次三維地震勘探共組合斷層共65條，其中可靠斷層33條，較可靠斷層8條，落差<5 m的斷層24條。

7 結(jié)語

通過努力該次三維地震勘探，在極其困難的施工環(huán)境下，獲得了較好的野外原始資料。資料處理流程及參數(shù)合理，采取現(xiàn)場監(jiān)控處理，基礎(chǔ)工作認(rèn)真仔細(xì)；細(xì)化處理時，重點(diǎn)抓住了靜校正、反褶積、子波整形、速度分析、去噪、疊前偏移主要環(huán)節(jié)；并與解釋工作緊密聯(lián)系，同步進(jìn)行，不斷改進(jìn)，處理成果剖面滿足三維地震勘探報告要求。

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