二維地震勘探在新疆北部無鉆孔地區找煤中的運用①

趙祿順++王曉亮++王千遙++劉芳曉

摘 要：新疆煤炭資源極其豐富，儲量大，煤質好，開采條件簡單，是我國重要的能源戰略基地。隨著地震勘探技術的快速發展，二維地震勘探在新疆找煤工作中具有越來越重要的指導作用。該文通過二維地震勘探在新疆北部無鉆孔標定層位的不利因素下，運用了可控震源作為野外采集方法，獲得了可靠的野外資料；通過靜校正、反褶積、疊后去噪等一系列手段取得高保真度、高信噪比和高分辨率的數據體；運用成熟的解釋方法提供了豐富的地質成果，很好地指導了鉆探驗證孔的布設。這被勘探開發實踐證明是一條科學合理高效的找煤之路。

關鍵詞：二維地震勘探 層位標定 可控震源 靜校正 反褶積 疊后去噪

中圖分類號：P63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0093-03

1 概況

新疆煤炭資源極其豐富，儲量大，煤質好，開采條件簡單，是我國重要的能源戰略基地。隨著地震勘探技術的快速發展，二維地震勘探在新疆找煤工作中具有越來越重要的指導作用。該次勘探區為空白區，依據區域地質圖及鄰區資料分析，侏羅系下統八道灣組（J1b）為一套湖沼相的含煤碎屑礫巖、泥巖，上部巖性為砂巖及泥巖互層。石炭系中統卡拉崗組（C2k）底部為凝灰礫巖、砂巖及炭質頁巖，部分地方含劣質煤。鄰區地質資料由老到新敘述如下：泥盆系中統阿爾明組（D2s）、石炭系中統卡拉崗組（C2k）、侏羅系下統八道灣組（J1b）、侏羅系中統西三窯組（J2x）、第三系烏倫古河組（E2-3w）、第四系上更新統全新統（Q3-4apdl）[5]。勘探區所處的地質構造位置為天山-興安地槽褶皺區西北端，為其亞一級構造單元-準噶爾地槽褶皺系中心西準噶爾褶皺帶，與哈薩克斯坦的扎爾馬-薩吾爾褶皺帶相應。主要構造方向為NEE-SWW，即近EW向[2]。

該次勘探區位于準噶爾盆地的西北部。地勢西高東低，北高南低，由西向東呈階梯狀傾斜，海拔高程770～1105m，最大高差335m，西部為薩吾爾山，中部為洪積-沖積平原。地表為草場，有利于干擾波的壓制，但表層土壤含水量低，對激發地震波有吸收作用，能量衰減嚴重。因此該區表、淺層地震地質條件較復雜。該區含煤地層為石炭系和侏羅系，組成以凝灰巖，凝灰角礫巖，砂巖為主，巖層之間物性差異小，不利于層間反射波的發育；對煤層而言，雖與圍巖物性差異大，但由于煤層地層傾角較大，且煤層普遍發育較薄，全區較難形成反射波。因此該區中、深層地震地質條件差。

2 主要技術措施

2.1 數據采集措施

（1）合理的觀測系統選擇是高精度的資料采集與處理的基礎，試驗工作是基礎中的基礎。全區選擇了3個試驗點，共完成試驗物理點66個。通過試驗結果確定了二維直線觀測系統，觀測系統主要參數為：接收道數為96道，接收道距10m，接收線距20m，炮排距20m，覆蓋次數24次。因為設備道數可以布滿整條勘探線，所以在實際施工過程中，采用全排列接收，增加覆蓋次數，大大提高了單炮資料的質量，見圖1。

（2）勘探區為草場，高差很小，根據這一特點選用了可控震源激發方式。在單一因素變化的情況下，分別對震源的臺數、驅動電平、掃描長度、振動次數和掃描方式進行試驗，通過對比發現：震源2臺，驅動電平80%，掃描長度14s，掃描方式為線性升頻20～120Hz，震動5次，能取得較好的資料，見圖1。

（3）為提高地震資料的分辨率，數據錄制參數上采用寬頻帶接收，最大限度地保留反射信號中的高頻成分。檢波器全部挖坑埋置，通過現場資料可以看出這種方式可以有效地壓制風的干擾。

2.2 資料處理措施

（1）地震資料數據處理是地震勘探工程的一個重要環節，合理的處理流程和參數能夠將已有野外數據所包含的有用信息完整地展現給資料解釋人員，提高解釋精度。地震數據處理的主要特點是數據量大、計算量大。在該次二維地震勘探資料處理過程中，結合已有地質資料和對勘探區的認識，堅持以高保真為處理目標，采用保幅處理技術。因此，在處理過程中，處理流程和參數的選用應該符合該區資料的特點。該次處理使用法國CGG公司的Geovector Plus6200地震數據處理軟件以及折射靜校正軟件進行處理，針對該次勘探的地質任務及資料特點，在處理流程和參數的設計時，進行了大量試驗，反復對比處理結果，最終保證了處理效果達到最佳。

（2）將資料處理工作分為試驗處理和批量處理兩個階段。試驗處理是要認真做好處理流程及參數測試工作，根據試驗處理確定的流程及參數對全區做批量處理，進行多次速度分析，提高疊加成像質量。參數試驗工作是資料處理的第一階段，在充分了解原始資料的基礎上，按照地質任務、處理目標與處理要求，設計處理流程，測試處理參數，通過試處理結果的對比論證，確定了適合該區特點的處理流程。

（3）通過靜校正、反褶積、疊后去噪等一系列手段取得高保真度、高信噪比和高分辨率的數據體，見圖2、圖3。

2.3 資料解釋措施

（1）找煤過程中的地震勘探技術在資料解釋中最重要的就是如何確定反射波的層位。該次地震勘探在解釋中主要依據為區內1：20萬地質圖填圖與鄰近區域的地質勘查報告。在充分分析以上資料和地震資料的基礎上，初步確定了反射波的地質層位。

（2）以垂直剖面解釋為主，水平切片為輔，再配合其它方法，使資料解釋更精細、更準確。

（3）在資料解釋過程中綜合分析地質資料，了解地層間的沉積關系，如不整合等。綜合對比分析，并充分發揮地震剖面連續直觀性較強的優勢，通觀整條測線，首先確定大套地層的剖面特征，再有針對性的研究各個反射波組的特征以及相互關系等，掌握剖面結構，研究規律性的地質構造特征。同時與甲方地質人員密切配合、相互溝通，使地質成果符合鄰區已知資料的構造規律[3]。

（4）該區的地震測網的網度較大（密度較疏），相鄰測線之間的地質情況一般變化較大。但是標準反射波的特征，構造形態等，在相交測線之間都有一定的相似之處。通過相交剖面的交點閉合，可以將各個剖面統一起來，但由于網度太大，不能進行大距離推斷。

3 地質成果

該次二維地震勘探共完成物理點5141個，完成了合同規定的工作量。按照國家煤炭工業局2000年12月頒發的《煤炭煤層氣地震勘探規范》，對原始記錄進行分級檢驗，試驗記錄全部合格。甲級品3187個，占62.80%；乙級品1888個，占37.20%；廢品0個，質量滿足規范要求。隨后通過靜校正、反褶積、疊后去噪等一系列手段取得高保真度、高信噪比和高分辨率的數據體。再經過精細的資料解釋，取得了豐富的地質成果。

（1）初步了解了覆蓋層厚度的變化情況。

（2）初步了解了勘查區構造輪廓。

（3）預測了區內可能賦存煤層的范圍。

（4）依據所預測煤層范圍提供了找煤孔位置。

4 結語

該次二維地震勘探通過一系列技術措施，在勘探空白區域找到了明顯的反射波，為勘探方提供了真實可靠的地質資料，這被勘探開發實踐證明是一條科學合理高效的找煤之路[4]。

但是仍然存在幾個問題：由于測線密度稀，斷層組合和煤層等高線的方向等有很大的推斷性，建議進一步開展鉆探工作；由于勘查區無鉆孔資料，使得地震反射波層位標定主要依據區域地質情況和反射波掃描速度特征間接確認，煤層的標定有待鉆孔驗證；由于勘探區無已知資料，在制作圖件時反射波速度標定難度較大，所以該次所制作的地震剖面圖會有較大誤差。

建議甲乙雙方加強信息交流工作，便于利用新發現資料對報告修改和補充，進一步提高二維地震勘探的可靠性和準確性，更好地為該區煤炭資源調查服務。以上幾個問題將是我們今后工作中努力的方向。

參考文獻

[1] 張琳，張慧利，景喜林，等.二維地震勘探在找煤中的應用[J].工程地球物理學報，2013（5）：642-647.

[2] 朱書階，李林元，牛跟彥，等.永城礦區復雜條件下的三維地震勘探技術[J].煤炭技術，2008（2）：123-124.

[3] 趙顯宗.二維地震勘探在河北泊頭找煤中的應用[J].河北煤炭，2011（5）：34-35，44.

[4] 王松杰.二、三維地震勘探方法在新疆奧塔北井田的應用[J].中國煤炭地質，2015（2）：52-56.

[5] 郝鵬.可控震源技術在新疆阿勒泰地區二維地震勘探中的應用[J].西部探礦工程，2013（6）：177-181.