三維地震勘探技術在河南某煤礦首采區的研究和應用

2021-11-26 09:57:20馮校輝

西部資源 2021年1期

馮校輝

摘要：本次三維地震勘探設計目的明確，技術措施得當，針對性強，效果明顯。從野外數據采集到后期的資料處理解釋，完成了合同規定的地質任務，取得了豐碩的地質成果。查明了勘探區內的主要構造、主要煤層的埋深及走向，控制了區內落差大于5m的斷層，全區共解釋斷層38條。

關鍵詞：三維地震勘探；斷層；首采區；靜校正

本次勘探測區內含煤地層為石炭系上統太原組、二疊系下統山西組、下石盒子組和上統上石盒子組。含煤地層總厚628.85m，劃分九個煤組段，含煤13層，煤層總厚度6.35m，含煤系數1.01%。山西組和太原組為主要含煤地層，山西組下部的二1煤層為可采煤層，其余煤層偶爾可采或不可采，可采煤層總厚5.99m，可采含煤系數為0.95%。

1.地震地質條件

1.1表層地震地質條件

勘探區地勢東、西兩條件側高，中部低，且南部略高于北部，主要為復雜的山區，地形極差，溝坎、懸崖遍布，溝嶺相間，縱橫交錯，地形切割嚴重，山脊呈魚脊狀，山麓及溝谷有坡積物，區內村莊較大、數量較多，道路稀少，這些地表條件給地震施工造成了極大的困難。

1.2淺層地震地質條件

勘探區的淺層地震地質條件極為復雜，以基巖出露區為主。出露巖性為金斗山砂巖、平頂山砂巖等中細粒砂巖及砂質泥巖及泥巖，巖石裂隙風化嚴重，成孔困難。

1.3深層地震地質條件

二1煤層結構簡單，具有速度低、密度低的特點，與高速度、高密度圍巖相比具有顯著的波阻抗差異，具有形成強反射波的良好條件，在人工波場作用下可產生波形穩定、能量強的反射波T2波（即二1煤層反射波）。

2.三維地震野外數據采集

2.1試驗工作

綜合勘探區以往施工參數及鄰區施工經驗，通過對勘探區表淺層、深層地震地質條件的分析及實地踏勘，針對勘探區的成孔方法、井深、藥量及接收參數等制訂了試驗方案。全區共完成試驗點8個，物理點172個；完成試驗剖面一條，試驗物理點84個。

在選定的8個試驗點和試驗剖面上，根據不同的地震地質條件進行了井深、藥量、接收因素等多項參數的試驗工作。

2.2試驗內容及結論

2.2.1激發因素

（1）激發井深：選擇合適的激發層位對于獲得目的煤層高頻率、高信號比反射波至關重要。本次井深試驗采用風鉆成孔，以2kg藥量為基準，井深為2、3、4m的對比試驗，根據各個試驗點的資料情況分析發現，只要井深達到3m，則資料面貌正常，目的層反射波比較突出，頻率較高。

（2）激發藥量：合適的井深下選擇合適的藥量對于提高反射波分辨率和信號比尤其重要。本次藥量試驗采用井深3m，藥量為1、1.5、2、2.5kg的對比試驗，試驗結果表明藥量在1.5kg～2kg，則能量較強且面波壓制較好。

2.2.2接收因素

儀器采用法國產408UL數字地震勘探儀，采樣間隔1ms，記錄長度1.5s，全頻帶接收，檢波器主頻60Hz，2串2并4個挖坑埋置，接收排列不少于100道（將會根據實際施工效果增加排列）。

2.3三維地震觀測系統設計依據及類型選擇

綜合地質任務的要求和試驗結果，根據以往鄰區地震勘探施工經驗，選用8線10炮束狀觀測系統（每束接收線8條，激發線10條）進行施工，這種觀測系統既方便易行，效率又高，且保證了共炮點道集或CDP道集內的地震道均勻分布，同時又使同一CDP道集內各炮檢點連線的方位均勻分布；CDP網格為10m×10m，疊加次數采用40次疊加（橫向4次，縱向10次）。

3.三維地震勘探資料處理

本區原始采集資料初至波清晰，目的層反射波反映清楚，干擾波主要是一些隨機噪聲和一定強度的面波。地表高差500多米，淺層低速帶厚度變化較大，資料存在著較大的靜校正問題。因此，本區資料的處理過程為以靜校正為重點，提高信噪比為中心，堅持“三高（高信噪比、高保真度、高分辨率）”的原則，在保證信噪比的基礎上，盡量提高分辨率。處理中著重做以下重點工作：

（1）折射波靜校正

勘探區地處低山區，地表地形復雜，起伏變化大，最大高差達508.8m，本次利用綠山初至折射靜校正軟件進行靜校正處理。

（2）反褶積

地震勘探過程中所記錄下來的地震波是由一個地震子波和反射系數序列褶積，再加上一些隨機噪聲，并經過大地濾波和衰減作用而形成的復合波。對地震數據作反褶積處理就是消除地震子波的影響，展寬有效頻帶，獲得反射系數序列，提高數據的分辨率。本次選用譜白化反褶積，有效地展寬了有效頻帶，提高了縱向分辨率。

（3）速度分析

速度是地震資料處理的重要參數之一，其精度直接影響著疊加處理的效果。為了提高速度譜解釋的精度，首先進行速度掃描，得到勘探區由淺至深的速度規律，然后以此為參考速度計算速度譜，速度譜的密度為100m×100m，并且和剩余靜較正進行二次迭代。

（4）自動剩余靜校正

由于地形影響反射波傳播路徑的不同使得地震反射波在做完一次靜校正、動校正后CDP點道集的道之間還有不同的剩余時差，從而降低多次疊加的效果，直接影響疊加剖面的連續性和分辨率，因此，必須進行剩余靜校正，以消除剩余校正量的影響。自動剩余靜校正后有效波同相軸連續性明顯提高，剖面質量得到了明顯改善。

（5）偏移

偏移采用三維一步法有限差分偏移，是目前國際上通用的先進偏移技術方法。偏移所采用的速度是對DMO速度進行平滑并適當降低不同百分比，通過觀察斷點，地質構造特征是否合理得當進行調整，本次速度采用100%效果較好。

4.三維地震勘探資料解釋

三維資料解釋是在三維立體數據體的基礎上進行的，解釋過程是在解釋工作站進行的。本著從整體到局部、由粗到細、由簡單到復雜的解釋原則，先進行80m×80m粗網格控制解釋，建立起大的構造輪廓，然后加密到40m×40m，最后加密到20m×20m，形成全區構造骨架，確定較大斷層。最后利用解釋軟件自動追蹤功能對層位和構造加密到5m×5m的細網格，解釋小斷層，確定最終解釋方案。

解釋過程中，縱向、橫向和任意時間剖面相結合，時間剖面和水平切片、順層切片相結合，全方位的反復對比、反復檢查、反復修改確認，確保解釋結果的正確可靠。

5.地質成果

（1）主要煤層底板形態

勘探區內煤層埋深為南淺北深，主要煤層為二1煤，其底板形態總體為一走向NEE，傾向NNW的單斜構造，傾角18°～20°。傾角全區相對較穩定，僅在斷層附近有增大的現象。區內褶曲不發育，僅在中部個別斷層兩側受斷層的牽引影響使煤層底板等高線發生彎曲變化。