三維勘探煤層分辨率的探討

程 慧 慧

(山西省煤炭地質(zhì)物探測繪院，山西 晉中 030600)

三維勘探煤層分辨率的探討

程 慧 慧

(山西省煤炭地質(zhì)物探測繪院，山西 晉中 030600)

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，采用非零炮檢距的觀測方式，從影響斷層分辨率的因素出發(fā)，建立了不同的地質(zhì)模型進(jìn)行正演模擬，利用模型數(shù)據(jù)的偏移結(jié)果進(jìn)行目的層振幅值的提取和分析，以得到高分辨率的資料。

地震勘探，分辨率，煤層厚度

地震資料分辨率是煤田勘探中的關(guān)鍵參數(shù)之一，提高地震資料的分辨率一直是國內(nèi)外研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。煤田三維地震勘探經(jīng)過十幾年的發(fā)展，取得了很大的成就，成為綜采工作面布置的主要手段，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，三維地震勘探存在著一些問題：落差5 m及3 m～5 m的斷層勘探精度不高，特別在條件復(fù)雜地區(qū)勘探精度更低；斷層位置確定不夠準(zhǔn)確；對多個斷層不能分辨，經(jīng)常把幾個斷層解釋成一條斷層。

基于以上地震勘探中存在的問題，本文從影響斷層分辨率的因素出發(fā)，主要考慮了煤層厚度、多組煤的影響，通過建立不同的地質(zhì)模型，利用聲波方程正演模擬，對得到的地震記錄進(jìn)行處理，提取目的層的振幅值進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

1 分辨率理論

地震分辨率包括兩部分：縱向分辨率和橫向分辨率?？v向分辨率指的是地震記錄或地震剖面上能分辨的最小地層厚度，而橫向或者空間分辨率是指在地震記錄或水平疊加剖面上能分辨相鄰地質(zhì)體的最小寬度。由于在資料處理中采用偏移手段來減小菲涅爾帶半徑來提高橫向分辨率，所以本文中主要考慮的是縱向分辨率[1，2]。傳統(tǒng)的分辨率經(jīng)驗(yàn)來源于Widness的觀點(diǎn)，它是基于一個簡化的楔形模型得到的，采用的是自激自收的方法。他認(rèn)為λ/8為分辨率的極限，其中λ為波長；如果存在噪聲或者是隨著子波在地下傳播范圍增大，這個結(jié)論變?yōu)棣?4?？梢?，波長是決定分辨率大小的主要因素，而波長又與速度和頻率有關(guān)，對于速度，它是隨深度增加而增大的，這樣關(guān)鍵因素就是頻率了。然而，地震資料分辨率的實(shí)際評價(jià)與分辨率理論研究是不一致的。實(shí)際評價(jià)的分辨率主要指的是構(gòu)造分辨率，它是用波形和振幅來表示的，在地震時(shí)間剖面上表現(xiàn)為同相軸的扭曲、錯動以及振幅的變化。長期以來對分辨率的討論都是集中于自激自收炮檢距情況，但是所有的實(shí)際地震剖面都是由非零炮檢距地震記錄經(jīng)過處理后得到的[3-5]。因此，很有必要研究非零炮檢距情況下的分辨率問題，以指導(dǎo)高分辨率勘探工作。

2 斷層的正演模擬

2.1 煤層厚度的影響

結(jié)合實(shí)際的地層模型，設(shè)計(jì)不同煤厚條件下的水平層狀介質(zhì)模型，模型參數(shù)如表1所示，目的層埋深500 m，厚度從2 m～10 m變化，目的層上存在斷距為8 m，5 m和3 m的斷層，研究不同斷距的斷層隨厚度的變化關(guān)系。在正演模擬中，采用的觀測系統(tǒng)參數(shù)為：采用中間放炮的方式，64道接收，檢波點(diǎn)沿著炮點(diǎn)向右滾動，道距10 m，炮距40 m，共20炮，采用的子波為60 Hz的雷克子波，滿覆蓋次數(shù)為8次，采樣間隔0.5 ms，記錄長度550 ms。

表1 水平層狀介質(zhì)模型參數(shù)

對上述模型利用聲波方程進(jìn)行有限差分法正演模擬，將所得到的地震響應(yīng)利用VISTA軟件進(jìn)行簡單的處理，包括切除直達(dá)波、抽取共中心點(diǎn)道集、速度分析、疊加和偏移等常規(guī)處理，圖1為煤厚5 m，斷距分別為5 m和3 m的疊加和偏移剖面?？梢?，斷距為5 m的斷層在疊加和偏移剖面中很清晰，可以準(zhǔn)確的確定其斷點(diǎn)位置，而3 m的斷層在時(shí)間剖面上比較模糊，不容易確定其斷點(diǎn)位置。

利用偏移后的數(shù)據(jù)體，在目的層位置處取時(shí)窗大小為20 ms來提取目的層的振幅值，并對其進(jìn)行歸一化處理，可以得到各個CMP點(diǎn)處所對應(yīng)的相對振幅值。如圖2所示，橫坐標(biāo)表示CMP點(diǎn)，縱坐標(biāo)表示振幅值的相對大小。

從圖2可以看出，在斷點(diǎn)附近振幅值急劇下降，斷距越大，振幅值變化的幅度也越大。而且從圖2中可以看出，不論多大斷距的斷層，其振幅值的變化幅度都是隨著煤厚的增大而減小，而且斷距越大，變化幅度也越大。相同斷距的斷層，在薄煤層中振幅異常值較厚煤層中的大，這也就說明了在實(shí)際的勘探中，厚煤層中的斷層較薄層中更難預(yù)測的原因。

2.2 多組煤的影響

在上面討論的煤厚為5 m，斷距為5 m和3 m的模型基礎(chǔ)上，在煤層上方25 m即475 m處存在另一厚度為5 m的煤層，討論上覆煤層的存在對目的層的影響。

討論的方法同上，通過正演模擬，將得到的記錄經(jīng)過常規(guī)處理，提取目的層的振幅值，將其和單煤層時(shí)的振幅值進(jìn)行比較，如圖3所示，橫坐標(biāo)代表CMP點(diǎn)，縱坐標(biāo)代表振幅值大小?？梢?，當(dāng)討論的目的層存在上覆煤層時(shí)，目的層的反射振幅值明顯減小，在斷層處異常值的變化幅度也減小，斷層更難分辨。野外實(shí)際操作時(shí)，地層要復(fù)雜的多，得到的資料信噪比和分辨率比正演模擬的要低很多，解釋的難度會更大，這樣就要求處理和解釋的時(shí)候能夠運(yùn)用一些新技術(shù)新方法，以得到高分辨率的資料。

3 結(jié)語

煤層分辨率受多種因素的影響，本文從分辨率的影響因素煤層厚度、多組煤層出發(fā)，分析對煤層反射波振幅值的影響。當(dāng)然，斷層分辨率還受到很多因素的影響，而且實(shí)際情況要比這些理論模型復(fù)雜的多。這就要求在實(shí)際的地震勘探中，應(yīng)該在采集、處理和解釋各個方面下功夫，以得到高分辨率的地震資料。

[1] 陸基孟.地震勘探原理[M].東營：中國石油大學(xué)出版社,2006.

[2] 李慶忠.走向精確勘探的道路[M].北京：石油工業(yè)出版社,1994.

[3] 姚 姚.高分辨率勘探中幾個理論問題的探討[J].石油物探,1991,30(1)：11-15.

[4] 胡 建.地震波屬性可靠性研究[D].大慶:大慶石油學(xué)院,2004.

[5] 王 赟,邢春穎.地震資料處理解釋的分辨機(jī)理初探[J].煤炭學(xué)報(bào),2001,26(1)：35-39.

Discussion on 3D exploration coal seam resolution

Cheng Huihui

(ShanxiCoalGeologicalGeophysicalSurveyingandMappingInstitute,Jinzhong030600,China)

Combining with the actual production, this paper used the observation way of non zero offset, from the factors influence of fault resolution, set up different geological model made forward modeling, using the deviation results of model data made the extraction and analysis on objective layer vibration amplitude, in order to get the high resolution information.

seismic exploration, resolution, coal seam thickness

2015-01-24

程慧慧(1986- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)10-0094-02

P624

A