三維地震勘探技術(shù)在內(nèi)蒙礦區(qū)的運(yùn)用

孫家鵬 翟培合 宋林君

摘 要：三維地震勘探技術(shù)是綜合利用多學(xué)科而發(fā)展起來的勘探技術(shù)[1]。是把地震勘探方法擴(kuò)展到三維空間的新技術(shù)。三維地震勘探是由于近十年來多道數(shù)字地震儀和大型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，為適應(yīng)勘探精度不斷提高，工作范圍不斷擴(kuò)大的迫切要求而逐漸發(fā)展起來的一種新的勘探方法。三維地震勘探技術(shù)主要勘探結(jié)果是為了使探測(cè)的結(jié)果圖像更加清楚、位置預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確。三維地震勘探技術(shù)能為工程地質(zhì)提供更詳細(xì)的地質(zhì)信息，能夠?yàn)榈V方更好地進(jìn)行煤田的勘察。

關(guān)鍵詞：三維地震勘探；數(shù)據(jù)采集；褶曲；數(shù)據(jù)處理

引言

內(nèi)蒙古烏審旗地區(qū)是鄂爾多斯盆地的重要含煤區(qū)，也是近幾年低煤階煤層氣勘探的熱點(diǎn)地區(qū)[2]。但該區(qū)前期煤層氣鉆探總體效果并不理想，迫切需要認(rèn)清該區(qū)煤層氣富集規(guī)律，以便有效開展煤層氣勘探及開發(fā)利用。近年來，研究人員通過分析研究天然氣鉆井、煤炭鉆孔及煤巖分析資料以及地震測(cè)線解釋，發(fā)現(xiàn)該區(qū)煤層厚度大、分布廣，具有良好的煤層氣成藏條件?？焖贉?zhǔn)確的勘探處該區(qū)域煤層分布、斷層分布對(duì)于礦方在該地區(qū)以后的建設(shè)生產(chǎn)都有極為重要的指導(dǎo)作用。

1 三維地震勘探技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

三維地震技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為是具有良好地質(zhì)效果、經(jīng)濟(jì)效益以及20世紀(jì)80年代最具標(biāo)志和成效的地震勘探技術(shù)，也被認(rèn)為是提高地震勘探精度方面的第五次飛躍（前四次分別是20世紀(jì)30年代由折射波法向反射波法的轉(zhuǎn)變、20年代出現(xiàn)的組合與多次覆蓋技術(shù)、60年代出現(xiàn)的數(shù)字地震儀和地震資料數(shù)字處理技術(shù)、70年代出現(xiàn)的偏移歸位成像技術(shù)）[3]。經(jīng)過20多年的發(fā)展，三維地震技術(shù)現(xiàn)在已日趨完善，今后該技術(shù)的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）三維資料的連片處理。（2）大面積高密度三維地震勘探。（3）全三維地震勘探技術(shù)。（4）三維可視化技術(shù)[4]。通過這么多年的發(fā)展，現(xiàn)在三維地震勘探技術(shù)的運(yùn)用已經(jīng)從地質(zhì)簡(jiǎn)單地區(qū)向復(fù)雜地區(qū)轉(zhuǎn)移，運(yùn)用方面也越來越多元化。

2 地質(zhì)概況

勘探區(qū)具典型的高原堆積型沙丘地貌特征，地表大部被第四系風(fēng)積沙所覆蓋，局部有白堊下統(tǒng)地層出露，植被稀疏，為沙漠、半沙漠地區(qū)?？碧絽^(qū)所在地區(qū)氣候干燥，冬寒夏熱，多風(fēng)少雨?？碧絽^(qū)氣候?qū)儆诟珊?、半干旱的大陸性高原氣候?？碧絽^(qū)位于鄂爾多斯臺(tái)坳，鄂爾多斯臺(tái)坳被認(rèn)為是中國現(xiàn)存最完整、最穩(wěn)定的構(gòu)造單元。據(jù)“中國地震烈度區(qū)劃圖”劃分，地震烈度為Ⅵ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，屬弱震區(qū)。據(jù)調(diào)查，歷史上從未發(fā)生過較大的破壞性地震，區(qū)內(nèi)亦無泥石流、滑坡及塌陷等不良地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生。

3 三維地震勘探技術(shù)措施

3.1 激發(fā)因素

井深：采用推磨鉆成孔。井深南部為6m，中部10m，北部11m。

藥量：2Kg村莊、鉆機(jī)、機(jī)井等障礙物附近適當(dāng)減小藥量。

3.2 接收因素

（1）儀器類型：法國sercel公司生產(chǎn)的408UL遙測(cè)數(shù)字地震儀。

（2）檢波器：35Hz，2串2并，點(diǎn)狀組合（堆放），插直、踩實(shí)。

（3）采樣間隔：0.5ms。

（4）記錄長(zhǎng)度：1.5s。

（5）前放增益：36db。

3.3 觀測(cè)系統(tǒng)類型

本次三維地震觀測(cè)系統(tǒng)綜合考慮了勘探區(qū)的地質(zhì)任務(wù)、地形地貌、目的層的賦存深度、構(gòu)造情況，采用10線10炮制束狀觀測(cè)系統(tǒng)、測(cè)線方向盡量垂直地層走向，觀測(cè)系統(tǒng)具有炮檢距分布均勻，方位角分布較寬等特點(diǎn)，有利于速度分析，多次波衰減，靜校正求解?？碧絽^(qū)選用自然頻率為35Hz的檢波器，4個(gè)兩串兩并組合接收，檢波器挖坑埋置，有利于壓制面波，道距（△X）為10m，面元邊長(zhǎng)選5m（縱向）×10m（橫向），小于理論計(jì)算最大面元邊長(zhǎng)，有利于提高資料分辨率。本次三維地震勘探的覆蓋次數(shù)為30次，有利于提高小構(gòu)造的解釋的準(zhǔn)確性。

3.4 數(shù)據(jù)處理

資料處理的計(jì)算采用DELL 7500處理工作站，處理軟件為法國CGG公司開發(fā)的GEOVECTEUR PLUS 4100處理軟件。

3.5 資料整理及精度評(píng)定

通過資料處理，最后獲得了CDP網(wǎng)格5m×5m×0.5ms的三維數(shù)據(jù)體，滿覆蓋面積約為5.52km2， 勘探區(qū)按40m×80m網(wǎng)格對(duì)時(shí)間剖面進(jìn)行了評(píng)級(jí)，共抽取時(shí)間剖面131條（橫向107條，縱向24條），總長(zhǎng)322.07km，其中I類剖面233.91km，占72.63%，II類剖面59.11km，占18.35%；Ⅰ+Ⅱ類剖面占到90.98%，達(dá)到了設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求；Ⅲ類剖面29.05km，占9.02%。

4 地質(zhì)解釋成果

勘探區(qū)內(nèi)煤層底板形態(tài)總體為一個(gè)走向N-NE、傾向W-NW的單斜，地層傾角較平緩，約2-4°。

4.1 2-2上煤層底板起伏形態(tài)煤層底板標(biāo)高為+676-+708m

埋深從勘探區(qū)南部向北、西北逐漸變深，煤層埋藏最深處位于勘探區(qū)東北部，底板標(biāo)高為+676m，煤層埋藏最淺處位于勘探區(qū)東南部K31鉆孔附近，底板標(biāo)高為+708m。煤層傾角2-4°，西南、北部?jī)A角稍大，其他地方傾角較小。

4.2 3-1煤層底板起伏形態(tài)

煤層底板標(biāo)高為+628-+672m。埋深從勘探區(qū)南部向北部逐漸變深，煤層埋藏最深處位于勘探區(qū)西北部，底板標(biāo)高為+628m，煤層埋藏最淺處位于勘探區(qū)南部K40和S09鉆孔附近，底板標(biāo)高為+672m。煤層傾角2-4°，西南、北部?jī)A角稍大，其他地方傾角較小。

4.3 4-1煤層底板起伏形態(tài)

煤層底板標(biāo)高為+590-+638m。埋深從勘探區(qū)南部向北部逐漸變深，煤層埋藏最深處位于勘探區(qū)東北部，底板標(biāo)高為+590m，煤層埋藏最淺處位于勘探區(qū)南部K40和S09鉆孔附近，底板標(biāo)高為+638m。煤層傾角2-4°，東南、北部?jī)A角稍大，其他地方傾角較小。

此次三維地震勘探，綜合運(yùn)用了三維數(shù)據(jù)體、層拉平切片、多屬性技術(shù)及方差體技術(shù)，查明了勘探區(qū)內(nèi)的構(gòu)造?？碧絽^(qū)共解釋褶曲2個(gè)，構(gòu)造復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類型。

4.3.1 S1背斜

位于勘探區(qū)西北部，軸向N-NW，兩翼不對(duì)稱，背斜軸向S仰起，向NW傾伏，傾角2-4°，區(qū)內(nèi)延展長(zhǎng)度1600m左右。

4.3.2 W1向斜

位于勘探區(qū)東北部，軸向NE-N，兩翼不對(duì)稱，向斜軸向SW仰起，向N傾伏，傾角2-4°，區(qū)內(nèi)延展長(zhǎng)度2500m左右。

5 結(jié)論及存在問題

5.1 結(jié)論

此次地震勘探是三維地震勘探方法在此區(qū)域的首次應(yīng)用，取得了良好的效果，由此可以說明三維地震勘探技術(shù)在鄂爾多斯烏審旗礦區(qū)應(yīng)用取得了成功，證明出三維地震勘探技術(shù)在礦區(qū)應(yīng)用的可行性和重要性。

5.2 存在問題

（1）2-2上和3-1煤層間距小，形成復(fù)合波，影響了構(gòu)造及底板的解釋精度。（2）勘探區(qū)的北部沒有已知鉆孔資料，在進(jìn)行速度標(biāo)定時(shí)參考了南部鉆孔的速度，采用內(nèi)插的方法進(jìn)行解釋，因此在時(shí)深轉(zhuǎn)換時(shí)可能存在一定誤差，影響了北部煤層底板的解釋精度。

參考文獻(xiàn)

[1]陸基孟.地震勘探原理[M].東營(yíng)：中國石油大學(xué)出版社，1982.

[2]趙靖舟，等.鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖大氣田成藏模式[J].石油學(xué)報(bào).

[3]王磊，何偉.煤礦采區(qū)三維地震勘探技術(shù)的回顧與展望[J].勘查科學(xué)技術(shù)，2003（6）：61-64.

[4]黃輝，陸利忠，閆鑌，等.三維可視化技術(shù)研究[J].信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，11（2）：218-222.

作者簡(jiǎn)介：孫家鵬（1987-），男，山東省莒縣人，現(xiàn)山東科技大學(xué)碩士研究生，導(dǎo)師翟培合，主要研究方向電法勘探，地震勘探。