二維地震勘探在甘肅省公婆泉勘查區(qū)的應(yīng)用及問(wèn)題

■王萬(wàn)邦

（甘肅煤田地質(zhì)局一四九隊(duì)物探院 甘肅 蘭州730000）

二維地震勘探在甘肅省公婆泉勘查區(qū)的應(yīng)用及問(wèn)題

■王萬(wàn)邦

（甘肅煤田地質(zhì)局一四九隊(duì)物探院 甘肅 蘭州730000）

公婆泉勘查區(qū)地震地質(zhì)條件復(fù)雜，我們采用小道距，小排列的方法進(jìn)行了野外數(shù)據(jù)采集，經(jīng)地震資料處理獲得了信噪比較高的時(shí)間剖面，資料解釋時(shí)，除采用人工合成地震記錄實(shí)現(xiàn)波組屬性確定外，還緊密結(jié)合煤田地質(zhì)基礎(chǔ)理論及鉆孔揭露成果，取得了一些成果，但還有幾個(gè)問(wèn)題。

地震勘探技術(shù)地震資料幾個(gè)問(wèn)題

1 概況

甘肅省公婆泉勘查區(qū)屬北山構(gòu)造帶，勘查區(qū)聚煤坳陷為沉降幅度小的波狀坳陷,軸向北北東，東陡西緩?；诪橹兄玖艚y(tǒng)或巖漿巖，之上沉積了白堊系老樹(shù)窩群、新近系及第四系，白堊系老樹(shù)窩群為含煤地層，含2層（組）可采煤層，其中煤1層（組）屬大部可采的較穩(wěn)定煤層；煤2層（組）屬較穩(wěn)定的局部可采煤層。可采煤層總厚1.50m（603號(hào)孔）～22.45m（K702號(hào)孔），平均厚度10.09m。整體而論勘查區(qū)含煤性沿東西方向西部較好，東部變差，南北方向中部較好，兩頭變差。煤層間距變化較大，分叉合并現(xiàn)象較多，給煤層對(duì)比及地震資料解釋帶來(lái)一定困難，我們采用3個(gè)煤層組和基底與地震時(shí)間剖面4組能量較強(qiáng)的反射波相對(duì)應(yīng)的方法進(jìn)行煤層對(duì)比，取得了一些成果。

2 地震地質(zhì)條件

2.1 表層、淺層

勘查區(qū)為戈壁地貌，地形平緩，第四系分布廣泛，巖性主要為厚度0～6米的松散砂礫石、礫石、亞砂土層(速度300～800m/s)，潛水位深，春秋兩季為風(fēng)季。薄厚不一的松散層對(duì)地震波的激發(fā)和接收都有很大影響，也給機(jī)械成孔和檢波器的埋置帶來(lái)較大的困難，淺層地震地質(zhì)條件較差。

2.2 深層

本區(qū)新生界地層很薄或缺失，對(duì)地震波下傳能量影響很小。煤層埋深大多在100～200米、層數(shù)多、間距較小、橫向變化大，某些地段距基底較近，煤層和基底可能形成復(fù)合反射波，難于區(qū)分，深層地震地質(zhì)條件一般。

3 野外施工參數(shù)

3.1 激發(fā)參數(shù)

單井激發(fā)，井深8～12m，藥量1Kg。震源為瞬發(fā)電雷管及地震專(zhuān)用震源藥柱。

3.2 接收參數(shù)

自然頻率60HZ檢波器5個(gè)串聯(lián)，縱向線性組合，組內(nèi)距5m,組合基距20m，挖坑或用臉盆遮罩安置。

3.3 觀測(cè)系統(tǒng)

96道接收，道距5m，炮點(diǎn)距10m，偏移距20m，中點(diǎn)激發(fā)，24次疊加的觀測(cè)系統(tǒng)。

4 資料處理

我們有針對(duì)性的制定處理流程并選擇合適的處理參數(shù)，做好每一個(gè)處理環(huán)節(jié)的質(zhì)量，以高分辨率、高信噪比和高保真度為遵旨，確保成果質(zhì)量，著重強(qiáng)調(diào)了：

（1）靜較正

靜校正是陸地地震資料需要解決的問(wèn)題，勘查區(qū)雖地形平坦，但目的層較淺，低速帶厚度相對(duì)變化大，對(duì)靜校正量表現(xiàn)較為敏感，所以靜校正仍然是本次資料處理的重點(diǎn)。

（2）注重疊前單炮記錄凈化，在反褶積處理之前盡量將面波等各種干擾波濾除。

（3）為有效提高地震資料的分辨率，應(yīng)選擇多道統(tǒng)計(jì)反褶積方法來(lái)歸一化地震子波，改善不同記錄道之間波形特征不一致、能量差異過(guò)大的現(xiàn)象。

（4）精確速度分析與多次迭代求取剩余靜校正量

處理過(guò)程中充分利用各種資料做好速度分析工作，確保最終剖面上波組特征明顯、地質(zhì)現(xiàn)象清楚、斷層斷點(diǎn)歸位合理、斷面清晰。

5 資料解釋方法

5.1 波組屬性的確定

波組屬性的確定是地震資料解釋的基礎(chǔ)，一般采用鉆孔聲速測(cè)井資料制做人工合成地震記錄與時(shí)間剖面相匹配的方法，由于受本區(qū)煤層層數(shù)多、間距小、距基底近、頂?shù)装鍘r性不穩(wěn)定等因素的影響，對(duì)比解釋與地質(zhì)煤層對(duì)比結(jié)果往往不一致，這是因?yàn)榈卣鸱瓷洳閹捉M靠得較近的地層反射波綜合作用的結(jié)果，與地質(zhì)層位并不是完全一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。有鑒于此，我們用二維地震時(shí)間剖面結(jié)合地質(zhì)基礎(chǔ)理論將煤層分為3個(gè)煤層組，煤1層組、煤2層組、煤3層組分別與T1波組、T2波組、T3波組相對(duì)應(yīng),基底對(duì)應(yīng)TS波組。

5.2 初步成果

在確定了波組的地質(zhì)屬性后，應(yīng)用GeoFrame軟件對(duì)TS波組和T1波組進(jìn)行了追蹤解釋?zhuān)纬沙醪匠晒?，然后與地質(zhì)人員進(jìn)行充分討論、交流，盡量用煤田地質(zhì)理論解釋地震資料，隨后按地震資料解釋方法進(jìn)行精細(xì)解釋?zhuān)纬勺罱K成果。

6 地質(zhì)成果

6.1 斷層

斷層解釋依據(jù)地質(zhì)力學(xué)、成煤規(guī)律、鉆孔資料與時(shí)間剖面相結(jié)合的方法。由于該區(qū)反射波為煤層（組）形成的復(fù)合波，它是以同一煤層（組）內(nèi)最厚的煤層為主形成的，由于煤層（組）內(nèi)厚煤層經(jīng)常變換，隨著間距不同，層數(shù)的增減，在時(shí)間剖面上同一煤層組強(qiáng)相位有不同的表現(xiàn)方式：當(dāng)煤層厚度大于1m、間距大于λ/4時(shí)，時(shí)間剖面上表現(xiàn)為多個(gè)強(qiáng)相位，厚煤層轉(zhuǎn)換時(shí)時(shí)間剖面甚至斷開(kāi)，當(dāng)煤層間距小于λ/4時(shí)，反射波層位減少，常形成復(fù)波或強(qiáng)相位扭曲，可能誤認(rèn)為斷層。

該區(qū)大多斷層為成煤后期或同沉積斷層，大多斷開(kāi)煤層，也有斷開(kāi)基底的，如果幾個(gè)反射波組被斷開(kāi)或一個(gè)同相軸斷開(kāi)，其余波組發(fā)生形變，則認(rèn)為有斷裂。同沉積斷層造成煤層厚度或?qū)訑?shù)發(fā)生變化，時(shí)間剖面則表現(xiàn)為同相軸扭動(dòng)、斷開(kāi)，反射波能量減弱直至消失，煤層反射波與基底反射波時(shí)差逐漸變小直至超覆尖滅。成煤后期斷層除斷開(kāi)煤層外，煤層層數(shù)一般不發(fā)生變化，基底或斷開(kāi)或發(fā)生形變，當(dāng)我們用層拉平方法解釋時(shí)，上覆地層發(fā)生形變，基底斷開(kāi)。用這種方法解釋的斷層可靠程度較高，但有可能漏掉小斷層。據(jù)此全區(qū)共組合斷層4條，為可靠斷層，其中新發(fā)現(xiàn)斷層3條，否定斷層1條。

6.2 無(wú)煤區(qū)

本區(qū)無(wú)煤區(qū)有基底高于沉積基準(zhǔn)面和河流沖刷形成兩種情況，解釋過(guò)程中除依據(jù)地震時(shí)間剖面煤層反射波振幅由強(qiáng)逐漸變?nèi)?、波組減少或向上超覆尖滅于基底反射波為特征，并參考鉆孔煤層頂、底板巖性進(jìn)行。

6.2.1 沖刷

本區(qū)為一基本封閉的小型低盆緣閉流盆地，含煤建造具有山間谷地的典型特征，如辮狀和曲流河對(duì)煤層沖刷形成條帶狀薄煤或無(wú)煤帶。地質(zhì)上表現(xiàn)為煤層頂板為礫巖，或基底之上直接為礫巖。地震時(shí)間剖面則表現(xiàn)為煤層反射波組強(qiáng)相位振幅、數(shù)目突然減小或消失，沖刷帶兩側(cè)時(shí)間剖面同相軸沒(méi)有時(shí)差，如勘查區(qū)中部?？辈閰^(qū)東部則為較大河流沖刷，形成煤層天然邊界。

6.2.2 零點(diǎn)邊界

零點(diǎn)邊界是煤層逐漸變薄直到消失的空間位置。該區(qū)主要為基底隆起造成沉積環(huán)境差異形成，另外還有同沉積構(gòu)造的影響。時(shí)間剖面上則表現(xiàn)為煤層反射波組能量逐漸減弱直至上超于基底之上而消失，同時(shí)伴隨著基底反射波的隆起。

7 存在問(wèn)題

盡管地震時(shí)間剖面信噪比較高，有效波能量強(qiáng)，但分辨率低。影響分辨率的主要為野外施工方法的精細(xì)程度；同時(shí)資料處理方法及解釋方法對(duì)地震成果也有一定影響，下面分別進(jìn)行分析。

7.1 野外施工精細(xì)程度

7.1.1 檢波器安置方法

本區(qū)氣候干旱，地表水分蒸發(fā)形成一層厚約10cm的硬層，硬層之下為很松散的沙礫石層，厚度0～6m，如果檢波器安置在這樣的硬上，信號(hào)的衰減可想而知；如果將硬層敲碎，再挖坑安置檢波器，工作的難度及工作量可想而知。為了解決此問(wèn)題，我們要求鉆機(jī)車(chē)打孔時(shí)沿測(cè)線行進(jìn)，鉆機(jī)車(chē)20多噸的重量破壞了地表硬層，我們沿車(chē)轍挖坑安置檢波器。但從原始資料及處理結(jié)果分析，效果并不理想，尤其是有效波的頻譜很低—約30HZ左右，可能影響了分辯率。

7.1.2 本次激發(fā)井深8～12m，穿透了松散層，但還有部分單炮頻譜低、甚至面波等低頻干擾嚴(yán)重，可能是炮孔填塞不好所至

7.2 資料處理

7.2.1 野外資料（原始單炮方面，能量、頻譜）

原始單炮能量較強(qiáng)，反射波較發(fā)育，但是頻譜較窄，綜合而論野外數(shù)據(jù)采集質(zhì)量較高。

7.2.2 靜校正采用綠山軟件進(jìn)行，可能過(guò)份相信軟件的功能，并沒(méi)有對(duì)原始單炮進(jìn)行詳細(xì)分析，逐炮拾取，建立精確的近地表模型，因此有部分地段時(shí)間剖面與鉆孔揭露不相符，這可能是靜校正不恰當(dāng)造成

7.2.3 地震子波選取

時(shí)間剖面有效波頻譜偏低（約30Hz左右），雖然連續(xù)性較好，但影響了分辨率，這可能主要與本區(qū)物性有關(guān)，但與子波的選擇也有相當(dāng)大的關(guān)系，盡管資料處理中提及了采用多道統(tǒng)計(jì)反褶積的方法獲得子波，可能還是不夠精細(xì)。

7.2.4 速度分析

本區(qū)目的層淺（小于200米），速度采用一般動(dòng)校正的方法，精度不是很高，但基本能滿足需要。

7.3 解釋方法

本區(qū)基底反射波能量最強(qiáng)，煤層組次之，解釋時(shí)首先追蹤了基底波，然后用地質(zhì)沉積旋回的方法解釋了三個(gè)波組對(duì)應(yīng)三個(gè)煤層組，也為地質(zhì)人員所接受；但是波組分叉現(xiàn)象較多，考慮到本區(qū)煤層多、厚煤層時(shí)有轉(zhuǎn)換等煤層發(fā)育規(guī)律的影響，如果僅煤層波發(fā)生分叉而基底波和上覆地層波并沒(méi)有錯(cuò)斷時(shí)，并沒(méi)有解釋為斷層，但有可能漏掉小斷層。

人工合成記錄：

我們采用的人工合成地震記錄為一維的——地震子波與反射系數(shù)的褶積，只考慮了單一地層反射波，并沒(méi)有考慮多個(gè)地層反射相互影響，也沒(méi)有做相關(guān)分析，只是定性分析反身射波的有無(wú)，在本區(qū)煤層橫向變化大，層數(shù)多的情況下，不能完全依靠人工合成記錄確定反射波的地質(zhì)屬性，還應(yīng)參考地質(zhì)及鉆孔揭露資料綜合研究。

8 結(jié)論

公婆泉勘查區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度中等，煤層具有層數(shù)多、間距小、橫向變化大等特點(diǎn)，煤層對(duì)比難度大，二維地震勘探取得了一定的成果，但是在精細(xì)化解釋方面還有一些問(wèn)題，這些問(wèn)題有的是施工不夠精細(xì)造成的，有的是二維地震勘探方法本身造成的（如空間歸位不合理，動(dòng)校正拉伸等也能造成波的不連續(xù)）。建議在三維地震施工階段加強(qiáng)野外施工的精細(xì)程度，資料處理時(shí)加強(qiáng)研究，資料解釋時(shí)從物探和地質(zhì)兩個(gè)方面進(jìn)行綜合研究，力爭(zhēng)為礦井設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)提供參考。

[1]陸基孟地震勘探原理與方法石油大學(xué)出版社2006

[3]牟永光地震勘探資料處理方法北京.石油大學(xué)出版社1980

[4]韓德慶，楊起中國(guó)煤田地質(zhì)（下冊(cè)） [M]北京.煤炭工業(yè)出版社1980

[5]甘肅煤田地質(zhì)局一四九隊(duì)，甘肅省公婆泉勘查區(qū)地震勘探報(bào)告

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-127-2