二維地震勘探在吐魯番盆地找煤中的應(yīng)用

凌國慶

【摘 要】以吐魯番地區(qū)找煤工作的實例，根據(jù)勘探區(qū)地表條件和地質(zhì)條件，選擇合理的測線布線方法、合理的處理流程和針對性的處理模塊、根據(jù)地震資料結(jié)合地質(zhì)資料綜合解釋，得到了可靠的地震勘探成果，預(yù)測了含煤范圍。應(yīng)用效果表明，二維地震勘探在找煤工作中具有巨大的工程和經(jīng)濟效益。

【關(guān)鍵詞】二維地震勘探；野外采集；找煤；層析靜校正

0 引言

在我國的自然資源中，基本特點是富煤、貧油、少氣，決定了煤炭在一次能源中的重要地位。在今后相當長的一段時間內(nèi)，煤炭仍是我國能源的支柱產(chǎn)業(yè)。近年來，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，煤炭需求量快速增長，東部地區(qū)煤炭資源日趨枯竭。到2030年全國有效煤炭供應(yīng)能力只有約35億噸，在這種局勢下，煤炭開發(fā)重心轉(zhuǎn)向西部。新疆作為中國能源的重要資源戰(zhàn)略接替區(qū)，有著豐富的煤炭資源，全區(qū)煤炭預(yù)測資源量2.19萬億噸，占全國40.5%。新疆煤炭資源集中分布在北部區(qū)域，其中，吐魯番、昌吉、伊犁和哈密四個地區(qū)共占全區(qū)76.7%。在煤田資源勘查中，地震勘探是非常必要的，對找煤工作具有相當大的指導(dǎo)作用。煤炭預(yù)查中，先進行地震勘探，然后根據(jù)地震勘探成果結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析含煤的可能性，劃定含煤范圍，然后進行鉆探驗證，合理使用勘查工作量，達到投資少、工期短、找煤效果好的目的[1-3]。

1 勘探區(qū)地質(zhì)概況

新疆含煤地層主要為早、中侏羅系地層，具有分布廣、煤層層數(shù)多和單層厚度大等特點。依據(jù)構(gòu)造控制及展布、含煤地層分布和聚煤規(guī)律，新疆含煤地層區(qū)可分為三大含煤地層區(qū)：準噶爾含煤地層、塔里木含煤地層和昆侖山-喀喇昆侖山含煤地層區(qū)[4]。

勘探區(qū)位于吐魯番地區(qū)西北部，距離吐魯番約30km，為戈壁荒漠區(qū)，地形較平，海拔在300～500m之間。

地層由老到新為：石炭系奇爾古斯套組（C2q），侏羅系西山窯組（J2x）、第三系桃樹園組（E3N1t）、葡萄溝組（N2p），第四系西域組（Qp1x）、烏蘇群（Qp2w）、新疆群（Qp3x）。主要含煤地層為侏羅世中、下統(tǒng)水西溝群的八道灣組、西山窯組。主體構(gòu)造線為東西向，總體顯示為一個大的箕狀向斜構(gòu)造。北部邊緣區(qū)可見到不完整的次級背斜和向斜褶曲，坳陷內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

勘探區(qū)內(nèi)大部分為第四系覆蓋，厚度較小，局部出露有第三紀和白堊紀地層。大部分地區(qū)震源車可以通行。激發(fā)條件相對較好。目的層波阻抗大大低于圍巖， 可產(chǎn)生較強的反射波。因此深層地震地質(zhì)條件保證了地震資料對比、解釋的可靠性。

2 地震資料采集

2.1 選擇合理的測線布設(shè)

利用遙感影像技術(shù)并結(jié)合實地踏勘選線，采用直線和彎線結(jié)合的布設(shè)方法，將測線布置到可控震源能夠通行的地帶，測線布設(shè)中轉(zhuǎn)折角一般不超過30°，測線轉(zhuǎn)折點盡量位于炮點距或檢波點距處，并且加密炮點[5]。

2.2 結(jié)合勘探區(qū)地質(zhì)情況和試驗情況，確定合理的激發(fā)參數(shù)和接收參數(shù)

施工中采用可控震源激發(fā)，激發(fā)參數(shù)為：2臺震源同時激發(fā)，震動3次，驅(qū)動電平75%，掃描長度16s，掃描頻率6～110Hz。觀測系統(tǒng)為：320道接收，接收道距10m，炮點距20m，覆蓋次數(shù)80次，中點激發(fā)。儀器因素：采用428XL數(shù)字地震儀器，采樣率0.5s，記錄長度3s。圖1為野外實際單炮記錄，從該圖中可以看出：單炮記錄能量強，信噪比較高初至清晰，干擾波得到較好的壓制，反射波（組）豐富，特征明顯。為后續(xù)的資料處理奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 地震資料處理

針對工區(qū)地震資料的實際情況和地質(zhì)任務(wù)，對處理中所選用的各個模塊均進行充分的測試，選取了適合區(qū)最佳的處理參數(shù)，結(jié)果令人滿意。

（1）處理過程中，盡量拓寬地震信號的有效帶寬，保證疑似煤層反射波能夠連續(xù)追蹤。

（2）勘探區(qū)地表高程變化大，橫向速度變化大，采用浮動基準面的處理方法，可以更好地減小深度上的誤差。進行多次速度分析，提高疊加成像質(zhì)量。

（3）勘探區(qū)高程變化大，靜校正是資料處理的關(guān)鍵，資料處理中采用層析靜校正進行資料的靜校正處理[6-8]。靜校正后的單炮有效波同相軸連續(xù)，地形引起的同相軸錯動現(xiàn)象得以消除，單炮信噪比、分辨率有所提高。疊后剖面進行了剩余靜校正方法，提高了疊加剖面的信噪比和縱向分辨率（圖2）。

4 資料解釋

在尋找煤炭資源必須先做地震工作，結(jié)合地質(zhì)情況和規(guī)律，去粗取精，去偽存真，從中提取有用的地質(zhì)信息，對區(qū)內(nèi)含煤性做出慎重判斷。如果認為毫無希望則應(yīng)該放棄，若有則必須選擇最佳位置施工定位鉆孔加以驗證。解釋方法包括強相位對比解釋、相交剖面對比解釋、綜合對比解釋。強相位對比解釋方法、相交剖面對比方法和綜合對比方法。同時，在資料解釋過程中與甲方地質(zhì)人員密切配合、相互溝通，使地質(zhì)成果符合該區(qū)的構(gòu)造規(guī)律。地震資料過程中，最重要的就是在時間剖面上如何確定煤層反射波。一般煤層反射波具有以下幾個特點：

（1）反射系數(shù)高。煤層的密度和傳播速度明顯地低于圍巖，煤層頂、底界面的反射系數(shù)可高達0.15～0.5，甚至更高。

（2）反射波連續(xù)性好。煤層反射波表現(xiàn)為強振幅（圖3），通常以2～3個相位出現(xiàn)，波形穩(wěn)定易于識別、對比。

5 地質(zhì)成果

利用所獲得的6條二維地震剖面進行細致的解釋，仔細推敲和反復(fù)論證，最終初步了解了覆蓋層厚度及變化情況；基本查明了勘探區(qū)構(gòu)造輪廓，如圖4所示；預(yù)測了區(qū)內(nèi)煤層賦存的范圍及底板起伏形態(tài)；提供了2個找煤孔孔位。根據(jù)解釋成果，煤層埋深較深，選擇在中央隆起的背斜上布孔，可以節(jié)約鉆探施工成本和加快工程進度。

6 結(jié)論

在新的勘探區(qū)或者已知資料較少的地區(qū)開展找煤工作，必須堅持地震先行鉆探驗證的原則，根據(jù)地震資料分析預(yù)測區(qū)內(nèi)的含煤前景，指導(dǎo)鉆探工作，達到事半功倍的應(yīng)用效果。野外施工中施工方案要合理，激發(fā)參數(shù)和接收參數(shù)正確。資料處理過程中，以“三高”為目標，對野外單炮記錄充分分析，選擇合理的處理流程和針對性的處理模塊，才能獲得高品質(zhì)的地震資料，能獲得可信度高的解釋成果，為下一步工作奠定良好的基礎(chǔ)。本次二維地震勘探經(jīng)過努力取得了令人滿意的效果。隨著電子、計算機、信息技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的迅猛發(fā)展，加快了地震勘探技術(shù)的發(fā)展，使得地震勘探在找煤中的作用進一步加強。

【參考文獻】

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

[2]趙祿順，王千遙，劉芳曉.二維地震勘探技術(shù)在新疆哈密地區(qū)找煤中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2014（1）：111-112.

[4]景喜林，付鳳揚，張慧利，等.地震勘探在找煤工作中的作用[J].甘肅冶金，2013，35（4）：92-93.

[4]王俊民.新疆煤炭資源勘查開發(fā)現(xiàn)狀與可持續(xù)發(fā)展[J].中國煤田地質(zhì)，2001，13（3）：20-21.

[5]王永奎，殷全增，李攀峰.地震彎線技術(shù)在地形復(fù)雜地區(qū)煤田勘探中的應(yīng)用[J].中國煤炭地質(zhì)，2010，2（5）：59-62.

[6]周國婷，潘冬明，牛歡，等.層析靜校正方法研究及應(yīng)用[J].物探與化探，2012，36（5）：802-805.

[7]蘇世龍，蔡希玲，曾慶芹，等.層析靜校正方法及其在東部勘探中的應(yīng)用[J].油氣地球物理，2010，8（1）：11-16.

[8]楊為民，張云崗，劉原英.層析靜校正在山地復(fù)雜地區(qū)三維地震勘探中的應(yīng)用[J].中國煤田地質(zhì)，2007，19（2）：62-65.