二維地震勘探在伊南煤田伊昭井田的應(yīng)用

秦守萍

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濟(jì)南 250014)

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二維地震勘探在伊南煤田伊昭井田的應(yīng)用

秦守萍

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濟(jì)南 250014)

在地震地質(zhì)條件不利的情況下，確定了合理的野外數(shù)據(jù)采集方法；根據(jù)二維地震的目的任務(wù)，運(yùn)用了合理的數(shù)據(jù)采集方法，采用了較好的技術(shù)措施解決了地震資料處理及解譯中存在的技術(shù)難點(diǎn)，包括靜校正問題、干擾波的去除、分辨率的提高、波組分析、層位標(biāo)定、斷點(diǎn)解釋等。在覆蓋層厚度、煤層底板、煤層露頭、構(gòu)造解釋、火燒區(qū)推測等方面取得了較可靠的勘探成果，為后續(xù)全井田勘探布局發(fā)揮了指導(dǎo)性作用。

地震勘探；應(yīng)用；伊昭井田；新疆

0 引言

伊犁盆地目前已探明煤炭資源儲量558億t[1]。隨著伊南、伊北、尼勒克和昭蘇煤田等煤田的勘探，地震勘探在其中得到了較成熟的應(yīng)用，發(fā)揮了物探先行的指導(dǎo)性作用，提高了勘探效率[2]。該文以伊昭井田勘探為例，詳細(xì)介紹二維地震的應(yīng)用過程，包括采集參數(shù)選擇、施工方法、資料處理及解譯等。

該次二維地震勘探主要任務(wù)是：查明先期開采地段范圍內(nèi)的構(gòu)造，控制煤層底板標(biāo)高，查明可采煤層露頭位置，查明覆蓋層厚度，圈出古河床、古隆起、燒變巖等對主采煤層的影響范圍等。

1 井田概況

伊昭井田位于伊犁盆地中西部，處于盆地南緣斜坡帶西部，總體為向北緩傾的單斜構(gòu)造，面積約130.25km2。井田發(fā)育地層有石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、第四系。侏羅紀(jì)西山窯組是該井田的含煤地層，主要含煤12層，其中3號煤層、5號煤層為主要煤層。區(qū)內(nèi)鉆孔實(shí)際揭露3號煤層厚度1.80～9.75m，平均5.85m，為厚煤層；5號煤層厚度6.40～26.00m，平均19.46m，為特厚煤層*山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，新疆伊南煤田察布查爾縣伊昭井田勘探報告，2010年。。

2 地震地質(zhì)條件

2.1 地表?xiàng)l件

井田地勢南高北低，南部為丘陵區(qū)，屬于低山丘陵區(qū)，海拔標(biāo)高+980.34～1614.86m，比高634.52m。地表為第四系及風(fēng)化層，局部基巖裸露，潛水位一般在30m以下，新生代第四系、新近系地層厚度一般在零至十幾米到近百米，下伏地層主要為侏羅紀(jì)地層(為該區(qū)主要含煤地層)，局部有白堊紀(jì)地層賦存。地表以下為厚層卵礫石，覆蓋層干燥、松散，對有效波特別是高頻信息的吸收衰減作用較為強(qiáng)烈，地表沙層對檢波器埋置不利，致使有效信號能量變?nèi)?河北省煤田地質(zhì)局物測地質(zhì)隊(duì)，新疆伊南煤田察布查爾縣伊昭井田二維地震勘探報告，2008年。。

2.2 淺層地震地質(zhì)條件

該區(qū)新生代地層由粘土、亞粘土、淤泥質(zhì)亞沙土及沖積沙、風(fēng)積沙組成。淺層粘土、亞粘土中富含不規(guī)則的鈣質(zhì)結(jié)核。松散層底部含水，潛水位較深，富水性差，淺部成孔難度較大。因此，該區(qū)表層、淺層地震地質(zhì)條件較差。

2.3 深層地震地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)含煤地層為侏羅紀(jì)西山窯組，沉積較穩(wěn)定。主采煤層3，5，10號煤層，煤層與上下圍巖的波阻抗差明顯，可形成連續(xù)性較好的T3，T5，T10波(圖1)，由于受上組煤的屏蔽作用，形成的下組煤反射波較上組煤稍差。因此，該區(qū)深層地震地質(zhì)條件一般。

圖1 波組特征圖

3 野外數(shù)據(jù)采集

鑒于該區(qū)面積較大，主采煤層埋藏深淺不等(南部有隱伏露頭，北部可達(dá)1000m以下)，通過排列長度試驗(yàn)，采用不同觀測系統(tǒng)兼顧深層和淺層，以達(dá)到最佳的接收效果。在原設(shè)計96道接收基礎(chǔ)上，淺部增加為120道接收，從而減小了偏移距，保證了淺層的有效疊加次數(shù)。使用96道接收40m偏移距10m道距觀測系統(tǒng)的測線12條，南部使用120道接收10m偏移距10m道距觀測系統(tǒng)的測線18條，使用120道接收0m偏移距5m道距的觀測系統(tǒng)的測線17條。

綜合分析試驗(yàn)點(diǎn)、試驗(yàn)段及相應(yīng)處理結(jié)果，確定野外數(shù)據(jù)采集工作方法如下：①激發(fā)條件：單井激發(fā)，井深6～12m，TNT高速成型炸藥，藥量2kg；②觀測系統(tǒng)：采用96道、120道(煤層賦存深部)接收，對稱中點(diǎn)激發(fā)；炮點(diǎn)距20m，10m(煤層賦存淺部)，道距10m，5m(煤層賦存淺部)，最大炮檢距600m(煤層賦存深部)、240m(煤層賦存淺部)，覆蓋次數(shù)24次；30次(煤層賦存深部)；③儀器因素：采用BOX無線遙測數(shù)字地震儀，采樣間隔1.0ms，檢波器CDJ-60型，3串兩并線形組合、堆放，儀器前放增益(dB)12，24，48[3-4]。

該井田內(nèi)共完成二維地震主測線34條，聯(lián)絡(luò)線13條，測線總長260.180km。生產(chǎn)物理點(diǎn)13056個，試驗(yàn)工作物理點(diǎn)54個，總計完成物理點(diǎn)13110個。生產(chǎn)物理點(diǎn)甲級9944個，乙級3112個，甲級率76.16%。

4 地震資料處理

4.1 技術(shù)要點(diǎn)

測區(qū)共47條測線，原始資料總體品質(zhì)較好，初至波一般，反射波信噪差異大。干擾波主要有聲波、面波及隨機(jī)噪音。該區(qū)內(nèi)存在較大程度的地形起伏，所以存在一定的靜校正問題[5-6]。針對該區(qū)地質(zhì)任務(wù)，針對性的制定處理流程并選擇合適的處理參數(shù)。

(1)做好折射靜校正，選取合理的基準(zhǔn)面和充填速度。該區(qū)的低速層速度在600m/s左右，降速層速度在1400m/s左右，折射面速度在2000m/s左右?；鶞?zhǔn)面為+1550m，替換速度為2000m/s，靜校正結(jié)果令人滿意，靜校正后單炮質(zhì)量明顯改善[7-8]。

(2)注重疊前單炮記錄凈化，在反褶積處理之前，盡量將面波、聲波等各種干擾波濾除干凈。包括野外壞炮、壞道的人工剔除和真振幅恢復(fù)，干擾波的壓制，疊前高通濾波HPASS(15，25)用來消除面波。

(3)為有效提高地震資料的分辨率，利用地表一致性預(yù)測反褶積方法來歸一化地震子波，改善不同記錄道之間波形特征不一致、能量差異過大的現(xiàn)象。最終選用因子長度為100ms，預(yù)測步長為12ms的地表一致性預(yù)測反褶積[9]。

(4)該區(qū)煤層在南部有露頭，需仔細(xì)進(jìn)行空變動校正切除，確保露頭點(diǎn)的位置判斷。

(5)以煤系地層分布為主，確保波組特征明顯、地質(zhì)現(xiàn)象清楚、斷層斷點(diǎn)歸位合理、斷面清晰。

4.2 處理成果

共獲得二維地震時間剖面47條，測線總長260.180km。其中Ⅰ類時間剖面189.900km，占72.99%；Ⅱ類時間剖面59.915km，占23.03%；Ⅲ類時間剖面10.365km，占3.98%。Ⅰ+Ⅱ類占96.02%。

該區(qū)地震資料信息豐富，處理過程中多參數(shù)測試，選擇了最佳處理流程。區(qū)內(nèi)大部分地段時間剖面信噪比高。第四系和新近系底對應(yīng)的反射波TN波形較穩(wěn)定，可全區(qū)連續(xù)追蹤。煤層形成的發(fā)射波T3波和T5波能量較強(qiáng)、連續(xù)性好，能連續(xù)追蹤。

5 地震資料解譯

該次二維地震勘探獲得的地震反射波較為豐富，主要為覆蓋層底界面的反射波(TN波)和主要煤層的反射波T3波、T5波和T10波(圖1)。對比時根據(jù)鉆孔揭露資料標(biāo)定，以強(qiáng)相位對比為主，結(jié)合波形、波組特征進(jìn)行追蹤。測線交點(diǎn)的閉合差不大于5ms。正式解釋前，利用鉆孔測井曲線制作了人工合成記錄，標(biāo)定反射波與地質(zhì)層位的關(guān)系，基本可以確定主要煤層的反射波特性[10]。

TN波：為覆蓋層底界面反射波，波形穩(wěn)定、強(qiáng)振幅、連續(xù)性好，可連續(xù)追蹤對比。

T3波：為侏羅系3煤層與圍巖形成的反射波，波形穩(wěn)定一般、中振幅、中連續(xù)性，可連續(xù)追蹤對比。

T5波：為5煤與圍巖形成的反射波，波形穩(wěn)定、強(qiáng)振幅、連續(xù)性好，在全區(qū)都可連續(xù)追蹤對比，但在個別地段受剝蝕影響中斷。

T10波：為10煤與圍巖形成的反射波，波形較穩(wěn)定、振幅不大、連續(xù)性比較好，在全區(qū)可連續(xù)追蹤對比，但在個別地段受上組煤屏蔽反射波較差。

5.1 覆蓋層底界面的確認(rèn)

該區(qū)覆蓋層主要有第四系和新近系。測區(qū)南部覆蓋層只有第四系覆蓋。由于第四系與下伏地層呈不整合接觸，測區(qū)南部在時間剖面上表現(xiàn)為，覆蓋層底界面形成的反射波TN波相對平緩，而下伏地層和煤層形成的反射波與其呈角度不整合；測區(qū)北部覆蓋層有第四系和新近系組成，新近系與下伏地層呈小角度不整合接觸，所以形成的反射波也呈小角度不整合關(guān)系。TN波比較連續(xù)，信噪比也較高，較易辨認(rèn)。根據(jù)對TN波的連續(xù)追蹤對比，查明了覆蓋層底界面的起伏情況，繪制了全區(qū)覆蓋層底界面等高線圖，為總體工程布署提供了重要的參考依據(jù)。

5.2 煤層反射波的確定

(1)T3反射波的波組特征

3煤層與圍巖存在較大的波阻抗差，形成的反射波能量較強(qiáng)，連續(xù)性好。從地震剖面看該煤層反射波的視頻率整體在40～70Hz左右，測區(qū)南部較北部地震反射波頻率高一些，T3波由2個(測區(qū)中南部為3個)強(qiáng)相位組成，在全區(qū)可以連續(xù)追蹤，容易識別(圖1)。

(2)T5反射波的波組特征

5煤層與圍巖存在較大的波阻抗差，形成的反射波能量強(qiáng)，連續(xù)性好，但局部有分叉的現(xiàn)象。從地震剖面看該煤層反射波的視頻率整體在30～70Hz左右，測區(qū)南部較北部地震反射波頻率高一些。T5波與T3波形成一組在全區(qū)可以連續(xù)追蹤的強(qiáng)相位波組，容易識別(圖1)。

(3)T10反射波的波組特征

10煤層與3煤和5煤是都屬于西山窯組的煤層，所形成的反射波在時間剖面上基本是平行的。10煤層與圍巖存在的波阻抗差較大，形成的反射波連續(xù)性較好，但由于受到3，5煤層的屏蔽作用，T10波能量相比T3，T5較要弱一些，在測區(qū)南部3、5煤露頭外，10煤形成的反射波能量明顯增強(qiáng)，整體能夠全區(qū)連續(xù)追蹤。從地震剖面看該煤層反射波的視頻率整體在40～70Hz左右(圖1)。T10波、T5波與T3波形成一組在全區(qū)間距相對均勻，可以連續(xù)追蹤的強(qiáng)相位波組，容易識別。

基本控制了區(qū)內(nèi)主要煤層的底板標(biāo)高，在地震成果指導(dǎo)下，合理布置地質(zhì)鉆孔孔位和深度，其底板標(biāo)高已得到鉆孔的驗(yàn)證。3號煤層底板標(biāo)高解釋絕對誤差平均值13.43m，相對誤差平均值3.49%。5號煤層底板標(biāo)高解釋絕對誤差平均值17.74m，相對誤差平均值4.06%。誤差達(dá)到規(guī)范要求[11]。

5.3 煤層露頭的確定

煤層露頭主要是根據(jù)時間剖面上煤層反射波T3波、T5波尖滅點(diǎn)來確定(圖2)。但是對于煤層露頭較淺的位置，煤層反射波在時間剖面上被切除，從而無法控制露頭的位置?？筛鶕?jù)煤層賦存形態(tài)，按照趨勢推斷其露頭的位置，同時根據(jù)地震地質(zhì)剖面來確定露頭的位置。解決了蓋層下煤層露頭的精確控制，及時指導(dǎo)控制煤層露頭鉆探工程布置，使工程定位更趨合理，避免了鉆孔落空或不到位，節(jié)省了工作量。

圖2 煤層露頭在時間剖面是的顯示

5.4 斷點(diǎn)的解釋及斷層的組合

斷層由斷點(diǎn)組合而成，大的斷點(diǎn)在時間剖面上表現(xiàn)為反射波同相軸的錯斷時差大，而小的斷點(diǎn)在時間剖面上表現(xiàn)為反射波同相軸錯斷時差小或扭曲。把所有的斷點(diǎn)展在平面圖上，然后根據(jù)斷點(diǎn)的斷裂性質(zhì)和大小，把斷裂方向相同，落差相近的斷點(diǎn)在平面圖上連續(xù)的組合而成斷層(圖3、圖4)。查明了區(qū)內(nèi)落差大于等于30m的斷層和測線上10m以上的斷點(diǎn)。共解釋斷層5條，孤立斷點(diǎn)5個。落差大于等于100m的斷層1條，小于100m大于等于30m的斷層2條，落差小于30m的斷層2條。

圖3 大斷點(diǎn)在時間剖面上的顯示

圖4 小斷點(diǎn)在時間剖面上的顯示

5.5 火燒區(qū)的確定

測區(qū)南部5煤和10煤層露頭附近有零星的火燒區(qū)，在10煤上火燒區(qū)的范圍和面積較大，都集中在露頭附近，在時間剖面上火燒區(qū)主要表現(xiàn)為同相軸突然紊亂或中斷，在5煤上共發(fā)現(xiàn)5處面積不等的火燒區(qū)，在10煤上共發(fā)現(xiàn)11處面積不等的火燒區(qū)(圖5)。在推斷火燒區(qū)范圍內(nèi)，通過投入地面高精度磁測工作，追索圈定隱伏的火燒區(qū)范圍。成果顯示二維地震勘探成果推斷的火燒區(qū)范圍與高精度磁測圈定的火燒區(qū)范圍基本一致[12]。

圖5 火燒區(qū)在時間剖面上的顯示

6 結(jié)論

該次二維地震勘探，使用儀器先進(jìn)，施工方法得當(dāng)，處理流程正確，解釋精細(xì)，取得的成果可靠，較好地完成了各項(xiàng)地質(zhì)任務(wù)?？刂屏藚^(qū)內(nèi)覆蓋層底界面及其變化規(guī)律；查明了煤層的分布范圍、埋藏深度以及煤層的整體賦存形態(tài)；查明了區(qū)內(nèi)落差大于等于30m的斷層和測線上10m以上的斷點(diǎn)；控制了煤層露頭位置及分布范圍；對火燒區(qū)進(jìn)行了推斷解釋。地震解譯成果為后續(xù)鉆探等勘查工程部署提供了較好的指導(dǎo)作用，經(jīng)工程驗(yàn)證，地震勘探成果較可靠。

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Application of Two-dimensional Seismic Exploration in Yizhao Coal Well of Yinan Coal Mine

QIN Shouping

(No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Jinan 250014, China)

Under unfavorable seismic geological conditions, reasonable method for collecting field datas has been determined. According to the purpose of 2D seismic data acquisition, by using reasonable data collection method and adoptint good technical measures, technical difficulties of seismic data processing and interpretation have been solved, including static correction, removing interference waves, improving resolution, wave groups analysis, horizon calibration and breakpoint interpretation. Reliable results have been gained in the exploration of overburden thickness, coal seam floor and coal seam outcrop, structural interpretation and buring area conjecture. It will play a guiding role for the exploration layout in the whole minefield .

Seismic exploration; application; Yizhao coal well; Xinjiang Uygur Autonomous Region

2016-03-04；

2016-04-27；編輯：王敏

秦守萍(1973—)，女，山東臨沂人，高級工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；E-mail:1344008400@qq.com

P618.11

B

秦守萍.二維地震勘探在伊南煤田伊昭井田的應(yīng)用[J].山東國土資源，2016,32(10)：52-56.QIN Shouping. Application of Two-dimensional Seismic Exploration in Yizhao Coal Well of Yinan Coal Mine[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(10)：52-56.