孫培林,韓麗,王文瑞,趙家彤
1.吉林省煤田地質(zhì)局一一二勘探隊,吉林 延吉 133000;2.吉林省煤炭地質(zhì)調(diào)查總院,吉林 長春 130033
在鉆探施工過程中發(fā)現(xiàn)地震布設(shè)的鉆孔目標(biāo)層位與實際揭露的層位存在不同程度的誤差,有的誤差很大,反復(fù)研究地震資料發(fā)現(xiàn)主要原因是將連續(xù)性較好、能量較強、兩側(cè)斜率與地層傾角相當(dāng)?shù)囊恍└蓴_波連接了起來,誤認為是目標(biāo)反射波所致。本工區(qū)煤層位于狹長深窄地塹中,以斷層側(cè)面波為主的各種干擾波非常發(fā)育,地震資料常規(guī)處理解釋無法滿足要求,使用筆者提出的方法重新進行處理解釋,能輕易地將反射波與干擾波分離出來,取得了很好的地質(zhì)效果。
舒蘭水曲柳工區(qū)位于伊(通)—舒(蘭)三階深斷裂帶槽性地塹中,地塹寬度僅1~2 km。區(qū)內(nèi)沒有深孔資料。采集參數(shù)以地震試驗和疊加段的情況予以確定。如下:使用炸藥震源,爆速6 500 m/s高能量成型炸藥,炮井激發(fā),井深17 m,炸藥量4 Kg; 3串3并9個60HZ高靈敏度檢波器面積組合,組內(nèi)距5 m,道間距10 m,炮間距20 m,120道接收,偏移距40 m,排列長度1 260 m;使用法國產(chǎn)408儀器,1 ms采樣,5s記錄長度,30次疊加。
常規(guī)處理參數(shù):綠山初至折射靜校正,基準面230 m,風(fēng)化層速度600 m/s,替換層速度1 600 m/s,迭前帶通濾波(12~90),地表一致反褶積,保持振幅處理,迭后濾波,疊加、偏移。
(1) 單炮記錄特征:單炮記錄上反射層位豐富,高低頻和側(cè)面干擾并存,有效反射波受到了干擾波的掩蓋難以分清(圖1)。
(2) 時間剖面特征:多級側(cè)面干擾和側(cè)面多次干擾以及斷點繞射和凹面回轉(zhuǎn)波遍布整個時間剖面,其特點是分布廣、能量強、頻率和角度與有效煤層
反射波相當(dāng),整個有效煤層反射波被掩蓋,只有少部分能夠獨立識別(圖2)。
(3) 解釋中存在的問題:真正的目的層反射波在時間剖面上同相軸很短,大部分目的層反射波被干擾波所掩蓋,由于地層傾角較大,大部分目的層反射波在剖面上表現(xiàn)的角度與干擾波的斜率相當(dāng),使解釋人員對目的層反射波的認識出現(xiàn)偏差,經(jīng)常將目的層反射波和干擾波連接起來當(dāng)作目的層反射波,甚至直接將干擾波連接起來當(dāng)作目的層反射波來解釋,造成目標(biāo)反射波的對比錯誤。圖3中的T4反射波是舒蘭組主要開采煤層(4號煤層)目標(biāo)反射波,在常規(guī)時間剖面上,將連續(xù)性較好、能量較強、兩側(cè)斜率與地層傾角相當(dāng)?shù)囊恍└蓴_波連接起來,誤認為是舒蘭組主要開采煤層(4號煤層)目標(biāo)反射波,經(jīng)過鉆探揭露證明深度差很大,是地震波的對比錯誤;在干擾波的掩蓋和影響下,許多斷點的位置分辨不清、難以找到,造成平面上斷層位置擺動很大,嚴重超出規(guī)范要求。鉆探工作揭示3-2、9-1號孔均見到地震解釋預(yù)測的斷層和煤層,7-2、5-2、8-2、9-2號孔地震解釋深度誤差太大(見表 1)。
舒蘭水曲柳區(qū)是一個槽形地塹,地塹的最窄處約1 200 m,最寬處約2 400 m,平均1 600 m。區(qū)域地質(zhì)資料得知,槽邊斷層F15、 F3、 F7、 F5和槽端斷層F17比較可靠,是建立模型的必要條件。結(jié)合區(qū)內(nèi)和周邊的鉆探資料,建立橫切槽形地塹(主線方向)地質(zhì)模型如圖4。
圖3 15.40線常規(guī)時間剖面對比Fig.3 Conventional time pro file comparison of Line 15.40
表1 煤層深度對比表Table1 Comparison table of coal seam depth
時間剖面質(zhì)量的根基是野外采集的好壞,野外采集數(shù)據(jù)是豐富的、全面的。在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地區(qū),各種規(guī)則干擾波能量較強,與目的層反射波往往平行、交叉、相干、串接、剪切等,使得目的層反射波自身的特征減弱,部分地段甚至消失。目前地震資料處理時在單炮上做的工作還不夠,只有在單炮記錄上做好工作,才能使地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)地震剖面質(zhì)量得到本質(zhì)上的提高。
(1) 單炮分道拾取:圖4中地震采集工作是延O—O′方向行進的,對每條測線上的單炮進行了頻域濾波、剔壞道和常規(guī)靜校正基礎(chǔ)上進行認真分道處理。
設(shè)地震道序列為 1,2…N1…P…N2…119,120,其中△N1=2,△N2=-2。P(炮點)沿O—A方向行進至某一點時,目的層反射波大號端的邊道將被直達波相切,將相切的端道N2至120道予以剔出;P沿A—B方向行進時,目的層反射波大、小號兩端的邊道將被直達波相切,將相切的端道1至N1和N2至120道予以剔出;P沿B—O′方向行進時,目的層反射波小號端的邊道將被直達波相切,將相切的端道1至N1道予以剔出,直至剔出到不相切的某一點。
這種分道拾取法是需要犧牲一定疊加次數(shù)的,采集時要設(shè)計足夠的疊加次數(shù)以保證時間剖面的疊加次數(shù)。平安—水曲柳區(qū)設(shè)計了30次疊加次數(shù),經(jīng)過分道拾取后地震時間剖面仍保證了20-24次疊加,為了保證疊加次數(shù)均勻,我們選擇20次疊加,對于多余的疊加道通過單炮反復(fù)查看選擇最差的道予以剔出。
(2) 初至折射靜校正的改進:這個區(qū)中有一半的單炮記錄初至折射波不明顯,拾取困難,第一次處理時使用推斷斜率進行靜校正,結(jié)果使得剩余靜校正量太大,疊加后的目的層反射波能量得到減弱,連續(xù)性變差,相反側(cè)面波、斷面波、繞射波、回轉(zhuǎn)波等干擾波卻得到了加強。這次使用模型靜校正法,對初至折射靜校正的缺陷進行了彌補,使資料質(zhì)量得到了較大的改善(見圖5)。
設(shè):z為地面,其高程值為z(i) ,(i=1,2,…,N);d為低降速帶底折射界面,其高程值為d(i) ,(i=1,2,…,N);h為基準面,其高程值為h(i),(i=1,2,…,N);低降速層的速度為 v1(i) ,(i=1,2,…,N);折射層的滑行速度為v2(i) ,(i=1,2,…,N);H為炮井深度,其井深值為H(j) ,(j=1,2,…,M)。那么炮點P的靜校正量TP(j)=[z(j)-H(j)-d(j)]/v1(j)+[d(j)-h(j)]/ v2(j);檢波點n的靜校正量Tn(ji)=[z(ji) -d(ji)]/v1(ji)+[d(ji)-h(ji)]/ v2(ji)。其中M為每條測線的炮數(shù);N為每炮的檢波點數(shù)。
圖4 地質(zhì)模型Fig.4 Geological model
圖5 靜校正模型Fig.5 Static correction model
在目的層反射波與各種干擾波混雜其特征相近的區(qū)段,對目的層反射波的正確認識比較困難。
近井處利用過井道地震合成記錄進行對比判別;遠井處利用理論上計算出目的層反射波在此區(qū)段上的有效反射長度,來輔助標(biāo)定、認識目的層反射波是一種比較有效的方法(見圖6)。根據(jù)惠更斯原理,反射界面上的每一個點都是一個新的震源,對地面的各個接收點的振動都有作用,但是同一組波的波前到達的時間是不同的,為了使它們能夠基本同相疊加,我們限定這個時差最大不能超過四分之一視周期。
圖6 計算模型Fig.6 Computational model
在圖6中,BC是反射界面,C是斷點,那末B、C兩點到接收點A的時差為:
其中:D為界面有效反射長度;α為波的衰減系數(shù)。
原處理時間剖面圖3中的T4反射波和再處理時間剖面圖7中的Tm反射波對應(yīng)的地質(zhì)層位都是舒蘭組的主要開采煤層-4號煤層。圖7中Tm波的反射的時間比圖3中的T4波的反射時間明顯減少;Tm位置的反射波能量得到了加強、連續(xù)性變好;T4位置的反射波能量得到了衰減、連續(xù)性變差;在斷層F15和F3之間、F7和F5之間沒有Tm反射波;FD斷層的上、下盤關(guān)系正好相反。圖8是T4反射波時深轉(zhuǎn)換的目的層構(gòu)造平面圖,圖9是Tm反射波時深轉(zhuǎn)換的目的層構(gòu)造平面圖。圖9中解釋的FD斷層不但上、下盤關(guān)系正好相反,其走向和延伸長度都有所改變;重新解釋出一條邊界斷層Fx,在邊界斷層Fx西部沒有Tm反射波,解釋為無主要開采煤層區(qū),通過鉆孔2-2、3-1、3-2已經(jīng)證實確無4號煤層存在;在斷層F15和F3之間、F7和F5之間沒有Tm反射波,解釋為無主要開采煤層區(qū),正待鉆探驗證;深度等值線除06-1號孔和5-2號孔附近與圖8基本相符外,其它處4號煤層埋深均變淺,并由7-2、8-2、9-2號鉆孔證實解釋正確。
圖7 15.40線再處理時間剖面Fig.7 Reprocessing time pro file of Line 15.40
圖8 原解釋目的層構(gòu)造平面圖Fig.8 Constructs plane chart of original interpretation purpose layer
圖9 再解釋目的層構(gòu)造平面圖Fig.9 Constructs plane chart of reinterpretation purpose layer
舒蘭水曲柳區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,地層和煤層傾角較大(30°~50°之間),常規(guī)的地震資料處理解釋不能完成地質(zhì)目的,我們在已完成的常規(guī)地震資料基礎(chǔ)上進行了改進再處理、再解釋,得到了較好地質(zhì)效果。這種解決問題的方法,比較適應(yīng)于舒蘭水曲柳窄槽形地塹區(qū),對于其它地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū),要根據(jù)其特征來分析選擇相應(yīng)的解決辦法。
[1]陸基孟,等.地震勘探原理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1984.
[2]鐘德盈.模型靜校正方法研究[A].地震資料處理技術(shù)論文集[C],1995
[3]石油物探技術(shù)編輯部。石油物探資料的處理與解釋[M].武漢:武漢地質(zhì)學(xué)院出版社:1987