黃陵復(fù)雜山區(qū)三維地震資料處理和解釋方法研究

葉樹剛 閆嘉平

（1.中煤科工集團(tuán) 西安研究院有限公司，陜西 西安 710077；2.陜西煤業(yè)集團(tuán) 黃陵建莊礦業(yè)有限公司，陜西 黃陵727307）

0 引言

傳統(tǒng)的三維地震勘探解釋技術(shù)主要依據(jù)縱向和橫向偏移時(shí)間剖面，而水平切片顯示了某一時(shí)刻解釋數(shù)據(jù)體上所有的地震信息，反映了不同地質(zhì)層位的界面在某一時(shí)刻平面內(nèi)的分布狀況[1-2]。因此，綜合利用地震時(shí)間剖面和水平切片信息，是三維地震解釋的發(fā)展趨勢(shì)。本文根據(jù)在黃陵復(fù)雜山區(qū)的地震采集資料，介紹了復(fù)雜山區(qū)條件下地震資料處理的關(guān)鍵步驟及解釋方法。

1 井田地質(zhì)概況

井田內(nèi)地表絕大部分被第四系松散沉積物及植被所覆蓋，基巖僅在較大溝谷零星出露。根據(jù)地表出露和鉆孔揭露資料，井田內(nèi)地層由老至新依次有三疊系上統(tǒng)瓦窯堡組，侏羅系下統(tǒng)富縣組，侏羅系中統(tǒng)延安組、直羅組，白堊系下統(tǒng)宜君組、洛河組和環(huán)河組以及第四系等。

延安組是區(qū)內(nèi)的含煤地層，主要為一套山間湖泊—水下決口扇—泥炭沼澤沉積物構(gòu)成。巖性主要由灰、灰白色中厚層狀砂巖，深灰、灰黑色薄層狀泥巖、煤層、炭質(zhì)泥巖和根土巖組成，因其沉積受古隆起及沉積后剝蝕作用分割，使其在平面上表現(xiàn)為不連續(xù)性，垂向上表現(xiàn)為厚度差異很大，其底部或與富縣組呈連續(xù)沉積，或直接超覆于三疊系瓦窯堡組之上。厚度0～50.75m，一般20～35m。其沉積厚度中部大，向井田邊部變薄或缺失。

圖1 靜校正前、后單炮記錄對(duì)比

圖2 反褶積前、后的單炮記錄及頻譜對(duì)比

圖3 偏移時(shí)間剖面

2 資料處理關(guān)鍵步驟

2.1 初值折射靜校正

初至折射靜校正的原理是利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)拾取每炮的初至折射波到達(dá)時(shí)間，自動(dòng)反演地下表層地層速度結(jié)構(gòu)，求取野外一次靜校正參數(shù)，進(jìn)行精確的靜校正量計(jì)算。主要目的是消除地表起伏以及風(fēng)化帶和低速帶厚度變化因素的影響。本區(qū)地表起伏大，地層橫向變化較大，低降速帶厚度變化大。通過(guò)初至折射靜校正，可以消除地表起伏及低降速帶厚度引起的誤差（圖 1）。

2.2 反褶積

反褶積主要是用于壓縮子波，拓寬頻帶，消除短周期多次波，提高分辨率。本次從野外監(jiān)視記錄等情況來(lái)看，個(gè)別地段原始記錄上頻率差別較大，部分記錄上還存在線性干擾。根據(jù)這些特點(diǎn)，選擇地表一致性反褶積。其測(cè)試參數(shù)為：步長(zhǎng)12，算子長(zhǎng)度120。

可見，經(jīng)地表一致性反褶積處理后，單炮主頻和頻率范圍相應(yīng)向高頻方向移動(dòng)，單炮的有效頻帶得到了加寬，波組特征更加明顯。

2.3 處理結(jié)果

通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得了CDP網(wǎng)格5m×5m的三維數(shù)據(jù)體。獲得的三維數(shù)據(jù)體質(zhì)量高，煤層反射波分辨率高，斷層的斷點(diǎn)在時(shí)間剖面上反映清晰。

3 資料解釋

3.1 常規(guī)解釋方法

三維地震資料常規(guī)解釋主要是依據(jù)縱向和橫向時(shí)間剖面進(jìn)行。斷層在時(shí)間剖面上反映為同相軸的錯(cuò)段或扭曲，無(wú)煤區(qū)反映為同相軸的中斷（圖5，圖6）。

3.2 水平切片解釋方法

圖4三維解釋數(shù)據(jù)體

圖5 過(guò)鉆孔43和H56見煤點(diǎn)時(shí)間剖面

圖6 橫向時(shí)間剖面

圖7 水平切片

圖8 三維數(shù)據(jù)體剝離圖

圖9驗(yàn)證情況示意圖

目前，廣泛地應(yīng)用于三維地震解釋的切片技術(shù)，主要分為：水平切片、巖層切片和地層切片三種。水平切片是某一時(shí)刻三維數(shù)據(jù)體中所有地震信息的顯示，反映了不同地層界面在某一時(shí)刻平面內(nèi)的分布情況，包括瞬時(shí)振幅，瞬時(shí)頻率，瞬時(shí)相位，時(shí)間剖面上的地震信息和鉛垂剖面上某一時(shí)刻的地震信息一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)同相軸代表著反射界面與水平界面的交線，等時(shí)切片上的同相軸瞬時(shí)振幅分布的輪廓表示反射界面的局部走向[3-4]。

從圖7可以看出，區(qū)內(nèi)大部分為煤層沖刷導(dǎo)致的煤層缺失區(qū)。由于區(qū)內(nèi)4-2煤層存在較大傾角，兩塊4-2煤層大面積富集區(qū)出現(xiàn)在不同時(shí)刻的水平切片上，時(shí)差約14ms。煤層缺失區(qū)在水平切片上表現(xiàn)為“同相軸”振幅變?nèi)?，分散，不連續(xù)。圖8是剝離掉4-2煤層上部地層信息的立體圖，圖中顏色為紅色且連續(xù)的區(qū)域?yàn)橛忻簠^(qū)，淺黃色-黑色相間的區(qū)域?yàn)闊o(wú)煤區(qū)。

4 驗(yàn)證情況

如圖9所示，黑色曲線為勘探前根據(jù)鉆孔插值推測(cè)的無(wú)煤邊界，紅色曲線為勘探后解釋的無(wú)煤邊界，粉色曲線為依據(jù)區(qū)內(nèi)資料集合鉆孔推測(cè)的無(wú)煤邊界。圖中所示的無(wú)煤邊界以北區(qū)域均為無(wú)煤區(qū)。

根據(jù)礦方巷道揭露情況，煤厚自東往西逐漸減小，見煤點(diǎn)A處煤厚已只有0.9m（距勘探后推測(cè)無(wú)煤邊界僅40m），見煤點(diǎn)B處煤厚3.1m。據(jù)此，礦方?jīng)Q定終止見煤點(diǎn)A處巷道的掘進(jìn)，并放棄在見煤點(diǎn)A處以北和勘探前根據(jù)鉆孔和二維勘探確定的無(wú)煤邊界以南區(qū)域的采煤計(jì)劃，以避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

5 結(jié)論

通過(guò)上述分析可知，本次復(fù)雜山區(qū)三維地震資料采用合理的處理方法，在傳統(tǒng)的三維地震解釋基礎(chǔ)上結(jié)合水平切片解釋方法，取得的地質(zhì)成果豐富，經(jīng)驗(yàn)證后效果良好，為礦方的生產(chǎn)工作提供了重要依據(jù)。總結(jié)起來(lái)，有如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）在高差變化較大的復(fù)雜山區(qū)，初至折射靜校正和地表一致性反褶積處理方法能夠滿足需要。

（2）水平切片反映了勘探區(qū)同一時(shí)刻地層反射界面的地震信息，根據(jù)不同時(shí)刻的水平切片，有助于分析煤層缺失、傾向、傾角等信息。

（3）綜合采用傳統(tǒng)解釋方法與水平切片解釋方法有助于提高解釋精度，完善地質(zhì)成果。

［1］錢榮均.地震波的特征及相關(guān)技術(shù)分析[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［2］錢榮均.對(duì)地震切片中一些問(wèn)題的分析[J].石油地球物理勘探，1987，22（5）.

［3］吳有信.煤礦采區(qū)三維地震資料解釋中的切片技術(shù)及應(yīng)用[J].中國(guó)煤田地質(zhì)，2005（10）.

［4］程建元.煤礦三維地震資料振幅切片解釋及應(yīng)用前景[J].煤田地質(zhì)與勘探，1999（4）.