三維地震解釋技術(shù)在黃土塬礦區(qū)中的應(yīng)用

喬 會，霍 超，王 輝，孫亞岳

（1.陜西省煤田物探測繪有限公司，陜西 西安 710005；2.陜西正通煤業(yè)有限責任公司，陜西 咸陽 713699）

三維地震勘探在煤礦上起到非常重要的作用，為煤礦工作面的布設(shè)提供指導(dǎo)性作用，也為煤礦高效、安全生產(chǎn)提供地質(zhì)保障。本文三維地震勘探解釋中主要針對斷層、褶曲、煤層缺失邊界、煤厚進行解釋，主要涉及煤層層位追蹤、斷層組合、水平切片和屬性分析等技術(shù)，通過上述技術(shù)對勘探區(qū)地質(zhì)特征進行分析。

1 勘探區(qū)概況

勘探區(qū)位于鄂爾多斯盆地南部渭北撓折帶北緣的廟—彬凹陷內(nèi)，白堊系構(gòu)造層走向NE，傾向NW；侏羅系為隱伏構(gòu)造，井田內(nèi)含煤地層延安組直接或間接沉積基底為三疊系上統(tǒng)胡家村組，其上覆的侏羅系各組起伏形態(tài)與其頂面起伏具明顯的承襲關(guān)系?？傮w趨勢為南高北低，東高西低?；茁∑饘γ合?、煤層的沉積分布及其厚度變化關(guān)系密切。在凹陷部位煤系、煤層較厚，而在古隆起部位煤系、煤層較薄。

勘探區(qū)大部分地區(qū)被第四系黃土及新近系紅土所覆蓋，在涇河沿岸及黑河出露有白堊系下統(tǒng)華池組?？碧絽^(qū)內(nèi)的地層由老至新依次有：三疊系上統(tǒng)胡家村組（T3h），侏羅系下統(tǒng)富縣組（J1f）、中統(tǒng)延安組（J2y）、直羅組（J2z）、安定組（J2a），白堊系下統(tǒng)宜君組（K1y）、洛河組（K1l）、華池組（K1h），新近系（N）及第四系更新統(tǒng)（Q1+3）、全新統(tǒng)（Q4）。主要有4號煤層。

2 采集方法

此次勘探數(shù)據(jù)采集方法根據(jù)黃土塬區(qū)的施工經(jīng)驗，結(jié)合此次試驗資料綜合分析，確定三維地震采集采用10線10炮束狀觀測系統(tǒng)，中間放炮，接收線距40 m，接收道距20 m，縱向炮距120 m，橫向炮距20 m，CDP網(wǎng)格10 m×10 m，覆蓋次數(shù)35次，如圖1所示。

圖1 采集觀測系統(tǒng)示意Fig.1 Schematic diagram of acquisition and observation system

3 地震地質(zhì)解釋

3.1 構(gòu)造解釋

三維地震解釋在工作站上以地震時間剖面為基礎(chǔ)，通過時間剖面的反復(fù)對比分析，結(jié)合屬性分析最終確定斷層及褶曲。斷層在時間剖面上的表現(xiàn)主要是同相軸發(fā)生錯斷或者扭曲，斷層斷距大小的不同在時間剖面上的表現(xiàn)也是有差異的，譬如斷距較大的斷層不僅僅在煤層上有反應(yīng)，在上部地層中也會表現(xiàn)出來，就會出現(xiàn)斷層通道；斷層也會導(dǎo)致反射波的頻率、振幅和相位等屬性產(chǎn)生差異，在屬性平面圖上就會明顯的凸顯出斷層走向及延展長度。經(jīng)過時間剖面分析和屬性分析，在勘探內(nèi)共發(fā)育有9條斷層，均為正斷層，按斷層落差劃分：落差小于5 m的斷層有2條，分別為DF23、DF28；落差大于5 m小于10 m的斷層有4條，分別為DF21、DF22、DF25、DF26；落差大于10 m的斷層有3條，分別為DF20、DF24、DF27，其中DF24斷層在時間剖面上和屬性平面上顯示如圖2所示。

圖2 DF24斷層在時間剖面和屬性平面圖上反映Fig.2 The reflection of No.DF24 fault on time profile and attribute plane

在經(jīng)過統(tǒng)一基準面校正后，時間剖面上煤系地層反射波的起伏形態(tài)可直觀地反映煤系地層的起伏形態(tài)，在水平切片上也可以直觀的反映出煤層的起伏。如圖3所示，褶曲在時間剖面上的反映；圖4水平切片反映勘探區(qū)煤層整體上呈現(xiàn)一個北東向向斜構(gòu)造，在向斜的兩翼上發(fā)育次一級的褶曲構(gòu)造。

圖3 褶曲在時間剖面圖上的反映Fig.3 The reflection of fold on time profile

圖4 褶曲在時間水平切片上的反映Fig.4 The reflection of fold on time horizontal slice

3.2 煤厚解釋

三維地震波中含有大量的地質(zhì)信息，地層構(gòu)造、巖性變化、煤層厚度、分岔合并等均會引起地震波的變化。在地震波中提取地震屬性參數(shù)，經(jīng)分析可以獲得所需的地質(zhì)信息。常規(guī)地震技術(shù)難以實現(xiàn)薄煤層縱橫分辨率的要求，而測井技術(shù)雖然分辨率很高，但難以有效實現(xiàn)井間地層參數(shù)橫向變化對比的地質(zhì)要求。地震反演把約束反演技術(shù)與地質(zhì)統(tǒng)計技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，建立精確的模型，利用地震、測井數(shù)據(jù)的互補性質(zhì)，分析復(fù)雜地質(zhì)條件下薄煤層的分布。圖5為反演剖面，結(jié)果顯示煤層的薄厚與煤層沉積規(guī)律是相吻合的，在高的地方煤層薄，低的地方煤層厚。

圖5 反演成果剖面Fig.5 Inversion result profile

振幅屬性的強弱也可定性的反映出煤層厚度的變化規(guī)律，如圖6所示，煤層厚度變化規(guī)律比較明顯，最厚位于勘探區(qū)中北部，厚度約為15 m，勘探區(qū)南部煤層缺失。屬性分析與勘探區(qū)內(nèi)鉆孔揭露煤層厚度相吻合，表明地震屬性對煤層厚度的預(yù)測具有一定的參考價值。

圖6 振幅屬性平面圖Fig.6 Amplitude attribute plane

3.3 煤層缺失解釋

勘探區(qū)內(nèi)4煤為井田的可采煤層，厚度較大，在勘探區(qū)南部存在缺失范圍。通過時間剖面和屬性分析技術(shù)，解釋了煤層的缺失邊界。

煤層缺失在時間剖面上表現(xiàn)為特征明顯的煤層反射波能量逐漸變?nèi)趸蛑饾u消失，而其它目的層的反射波仍然存在，并且連續(xù)沒有變化，如圖7所示。由圖6可知，煤層缺失范圍位于勘探區(qū)的南部，且缺失范圍比前期鉆探劃分缺失范圍變大。

圖7 4煤層缺失在時間剖面上的反映Fig.7 The reflection of No.4 coal seam missing on time profile

4 結(jié) 論

（1）通過時間剖面和水平切片分析，勘探區(qū)4煤層整體一條走向NE向向斜褶曲，在其兩翼發(fā)育有多條次一級背向斜褶曲，煤層傾角在主向斜的南翼變化較大，北翼傾角相對平緩。解釋了正斷層9條，落差小于5 m的斷層有2條，落差大于5 m的斷層有7條。

（2）通過反演方法和屬性分析對4煤層厚度進行了解釋，煤層厚度在向斜處煤層較厚，在背斜軸部較薄，甚至有缺失，每層厚度整體較穩(wěn)定。

（3）通過時間剖面和屬性，結(jié)合鉆探資料，勘探區(qū)4煤的缺失范圍位于勘探區(qū)南部，但分布范圍比鉆探確定的缺失范圍有所變大。