基于高密度三維地震數(shù)據(jù)屬性分析的煤層構(gòu)造預(yù)測

摘 要：華東礦區(qū)煤層發(fā)育多，且構(gòu)造復(fù)雜，對解釋精度要求高，常規(guī)窄方位地震勘探數(shù)據(jù)解釋，已無法保證煤層異常體的解釋精度。針對這一問題，以高密度三維地震數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用多屬性分析技術(shù)，對地質(zhì)異常體進(jìn)行綜合解釋與刻畫。研究表明，基于高密度數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的多屬性聯(lián)合解釋技術(shù)，能夠有效佐證解釋成果的可靠性，對異常體在煤層的展布情況刻畫更精確詳細(xì)，顯著提高煤層異常體的預(yù)測，為今后在同地區(qū)的地震勘探提供指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：異常體；全數(shù)字高密度；三維地震數(shù)據(jù)；多屬性；煤層構(gòu)造

中圖分類號：TD163 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）24-0090-04

Abstract： There are many coal seams in East China mining area， and the structure is complex， which requires high interpretation accuracy. Conventional narrow azimuth seismic exploration data interpretation has been unable to guarantee the interpretation accuracy of coal seam abnormal bodies. In order to solve this problem， based on the high-density 3D seismic data， the multi-attribute analysis technique is used to comprehensively interpret and depict the geological abnormal body. The study shows that the multi-attribute joint interpretation technology based on high-density data can effectively prove the reliability of the interpretation results， describe the distribution of abnormal bodies in coal seams more accurately and in detail， and significantly improve the prediction of abnormal bodies in coal seams. It will provide guidance for future seismic exploration in the same area.

Keywords： abnormal body; full digital high density; 3D seismic data; multi-attribute; coal seam structure

地質(zhì)異常體包括斷層、沖刷帶、陷落柱及巖漿侵入等，這些異常都會對煤系地層造成一定的破壞，影響煤礦的巷道布設(shè)及安全生產(chǎn)。如何準(zhǔn)確地預(yù)測這些異常對煤礦的高效生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義[1]。

現(xiàn)階段，不同學(xué)者探索出了很多基于地震資料解釋并預(yù)測不同的地質(zhì)異常的方法[2-5]。具有代表性的包括：Chen、吳斌等[6-9]，他們嘗試不同的反演、屬性等方法，提高煤層邊界的分辨率，均取得很好的效果。證明基于地震資料的反演及屬性研究可很好地識別地質(zhì)異常體，降低地震解釋多階性。

基于此，研究區(qū)位于皖北QYZ煤礦，其特點(diǎn)是煤層埋藏深、層位多并且構(gòu)造復(fù)雜；但地面地震地質(zhì)條件較好，有利于地震波的發(fā)育，有良好的地震基礎(chǔ)資料。常規(guī)的小偏移距，窄方位角觀測系統(tǒng)取得的地震數(shù)據(jù)，對小斷層和巖漿侵入等地質(zhì)異常的刻畫較模糊，全數(shù)字高密度地震資料具有寬方位角、大偏移距接收的特點(diǎn)，接收到的地下層位信息更豐富，完整的波場信息其屬性信息更敏感，反應(yīng)的目的層信息更真實(shí)可靠[10]。此次研究將在QYZ煤礦全數(shù)字高密度地震資料的基礎(chǔ)上，采用波形與多屬性分析相結(jié)合技術(shù)，對研究區(qū)的地質(zhì)異常體進(jìn)行綜合解釋，其解釋結(jié)果能夠?yàn)槊旱V安全生產(chǎn)提供有效指導(dǎo)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于皖北QYZ煤礦，屬華北型石炭二疊系隱伏式煤田，煤層多、構(gòu)造復(fù)雜。主要含煤地層為二疊系的山西組、下石盒子組和上石盒子組。含煤地層厚度約1 270 m，含1、2、3、4、5、6、7、8、10和11等10個煤組，含煤30余層?？刹擅簩佑?2、51、52、53、62、72、82和10等8層，可采煤層總厚13.40 m，占含煤總厚的56.77%，其中32為主要可采煤層，51、52、53、62、72、82和10為次要可采煤層，主要可采煤層平均總厚2.90 m，占可采煤層平均總厚的21.64%。根據(jù)煤層面積可采率、可采指數(shù)、變異系數(shù)、煤層的結(jié)構(gòu)、煤層可采范圍的連續(xù)性及可采點(diǎn)分布特征，綜合確定32、82煤層為較穩(wěn)定煤層，為主采煤層研究區(qū)總體構(gòu)造形態(tài)為一較寬緩的向南部仰起的向斜，地層產(chǎn)狀一般較為平緩，沿走向和傾向有一定的起伏變化，地層傾角一般5～30°左右，次級褶曲局部較為發(fā)育；斷層較為發(fā)育，斷層組合規(guī)律性較強(qiáng)；巖漿巖在本礦中下部煤層侵入，使得可采煤層及煤層結(jié)構(gòu)受到一定影響，構(gòu)造情況復(fù)雜。典型的地震剖面如圖1所示。

2 研究區(qū)高密度與常規(guī)資料對比

地震數(shù)據(jù)處理的主要目的是提高地震數(shù)據(jù)的信噪比、分辨率、保真度，最終對地下目標(biāo)地質(zhì)體準(zhǔn)確成像，為后續(xù)的地震資料解釋提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)體。為了能夠充分利用全數(shù)字高密度地震數(shù)據(jù)，保留全面的地質(zhì)信息，提出針對性處理措施，具體處理流程如圖2所示。

相同處理方式后，由圖3對比可知，高密度地震資料對煤層構(gòu)造的刻畫更精確，層位的波組特征更好，斷點(diǎn)更加清晰，全數(shù)字高密度成果明顯更優(yōu)于常規(guī)成果，為后續(xù)的資料精細(xì)解釋及屬性提取打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 基于高密度數(shù)據(jù)的地質(zhì)異常體屬性解釋

通常認(rèn)為地震屬性攜帶與地層的結(jié)構(gòu)特征等有關(guān)的地層信息，反映與構(gòu)造有關(guān)的地震屬性異常的地震信息主要包括以下幾類：振幅類信息、頻率類信息、相位類信息、曲率類信息等等。地震屬性的提取是進(jìn)行屬性解釋的基礎(chǔ)，目的層中構(gòu)造的存在，勢必造成目的層與圍巖的物性差異，這種差異可能體現(xiàn)在地震波的時間、地震波的頻率、振幅、相位差異。對構(gòu)造進(jìn)行反映，各種層屬性都有所體現(xiàn)，但振幅類屬性最為敏感（圖4）。

常規(guī)的斷層解釋體現(xiàn)了由點(diǎn)到線的思想和過程，基于全數(shù)字高密度、高信噪比的數(shù)據(jù)體，在常規(guī)解釋的基礎(chǔ)上，針對中小斷層，以方差體為基礎(chǔ)，采取先參考平面、再由點(diǎn)到線的方法進(jìn)行解釋。方差體反映了地震數(shù)據(jù)中相鄰兩道之間的地震差異，在方差體的基礎(chǔ)上制作順層時間切片，具有線性特征的異常反映代表了斷層的延伸方向，可作為斷層組合的依據(jù)，如圖5所示。

利用層屬性解釋斷層，實(shí)際是方差體解釋斷層的補(bǔ)充與延伸，也是先參考斷層某一個或融合屬性的平面展布，再進(jìn)行斷點(diǎn)的識別與組合，能夠把時間剖面中更微弱的變化體現(xiàn)出來，對于小斷層的識別更為有利，如圖6所示。

地震屬性類型多、數(shù)據(jù)量大、屬性之間量綱不一，屬性的不斷增加對于煤層預(yù)測也會帶來不利的影響，并非屬性越多其預(yù)測效果就越好。地震屬性優(yōu)化能夠有效降低地震屬性維數(shù)，尋求最佳地震屬性組合，提高預(yù)測精度，減少運(yùn)算時間。針對本區(qū)主要選擇方差體與層屬性詳解的方式，對大中小斷層進(jìn)行采點(diǎn)預(yù)測，并對斷層斷點(diǎn)進(jìn)行評級，共抽查評定斷點(diǎn)1 937個，其中A級斷點(diǎn)1 343個，占69.33%；B級斷點(diǎn)586個，占30.25%；C級斷點(diǎn)8個，占0.42%，可靠斷層121條；較可靠斷層48條，可有效滿足對礦井的安全生產(chǎn)指導(dǎo)。

4 結(jié)論

1）基于全數(shù)字高密度的地震數(shù)據(jù)，相較于常規(guī)數(shù)據(jù)，對小斷層的刻畫更清晰、準(zhǔn)確，為后續(xù)精確解釋小地質(zhì)異常體提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2）波形分析和多屬性分析技術(shù)相互佐證，對不同規(guī)模異常體識別，準(zhǔn)確度更高，能有效指導(dǎo)礦方的煤層采掘部署和安全生產(chǎn)。

3）只依靠波形分析和多屬性相結(jié)合的方式，對高密度的數(shù)據(jù)使用并不充分，在今后的研究中心，可再次挖掘數(shù)據(jù)潛力，利用OVT技術(shù)，使用疊前反演技術(shù)，可預(yù)測裂隙發(fā)育方向以及瓦斯富集區(qū)，為高瓦斯礦井的安全生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王勃，劉盛東，黃蘭英．煤層厚度綜合分析預(yù)測[J]．煤炭技術(shù)，2012，31（4）：94-96．

[2] 陳同俊，王新，崔若飛，等．煤層巖漿巖侵入?yún)^(qū)的交會圖定量預(yù)測技術(shù)——以臥龍湖煤礦為例[J]．煤炭學(xué)報，2012，37（12）：2070-2076．

[3] 程彥．地質(zhì)統(tǒng)計(jì)煤厚預(yù)測方法及應(yīng)用分析[J]．中國礦業(yè)，2019，28（S2）：245-249．

[4] 郭延省，孟召平，楊瑞昭，等．地震屬性及其在煤層厚度預(yù)測中的應(yīng)用[J]．中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004（5）：67-72．

[5] 孫淵，張良，朱軍，等．地震屬性參數(shù)在煤層厚度預(yù)測中的應(yīng)用[J]．煤田地質(zhì)與勘探，2008，36（2）：58-60．

[6] CHEN T J， CUI R F， WANG X． Method to locate igneous rock intrusion of coal bed using P-wave data[J]．Procedia Earth and Planetary Science，2009（1）：963-969．

[7] 吳斌，孟凡彬．巖漿巖侵入煤層的地震屬性識別技術(shù)[J]．煤田地質(zhì)與勘探，2020，48（6）：64-71．

[8] 吳海波，董守華，黃亞平，等．煤層火成巖侵入的反射波特征研究與應(yīng)用[J]．地球物理學(xué)進(jìn)展，2014，29（6）：2779-2784．

[9] 李強(qiáng)，劉建紅，張中平．應(yīng)用GeoEast解釋系統(tǒng)預(yù)測煤層中火成巖的侵入范圍[J]．石油地球物理勘探，2014，49（S1）：192-197，8-9．

[10] 單蕊，聶榮花，王千遙．基于高密度三維地震數(shù)據(jù)的煤層巖漿巖分布多屬性預(yù)測[J]．能源與環(huán)保，2021，43（9）：104-107．