基于探采对比分析的三维地震资料精细解释技术研究

田根国

（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077）

【摘要】本文针对煤矿应用三维地震勘探成果的现状，提出了在探采对比分析的基础上，采用有针对性的技术措施进行地震资料的精细解释工作。应用济宁某矿的三维地震老资料作为实例，阐述了基于探采对比分析的三维地震资料精细解释的方法，验证结果表明该技术能有效提高煤矿采区三维地震资料的解释精度。

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关键词 探采对比；三维地震；精细解释

作者简介：田根国（1980—），男，工程师，河北平泉人，2005年毕业于西安科技大学地质专业，现在中煤科工集团西安研究院有限公司从事地震勘探工作。

0引言

目前，在地震地质条件较好的地区（如淮南、永城、兖州、晋城、邢台、焦作等），煤矿采区三维地震勘探能够查明煤层赋存形态、落差大于5m的断层、直径大于20m的陷落柱及采空区、预测煤层厚度变化趋势等地质问题，该技术已经成为煤矿采区构造勘探的主要手段。从1994年起，煤矿采区三维地震勘探技术的应用领域已经从平原地区拓展到包括山区、丘陵、戈壁、沙漠、海上、黄土塬等复杂条件区域。地震勘探成果为建设高产高效矿井提供了有效的地质保障，获得了巨大的经济和社会效益。从多个矿区的三维地震效果统计看，三维地震勘探的构造解释成果与煤矿生产要求的控制精度还不相适应。主要表现在：在地震地质条件较好的区域，落差大于5m的断层经常遗漏，落差小于5m的断层在常规地震数据中没有显示或显示不清；对于落差10m以上断层的解释也经常出现偏差；相距较近的断层不能有效分辨；陷落柱、采空区、煤层变薄冲刷带等地质异常体的解释存在多解性、准确率不高。在不可能再次大量投入勘探费用的前提下，多数矿井试图采用三维地震资料精细解释技术来提高三维地震资料的解释精度，要进行精细解释，首先应进行探采对比分析。再根据分析的结论，采用针对性的措施来提高三维地震勘探成果的精度，本文以济宁三号煤矿某采区三维地震勘探精细解释为例，来进行基于探采对比分析的三维地震资料精细解释的研究工作。

1概况

1.1地质概况

地震测区内地表条件复杂：河流横穿测区中部，河水面宽120m，局部宽至260m，水体水深2~3m；在河流附近鱼塘连片大范围分布在测区中部，其余区域内村庄密集、村庄及河流面积占地震测区总面积的四分之一左右。地震野外施工过程中需要采用大量的变观。

采区含煤地层为上石炭统太原组和下二迭统山西组，含主要可采煤层有3层：3上#、3下#、16上#煤层。3上#煤层全区发育，厚度 0～5.80m，平均厚约1.8m，埋藏深度700m~800m，局部冲刷缺失；3下#煤层全区发育，厚度0～9.69m，平均约5.04m，个别地段出现冲刷现象； 16上#煤层平均厚度1.17m，因3上#、3下# 两煤层厚度大，是先期开采的主要对象。3上#煤层与3下#煤层间平均距32.54m。区内断裂以受区域性断裂控制的南北向断裂为主，褶曲形态以宽缓褶皱为主，煤层为走向近南北至北西向的宽缓向斜。

1.2原报告内的资料质量评价

采区内合计完成生产物理点5698个，其中，甲级记录4248张，甲级率74.5%，乙级记录1450张，乙级率25.5%，成品合格率100%。评价时间剖面346．32 km，其中Ⅰ类剖面284.43 km，占82.13%，Ⅱ类剖面61.89 km，占17.87%，无Ⅲ类时间剖面。以上数据均满足《煤炭煤层气地震勘探规范》的要求。

1.3原三维地震勘探地质成果

原三维地震勘探结合钻孔资料解释了5m以上的断层，并对3# 煤层3～5m的断层或断点进行了解释；同时对3上#、3下#、煤层的厚度变化趋势进行了预测。共解释断层46条，其中正断层45条，逆断层1条，4个孤立断点(3上#煤层2个，3下#煤层2个)。3上#煤层解释断层40条，3上#煤层解释断层46条。落差大于10m的断层有8条；落差大于等于5m（不包含落差大于10m的断层）的断层11条；落差小于5m的断层26条。

2探采对比分析

2.1验证情况

采区的三维地震勘探报告于2005年8月提交给矿方，2010年6月采掘巷道开始进入本采区。采掘资料显示，原三维地震勘探报告成果不能满足指导生产的需要，2011年10月矿方委托西安研究院对采区三维地震资料进行精细处理与解释。

采区三维地震勘探区已有采掘活动的区域有：183上05工作面（图1），从图可以看出工作面揭露的具体情况如下：

（1）在工作面揭露区域，巷道揭露的煤层变薄点两处（图中青色位置），但地震资料没有解释出来。

（2）在工作面揭露区域，地震资料解释落差3m左右的断层4条（KF1822、KF1827、KF1839、KF1840）、落差10m左右的断层1条（KF1820_1）。而巷道在此区域揭露了20条落差小于3m的断层，在这些断层中只有揭露的Fr34断层与KF1822断层的位置与倾向基本一致。也就是说，落差小于3m的断层，地震资料解释准确率较低，对于落差5m以上的断层，从工作面揭露情况看，准确率不能判断。

（3）煤层底板标高误差西北部的巷道处为最大（约30m），东南部的巷道揭露的底板标高误差约为5m左右。

图1采区工作面布置示意图

2.2探采对比分析

对比采掘资料、钻孔资料与原三维地震解释成果，认为原三维地震报告中存在问题的原因如下：（1）受地质条件的影响，地震资料的主频较低，频带较窄，难以分辨落差小于5m的断层；（2）地震时间剖面的信噪比较低，这可能是资料处理过程中，野外炮点变观较多，炮点的准确归位问题没有完全解决，静校正问题没有解决好所引起的；（3）煤层底板标高误差较大的原因，可能是速度分析网度较大、偏移速度选择不合适所引起的；（4）煤层冲刷带没有解释出来的原因是：资料解释过程中解释网度过大，解释方法单一、基本只依靠时间属性来解释断层，而没有充分利用其他属性进行煤层厚度变化趋势解释。

2.3精细解释应对措施

根据探测分析的结果，依据原三维地震勘探存在的不足，本次精细解释采用了如下措施：（1）对资料进行重新处理，解决好炮检点重新定位问题，资料处理中，做好野外静校正工作；（2）做好反褶积工作，提高地震资料的分辨率；（3）精选速度，确保资料准确成像；（4）资料解释中做到每一条剖面都解释，充分利用属性技术进行解释。

3基于探采对比分析的精细解释工作重点

3.1空间属性的定义

检波点和炮点的位置准确与否，是能否获得高精度处理结果的基础。二次资料处理中空间属性定义好以后，利用处理系统中的观测系统质量检查模块对定义位置偏离实际位置的炮点进行校正，累计发现200个炮点（占总炮点的3.5%）的实际位置与原定义的位置不一致，这些炮点多位于障碍物附近。

3.2静校正

测区地势相对平坦，原资料处理过程中认为这样的地形条件下可以不进行野外静校正工作，二次资料处理过程中采用折射静校方法对原始地震记录进行了野外静校正。与原三维地震勘探资料相比较，新处理的三维地震勘探时间剖面更加光滑，连续性更强、浅层的性噪比更高（见图2）。分析认为：新处理的资料品质提高的因素是虽然地表平坦，但低降速带的厚度可能存在变化，野外静校正消除了这部分影响。

3.3反褶积

为了消除大地的滤波作用，拓宽频带，压缩地震子波，提高地震资料的纵向分辨率，经测试对比后，选择了地表一致性预测反褶积。这种反褶积方法是基于地震子波可以被分解为共炮点、共接收点、共偏移距、共反射点等多种成分的思想，它不仅能压缩地震子波，而且能进一步消除地表条件的变化对地震波的振幅特性和相位特性的影响，同时对多次波也有压制作用。经过反褶积后，地震资料的主频、有效波频带宽度均得到提高（图3）。

3.4速度选择

常速扫描求取叠加速度的方法是由小到大，按间隔给定速度值，做每一个速度值的叠加剖面并按一定顺序排列起来，比较分析某一速度的迭加剖面来求取速度。该方法的优点精度高。在该区进行了三次速度分析，应用第三次速度分析的速度体进行最终叠加，得到最终叠加剖面。合理的偏移速度得到的时间剖面构造现象明显、断点干脆，反射波分辨率、信噪比高，见图4，图4（a）的方框部分与图4（b）方框部分对比，显示了新处理时间剖面的合理性与准确性。

3.4属性解释技术

目的层中构造的存在，势必造成目的层与围岩的物性差异，这种差异可能体现在地震波至时间、频率、振幅、相位差异。故计算、研究包含目的层在内的一定厚度（时间剖面上显示为时间）“层”的各种层地震属性，可能有助于发现小的构造与地质异常体。我们计算了20种层属性，其中振幅属性、能量属性均对煤层厚度的变化显示效果较好。图5为3上煤层反射波最大均方根振幅属性平面图，图中黑色的区域代表煤层变薄范围，白色区域代表煤层厚度大于3m的区域，灰色区域代表煤层大于1m而小于3m。

4精细处理解释地质成果及验证情况

4.1精细处理解释地质成果

经过精细处理解释后，查明了3上、3下煤层的起伏形态和次一级褶曲的发育情况；解释了落差大于5m的断层，并落差3m～5m的断层或断点进行了解释；同时对3上、3下、煤层的厚度变化趋势进行了预测。共解释断层23条，解释小断层密集带3个，解释煤层缺失带1个，煤层变薄带冲刷3个。与原三维地震解释成果相比较：基本一致的断层1条，修正断层20条，否定断层25条，新发现断层2条，新解释小断层密集带3个；新解释煤层缺失带1个、煤层变薄带冲刷5个。

4.2验证情况

经过精细处理与解释后，183上05工作面揭露的3条断层与解释情况相符合，但断层的平面位置误差分别为20m、17m、11m。矿方对煤层缺失区进行了地面钻探验证，钻孔资料显示，新解释的煤层缺失带存在。5条巷道采掘资料验证了1个煤层煤层变薄冲刷带、1条巷道验证了1个小断层密集带，验证的煤层变薄冲刷带边界误差分别为5m、8m、14m、18m、27m，（下转第394页）（上接第391页）平均边界误差为14.4m，满足异常边界误差不大于20m的地质要求。

5结论

探采对比分析是三维地震资料精细处理与解释的基础，探采对比分析能够找出原三维地震资料处理与解释过程中存在的问题，根据存在的问题，采取有效的针对性措施，能够改善地震资料的处理解释效果。在三维地震原始资料质量较高的区域，精细处理与解释技术能够有效提高地震勘探的精度。

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参考文献

［１］程建远，等.三维地震资料的精细解释技术[J].煤田地质与勘探，2002(6)．

［２］吕霖.淮南矿区三维地震探采对比效果与实例分析[J].煤田地质与勘探，2010(4)．

［责任编辑：薛俊歌］