二維地震勘探在新疆北部無(wú)鉆孔地區(qū)找煤中的運(yùn)用①

趙祿順++王曉亮++王千遙++劉芳曉

摘 要：新疆煤炭資源極其豐富，儲(chǔ)量大，煤質(zhì)好，開(kāi)采條件簡(jiǎn)單，是我國(guó)重要的能源戰(zhàn)略基地。隨著地震勘探技術(shù)的快速發(fā)展，二維地震勘探在新疆找煤工作中具有越來(lái)越重要的指導(dǎo)作用。該文通過(guò)二維地震勘探在新疆北部無(wú)鉆孔標(biāo)定層位的不利因素下，運(yùn)用了可控震源作為野外采集方法，獲得了可靠的野外資料；通過(guò)靜校正、反褶積、疊后去噪等一系列手段取得高保真度、高信噪比和高分辨率的數(shù)據(jù)體；運(yùn)用成熟的解釋方法提供了豐富的地質(zhì)成果，很好地指導(dǎo)了鉆探驗(yàn)證孔的布設(shè)。這被勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐證明是一條科學(xué)合理高效的找煤之路。

關(guān)鍵詞：二維地震勘探 層位標(biāo)定 可控震源 靜校正 反褶積 疊后去噪

中圖分類號(hào)：P63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（b）-0093-03

1 概況

新疆煤炭資源極其豐富，儲(chǔ)量大，煤質(zhì)好，開(kāi)采條件簡(jiǎn)單，是我國(guó)重要的能源戰(zhàn)略基地。隨著地震勘探技術(shù)的快速發(fā)展，二維地震勘探在新疆找煤工作中具有越來(lái)越重要的指導(dǎo)作用。該次勘探區(qū)為空白區(qū)，依據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖及鄰區(qū)資料分析，侏羅系下統(tǒng)八道灣組（J1b）為一套湖沼相的含煤碎屑礫巖、泥巖，上部巖性為砂巖及泥巖互層。石炭系中統(tǒng)卡拉崗組（C2k）底部為凝灰礫巖、砂巖及炭質(zhì)頁(yè)巖，部分地方含劣質(zhì)煤。鄰區(qū)地質(zhì)資料由老到新敘述如下：泥盆系中統(tǒng)阿爾明組（D2s）、石炭系中統(tǒng)卡拉崗組（C2k）、侏羅系下統(tǒng)八道灣組（J1b）、侏羅系中統(tǒng)西三窯組（J2x）、第三系烏倫古河組（E2-3w）、第四系上更新統(tǒng)全新統(tǒng)（Q3-4apdl）[5]?？碧絽^(qū)所處的地質(zhì)構(gòu)造位置為天山-興安地槽褶皺區(qū)西北端，為其亞一級(jí)構(gòu)造單元-準(zhǔn)噶爾地槽褶皺系中心西準(zhǔn)噶爾褶皺帶，與哈薩克斯坦的扎爾馬-薩吾爾褶皺帶相應(yīng)。主要構(gòu)造方向?yàn)镹EE-SWW，即近EW向[2]。

該次勘探區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地的西北部。地勢(shì)西高東低，北高南低，由西向東呈階梯狀傾斜，海拔高程770～1105m，最大高差335m，西部為薩吾爾山，中部為洪積-沖積平原。地表為草場(chǎng)，有利于干擾波的壓制，但表層土壤含水量低，對(duì)激發(fā)地震波有吸收作用，能量衰減嚴(yán)重。因此該區(qū)表、淺層地震地質(zhì)條件較復(fù)雜。該區(qū)含煤地層為石炭系和侏羅系，組成以凝灰?guī)r，凝灰角礫巖，砂巖為主，巖層之間物性差異小，不利于層間反射波的發(fā)育；對(duì)煤層而言，雖與圍巖物性差異大，但由于煤層地層傾角較大，且煤層普遍發(fā)育較薄，全區(qū)較難形成反射波。因此該區(qū)中、深層地震地質(zhì)條件差。

2 主要技術(shù)措施

2.1 數(shù)據(jù)采集措施

（1）合理的觀測(cè)系統(tǒng)選擇是高精度的資料采集與處理的基礎(chǔ)，試驗(yàn)工作是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。全區(qū)選擇了3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，共完成試驗(yàn)物理點(diǎn)66個(gè)。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果確定了二維直線觀測(cè)系統(tǒng)，觀測(cè)系統(tǒng)主要參數(shù)為：接收道數(shù)為96道，接收道距10m，接收線距20m，炮排距20m，覆蓋次數(shù)24次。因?yàn)樵O(shè)備道數(shù)可以布滿整條勘探線，所以在實(shí)際施工過(guò)程中，采用全排列接收，增加覆蓋次數(shù)，大大提高了單炮資料的質(zhì)量，見(jiàn)圖1。

（2）勘探區(qū)為草場(chǎng)，高差很小，根據(jù)這一特點(diǎn)選用了可控震源激發(fā)方式。在單一因素變化的情況下，分別對(duì)震源的臺(tái)數(shù)、驅(qū)動(dòng)電平、掃描長(zhǎng)度、振動(dòng)次數(shù)和掃描方式進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：震源2臺(tái)，驅(qū)動(dòng)電平80%，掃描長(zhǎng)度14s，掃描方式為線性升頻20～120Hz，震動(dòng)5次，能取得較好的資料，見(jiàn)圖1。

（3）為提高地震資料的分辨率，數(shù)據(jù)錄制參數(shù)上采用寬頻帶接收，最大限度地保留反射信號(hào)中的高頻成分。檢波器全部挖坑埋置，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)資料可以看出這種方式可以有效地壓制風(fēng)的干擾。

2.2 資料處理措施

（1）地震資料數(shù)據(jù)處理是地震勘探工程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，合理的處理流程和參數(shù)能夠?qū)⒁延幸巴鈹?shù)據(jù)所包含的有用信息完整地展現(xiàn)給資料解釋人員，提高解釋精度。地震數(shù)據(jù)處理的主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大、計(jì)算量大。在該次二維地震勘探資料處理過(guò)程中，結(jié)合已有地質(zhì)資料和對(duì)勘探區(qū)的認(rèn)識(shí)，堅(jiān)持以高保真為處理目標(biāo)，采用保幅處理技術(shù)。因此，在處理過(guò)程中，處理流程和參數(shù)的選用應(yīng)該符合該區(qū)資料的特點(diǎn)。該次處理使用法國(guó)CGG公司的Geovector Plus6200地震數(shù)據(jù)處理軟件以及折射靜校正軟件進(jìn)行處理，針對(duì)該次勘探的地質(zhì)任務(wù)及資料特點(diǎn)，在處理流程和參數(shù)的設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)行了大量試驗(yàn)，反復(fù)對(duì)比處理結(jié)果，最終保證了處理效果達(dá)到最佳。

（2）將資料處理工作分為試驗(yàn)處理和批量處理兩個(gè)階段。試驗(yàn)處理是要認(rèn)真做好處理流程及參數(shù)測(cè)試工作，根據(jù)試驗(yàn)處理確定的流程及參數(shù)對(duì)全區(qū)做批量處理，進(jìn)行多次速度分析，提高疊加成像質(zhì)量。參數(shù)試驗(yàn)工作是資料處理的第一階段，在充分了解原始資料的基礎(chǔ)上，按照地質(zhì)任務(wù)、處理目標(biāo)與處理要求，設(shè)計(jì)處理流程，測(cè)試處理參數(shù)，通過(guò)試處理結(jié)果的對(duì)比論證，確定了適合該區(qū)特點(diǎn)的處理流程。

（3）通過(guò)靜校正、反褶積、疊后去噪等一系列手段取得高保真度、高信噪比和高分辨率的數(shù)據(jù)體，見(jiàn)圖2、圖3。

2.3 資料解釋措施

（1）找煤過(guò)程中的地震勘探技術(shù)在資料解釋中最重要的就是如何確定反射波的層位。該次地震勘探在解釋中主要依據(jù)為區(qū)內(nèi)1：20萬(wàn)地質(zhì)圖填圖與鄰近區(qū)域的地質(zhì)勘查報(bào)告。在充分分析以上資料和地震資料的基礎(chǔ)上，初步確定了反射波的地質(zhì)層位。

（2）以垂直剖面解釋為主，水平切片為輔，再配合其它方法，使資料解釋更精細(xì)、更準(zhǔn)確。

（3）在資料解釋過(guò)程中綜合分析地質(zhì)資料，了解地層間的沉積關(guān)系，如不整合等。綜合對(duì)比分析，并充分發(fā)揮地震剖面連續(xù)直觀性較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，通觀整條測(cè)線，首先確定大套地層的剖面特征，再有針對(duì)性的研究各個(gè)反射波組的特征以及相互關(guān)系等，掌握剖面結(jié)構(gòu)，研究規(guī)律性的地質(zhì)構(gòu)造特征。同時(shí)與甲方地質(zhì)人員密切配合、相互溝通，使地質(zhì)成果符合鄰區(qū)已知資料的構(gòu)造規(guī)律[3]。

（4）該區(qū)的地震測(cè)網(wǎng)的網(wǎng)度較大（密度較疏），相鄰測(cè)線之間的地質(zhì)情況一般變化較大。但是標(biāo)準(zhǔn)反射波的特征，構(gòu)造形態(tài)等，在相交測(cè)線之間都有一定的相似之處。通過(guò)相交剖面的交點(diǎn)閉合，可以將各個(gè)剖面統(tǒng)一起來(lái)，但由于網(wǎng)度太大，不能進(jìn)行大距離推斷。

3 地質(zhì)成果

該次二維地震勘探共完成物理點(diǎn)5141個(gè)，完成了合同規(guī)定的工作量。按照國(guó)家煤炭工業(yè)局2000年12月頒發(fā)的《煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》，對(duì)原始記錄進(jìn)行分級(jí)檢驗(yàn)，試驗(yàn)記錄全部合格。甲級(jí)品3187個(gè)，占62.80%；乙級(jí)品1888個(gè)，占37.20%；廢品0個(gè)，質(zhì)量滿足規(guī)范要求。隨后通過(guò)靜校正、反褶積、疊后去噪等一系列手段取得高保真度、高信噪比和高分辨率的數(shù)據(jù)體。再經(jīng)過(guò)精細(xì)的資料解釋，取得了豐富的地質(zhì)成果。

（1）初步了解了覆蓋層厚度的變化情況。

（2）初步了解了勘查區(qū)構(gòu)造輪廓。

（3）預(yù)測(cè)了區(qū)內(nèi)可能賦存煤層的范圍。

（4）依據(jù)所預(yù)測(cè)煤層范圍提供了找煤孔位置。

4 結(jié)語(yǔ)

該次二維地震勘探通過(guò)一系列技術(shù)措施，在勘探空白區(qū)域找到了明顯的反射波，為勘探方提供了真實(shí)可靠的地質(zhì)資料，這被勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐證明是一條科學(xué)合理高效的找煤之路[4]。

但是仍然存在幾個(gè)問(wèn)題：由于測(cè)線密度稀，斷層組合和煤層等高線的方向等有很大的推斷性，建議進(jìn)一步開(kāi)展鉆探工作；由于勘查區(qū)無(wú)鉆孔資料，使得地震反射波層位標(biāo)定主要依據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況和反射波掃描速度特征間接確認(rèn)，煤層的標(biāo)定有待鉆孔驗(yàn)證；由于勘探區(qū)無(wú)已知資料，在制作圖件時(shí)反射波速度標(biāo)定難度較大，所以該次所制作的地震剖面圖會(huì)有較大誤差。

建議甲乙雙方加強(qiáng)信息交流工作，便于利用新發(fā)現(xiàn)資料對(duì)報(bào)告修改和補(bǔ)充，進(jìn)一步提高二維地震勘探的可靠性和準(zhǔn)確性，更好地為該區(qū)煤炭資源調(diào)查服務(wù)。以上幾個(gè)問(wèn)題將是我們今后工作中努力的方向。

參考文獻(xiàn)

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