疊前深度偏移技術(shù)在煤炭地震勘探中的應(yīng)用

劉俊 孫宇菲

摘 要：疊前深度偏移技術(shù)是解決速度變化地區(qū)和復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)成像的最佳技術(shù)方法。因此，本文主要分析疊前深度偏移技術(shù)在煤炭地震勘探中的應(yīng)用。疊前深度偏移的關(guān)鍵是建立好深度域速度模型，再利用礦井資料和深度域構(gòu)造模型進(jìn)行約束，從而提高深度偏移的成像精度。疊前深度偏移能提供精確的構(gòu)造成像，進(jìn)而提高煤層的地質(zhì)構(gòu)造解釋精度，為煤礦安全、高效生產(chǎn)提供保障。

關(guān)鍵詞：煤田;Kirchhoff積分法疊前深度偏移;斷裂

中圖分類號：P631.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）01-0070-03

Abstract： Prestack depth migration technology is the best technology to solve the imaging problem in velocity changing area and complex structure area. Therefore， this paper mainly analyzed the application of prestack depth migration technology in coal seismic exploration. The key of prestack depth migration is to establish velocity model in depth domain， and then use well data and structure model in depth domain to constrain， so as to improve the imaging accuracy of depth migration. Practice shows that prestack depth migration can provide accurate structural imaging， and then improve the accuracy of geological structure interpretation of coal seams， and provide guarantee for the safety and efficient production of coal mines.

Keywords： coalfield;Kirchhoff integral prestack depth migration;seismic data processing;faults

1 煤礦概況

DJ礦位于華北板塊的南緣，是一個近東西走向的對稱構(gòu)造盆地。煤田的南北兩側(cè)為推覆構(gòu)造形成的迭瓦扇，內(nèi)部發(fā)育較簡單的復(fù)式向斜構(gòu)造。DJ礦東部井田受北部潘集背斜和西部陳橋背斜東部傾伏端影響，地層發(fā)生局部變化，北部、中部、東部走向分別為北西向、東西向、南北向。地層傾角一般為10°～15°。區(qū)內(nèi)斷層成組發(fā)育，地層走向多為斜切[1]。煤田區(qū)域構(gòu)造如圖1所示。

2 疊前深度偏移原理

近年來，隨著煤田勘探的進(jìn)一步深入，勘探的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了復(fù)雜地震地質(zhì)條件的區(qū)域，但疊后偏移和疊前時間偏移往往都不能取得理想的成像效果，而疊前深度偏移已成為解決復(fù)雜構(gòu)造區(qū)地震精確成像的有效手段。本次淮南DJ礦地震勘探選用Kirchhoff積分法疊前深度偏移算法。

Kirchhoff積分法疊前深度偏移算法是應(yīng)用最廣泛的疊前深度方法，是由旅行時計算和積分處理兩部分組成[2]。該算法先利用射線追蹤的手段計算旅行時來求取偏移成像位置。此方法的關(guān)鍵參數(shù)是走時計算和網(wǎng)格的設(shè)置，旅行時的計算精度直接影響疊前深度偏移的運(yùn)算精度。積分法通過求解空間任意點(diǎn)的波場值，使偏移結(jié)果輸入最終優(yōu)化的速度-深度模型，這種偏移成像對構(gòu)造刻畫不夠精準(zhǔn)，只反映相對宏觀的地球物理模型。

3 疊前深度偏移的應(yīng)用

疊前深度偏移是地震處理解釋一體化的一個經(jīng)典體現(xiàn)，首先進(jìn)行疊前時間處理，然后對時間域的數(shù)據(jù)體進(jìn)行時間域?qū)游缓蛿鄬咏忉?，在時間域解釋成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行疊前深度偏移。疊前深度偏移成功與否的關(guān)鍵在于速度模型的建立，而速度模型的建立主要分為兩個部分，初始速度模型的建立和速度模型的迭代及優(yōu)化。

3.1 初始速度模型的建立

速度的精度是影響疊前深度偏移結(jié)果的重要因素之一，所以要消除速度不準(zhǔn)對疊前深度偏移成果造成的影響。本文采用的初始速度模型建立的方式是：先建立時間域構(gòu)造實(shí)體模型，再利用沿層速度對模型進(jìn)行充填，利用充填后的時間域速度模型進(jìn)行時深轉(zhuǎn)換，得到深度域的構(gòu)造實(shí)體模型，再利用沿層速度去充填深度域的構(gòu)造實(shí)體模型，最終得到初始的深度層速度體。初始層速度體的建立如圖2所示。

3.2 速度模型的迭代及優(yōu)化

本次速度模型的迭代及優(yōu)化采用層析成像技術(shù)，主要有兩種方法，分別是垂向速度迭代方法和沿層速度迭代方法。首先對目標(biāo)線進(jìn)行疊前深度偏移，其次對CRP道集提取沿層剩余層速度譜，再次通過沿層拾取剩余譜，通過拾取的結(jié)果網(wǎng)格化得到剩余量平面圖，進(jìn)行層析成像，對層速度進(jìn)行優(yōu)化，最終得到更新后的深度層速度體[3-5]。再利用新層速度體進(jìn)行目標(biāo)偏移，通過反復(fù)迭代，直到使某一層的剩余層速度延遲量趨于最小。圖3是本次資料處理前后的沿層譜，對比可知，通過多次迭代，迭代后的剩余延遲速度譜更加收斂，更加趨于零附近。垂向剩余延遲速度迭代前后對比如圖4所示。

4 應(yīng)用效果分析

通過對比疊前時間偏移與疊前深度偏移剖面可以看出，由于上覆煤層的屏蔽作用，疊前時間剖面8煤、5煤形成的反射波較13-1煤層和11-2煤層形成的反射波信噪比低，通過疊前深度偏移，8煤、5煤形成的反射波較疊前時間偏移剖面連續(xù)性有了改善，使得在疊前深度剖面上更容易追蹤8煤、5煤反射波[見圖5（a）和（b）]。與疊前時間偏移剖面相比，疊前深度偏移剖面斷點(diǎn)清晰[見圖5（c）和（d）]。

5 結(jié)論

疊前深度偏移技術(shù)是解決速度變化地區(qū)和復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)成像的最佳技術(shù)方法，能提高復(fù)雜構(gòu)造區(qū)地震資料的偏移成像質(zhì)量，落實(shí)構(gòu)造，并較清楚地反映研究區(qū)的構(gòu)造發(fā)育，為煤炭勘探提供可靠的地震資料。

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