地震資料二次處理解釋技術(shù)在新莊煤礦的應(yīng)用研究

蘇振明

0 引言

新莊煤礦早在2010年前就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了三維地震勘探全覆蓋，采掘資料顯示，三維地震勘探成果為煤礦工作面的布置及安全生產(chǎn)提供了較可靠的地質(zhì)成果。但采掘資料顯示：原三維地震勘探成果存在落差小于5m 的斷層沒(méi)有顯示或顯示不清、落差大于5m 的斷層甚至落差10m 以上斷層的解釋出現(xiàn)偏差、煤層底板標(biāo)高絕對(duì)誤差大于20m 的現(xiàn)象，給煤礦的高效生產(chǎn)帶來(lái)了困擾。為提高三維地震資料的利用率、有效提高煤層的回采率、減少因斷層保護(hù)煤柱留置過(guò)多而造成的原煤損失、避免因斷層預(yù)報(bào)不清楚帶來(lái)的安全隱患，新莊煤礦決定對(duì)深部區(qū)域的三維地震資料進(jìn)行二次精細(xì)處理解釋。

1 探采對(duì)比分析

圖1 巷道揭露的大斷層（紅色為地震解釋斷層，藍(lán)色為巷道揭露斷層）

新莊煤礦深部采區(qū)于2008年4月完成了三維地震勘探工作，2015年，新莊煤礦后續(xù)工作面已經(jīng)進(jìn)入到該區(qū)，采區(qū)南部布置了三個(gè)工作面（圖1），近南北走向的三條巖巷已經(jīng)開(kāi)拓至井田邊界，走向NWW 方向的三條巖巷也已經(jīng)開(kāi)拓至井田東西邊界附近。巷道資料揭露了6 條大斷層的部分?jǐn)帱c(diǎn)，其中4 條斷層揭露的斷點(diǎn)的落差大小和斷點(diǎn)位置與原三維地震資料解釋基本一致。而另外2 條斷層的斷點(diǎn)與原三維地震資料解釋的斷點(diǎn)平面位置最大誤差為40m。機(jī)巷或工作面內(nèi)揭露的沒(méi)有解釋的斷層共計(jì)有17 條，最大落差10m,最小落差1m。揭露的煤層底板標(biāo)高與地震資料解釋的煤層底板標(biāo)高誤差多數(shù)控制在1.5%范圍之內(nèi)，大于1.5%的部分基本位于遠(yuǎn)離鉆孔區(qū)域及煤層底板存在小起伏的區(qū)域?？傮w上，解釋的與實(shí)際揭露的結(jié)果存在較大差異，分析原因，原三維地震勘探存在以下問(wèn)題：

（1）地震資料品質(zhì)較差（Ⅲ類(lèi)剖面）區(qū)域基本位于大型障礙物下，這些地段炮點(diǎn)分布極不均勻。

（2）地震資料解釋手段較單一，主要依靠地震時(shí)間剖面來(lái)完成斷層的解釋。

從探采對(duì)比分析情況看，原三維地震勘探成果存在以下問(wèn)題：

（1）落差大于3m 的斷層解釋有遺漏。

（2）遠(yuǎn)離鉆孔區(qū)域的底板標(biāo)高誤差較大。

2 精細(xì)處理、解釋的技術(shù)措施

根據(jù)存在問(wèn)題，在精細(xì)處理、解釋措施中采取以下措施：

（1） 細(xì)致的原始資料整理分析工作及精細(xì)的空間屬性定義。

（2）提高地震資料的信噪比與分辨率，進(jìn)而提高小斷層的識(shí)別率。

圖2 疊后與疊前偏移剖面對(duì)比圖

圖3 屬性解釋平面圖

（3）進(jìn)行多次速度分析，建立精度較高的三維疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)。

（4） 分利用揭露資料，分析小斷層在地震時(shí)間剖面、地震屬性切片上的反映特征，建立小斷層的區(qū)域識(shí)別依據(jù)。

（5）逐線進(jìn)行解釋，解釋過(guò)程中盡量采用自動(dòng)追蹤功能。

3 精細(xì)處理關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)原始資料特點(diǎn)，本次三維地震資料處理主要采用了三維地表一致性振幅補(bǔ)償、三維地表一致性反褶積、KIRCHOFF 三維疊前時(shí)間偏移等模塊，偏移后又采用了優(yōu)勢(shì)頻率反褶積進(jìn)行了頻率補(bǔ)償。在保證信噪比的前提下最大限度地提高地震資料的分辨率，使各煤層有效波主頻范圍達(dá)到55 ～75Hz，成果剖面質(zhì)量有了較大提高，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）去噪方法、參數(shù)選取適當(dāng)。疊前采用高通濾波使得面波得到較好壓制，疊后又采用隨機(jī)噪音衰減，提高了剖面的信噪比，成果剖面上反射波組突出、能量強(qiáng)、同相軸品質(zhì)及連續(xù)性好。

（2）疊前采用了地表一致性反褶積技術(shù)，疊后又進(jìn)行了反Q 濾波頻率補(bǔ)償，使剖面低頻干擾得到較好壓制，高頻信號(hào)得到補(bǔ)償，頻帶得到展寬。處理的剖面分辨率高，層次清楚，使各煤層都能達(dá)到最佳成像效果。

（3）采用疊前時(shí)間偏移精細(xì)處理方法，保證了三維偏移的準(zhǔn)確歸位，斷層及各種地質(zhì)現(xiàn)象明顯，大斷層清楚，角度不整合關(guān)系明確，細(xì)小地質(zhì)異常成像清晰,獲得了較好的三維偏移效果。

4 精細(xì)解釋關(guān)鍵技術(shù)

在地震數(shù)據(jù)解釋過(guò)程中，除主要應(yīng)用常規(guī)垂直地震時(shí)間剖面、水平時(shí)間切片進(jìn)行層位、斷層及陷落柱的解釋，以及應(yīng)用振幅數(shù)據(jù)進(jìn)行煤層厚度變化趨勢(shì)解釋外。還利用地震屬性對(duì)解釋區(qū)的構(gòu)造及其他地質(zhì)異常體進(jìn)行了解釋（圖3）。

由于三維數(shù)據(jù)體已完成了三維空間歸位，因此每個(gè)鉆孔處（巷道揭露點(diǎn)）的時(shí)間值就相當(dāng)于在井口激發(fā)，地震波沿鉛垂方向下傳至目的層而后又反射至井口的時(shí)間。對(duì)于鉆孔較多且分布比較均勻、新生界厚度較小的三維地震解釋區(qū)，利用鉆孔處的目的層鉛垂深度除以鉆孔處目的層的反射時(shí)間值的一半，就可以計(jì)算出各個(gè)鉆孔處目的層的平均速度。

5 精細(xì)解釋成果與驗(yàn)證情況

5.1 精細(xì)解釋成果

本次三維地震勘探解釋共組合斷層92 條。與原解釋相比，基本一致的斷層9 條，修正的斷層20 條，否定斷層5 條，新解釋斷層63 條。新解釋斷層中，其中落差大于5m 的斷層7 條，落差大于等于3m 小于5m 的斷層40 條，落差小于3m 的斷層16 條。

5.2 驗(yàn)證情況

（1）26051 風(fēng)巷靠近DF30 正斷層掘進(jìn)，原三維地震解釋的DF30 正斷層正好在26051 風(fēng)巷內(nèi)，根據(jù)剛做的三維地震精細(xì)解釋資料DF30 正斷層整體向東偏移20 米，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)和揭露情況基本和新物探結(jié)果吻合。

（2） 本次新解釋出的DF222、DF 221 正斷層原三維地震勘探?jīng)]有，在26051 風(fēng)巷巷道施工中已經(jīng)揭露斷層位置和產(chǎn)狀和新解釋結(jié)果基本吻合。

6 結(jié)論

（1）新莊煤礦的實(shí)踐證明，三維地震勘探資料精細(xì)處理解釋能夠有效提高地震資料的成果驗(yàn)證率。

（2） 采掘資料是分析原三維地震勘探存在問(wèn)題的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行二次精細(xì)處理解釋的前提，因此，在實(shí)際處理解釋過(guò)程中針對(duì)具體問(wèn)題提出有效技術(shù)措施是提高驗(yàn)證準(zhǔn)確率的有效方法。