屯蘭礦南五采區(qū)三維地震資料二次處理與解釋

程丑小

（西山煤電 屯蘭礦，山西 太原 030206）

1 概 況

隨著礦井建設(shè)的推進(jìn)，屯蘭礦南五采區(qū)勘探范圍內(nèi)已經(jīng)采完12501 工作面、12503 工作面和12505 工作面。屯蘭礦南五采區(qū)三維地震資料解釋的地質(zhì)構(gòu)造逐漸被井下巷道所揭露，從探采對比情況來看，原三維地震勘探地質(zhì)構(gòu)造吻合度不高，解釋結(jié)果難以滿足礦井建設(shè)的需求。從屯蘭礦三維地震勘探區(qū)的狀況來看，采用三維地震二次重新處理與解釋來提高地質(zhì)構(gòu)造精度，是一條經(jīng)濟(jì)高效的途徑，區(qū)內(nèi)已有部分區(qū)域布設(shè)了巷道或已進(jìn)行了采掘，結(jié)合開采揭露的地質(zhì)構(gòu)造，通過二次處理與解釋，可驗(yàn)證重新處理解釋的正確性。

2 技術(shù)目標(biāo)及內(nèi)容

（1） 三維地震資料高分辨率處理。針對以往三維地震資料處理中存在的問題，在疊前基礎(chǔ)資料處理方面，重點(diǎn)研究疊前去噪、區(qū)域去面波、地表一致性振幅補(bǔ)償、分頻迭代剩余靜校正、反褶積加頻譜整形濾波和密點(diǎn)速度分析等環(huán)節(jié)，提高資料的處理精度和分辨率。在獲得高質(zhì)量疊前數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用疊前時間偏移關(guān)鍵技術(shù)，提高小斷層成像清晰度。

（2） 三維地震資料地震多屬性構(gòu)造解釋。開展全三維地震資料解釋，利用三維可視化技術(shù)對數(shù)據(jù)體進(jìn)行多視角空間立體追蹤，然后結(jié)合各種切片和各種地震剖面進(jìn)行層位和斷層解釋，最后獲得小斷層、小褶曲、煤層變薄帶和沖刷帶等地質(zhì)解釋成果。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究地震多屬性解釋方法，如方差體、曲率和相干體等多屬性解釋技術(shù)，提高地震資料解釋的精度。

（3） 克里金方法煤層厚度預(yù)測?？死锝鸱ㄗ鳛榈刭|(zhì)統(tǒng)計學(xué)中的經(jīng)典插值方法，是一種無偏、最優(yōu)的插值方法。地震資料在橫向上具有良好的連續(xù)性，并與鉆井?dāng)?shù)據(jù)存在一定的相關(guān)關(guān)系。根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計分析，找出與煤層厚度相關(guān)系數(shù)最高的地震屬性，建立地震屬性與煤層厚度之間的關(guān)系，利用協(xié)克里金法，預(yù)測遠(yuǎn)離鉆孔位置的煤層厚度，得到研究區(qū)的煤層厚度分布。

3 處理任務(wù)

整個工區(qū)分為精細(xì)勘探區(qū)和常規(guī)勘探區(qū)，工區(qū)邊界及位置如圖1 所示。精細(xì)勘探區(qū)施工面積為2.03 km2，控制面積1 km2；常規(guī)勘探區(qū)施工面積為3.34 km2，控制面積2 km2。此次地震資料處理的任務(wù)是完成該工區(qū)精細(xì)勘探區(qū)和常規(guī)勘探區(qū)內(nèi)黑框面積2 km2的疊前時間偏移處理工作。

圖1 工區(qū)處理范圍Fig.1 Processing range of working area

（1） 針對部分炮點(diǎn)實(shí)際位置與觀測記錄存在一定偏差的問題，根據(jù)位置幾何關(guān)系，提出了觀測系統(tǒng)的炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)校正方法，對后續(xù)提高局部資料信噪比有一定幫助。針對山地研究區(qū)野外靜校正問題，采用層析靜校正，準(zhǔn)確的計算低速帶模型，求取精確的野外靜校正量。針對研究區(qū)內(nèi)噪聲的特征，提出了十字排列組合FK 濾波的方法，對這些噪聲進(jìn)行有效的壓制。針對疊后偏移具有水平層狀介質(zhì)假設(shè)，而研究區(qū)煤層為起伏形態(tài)，提出克希霍夫積分偏移算法，對研究區(qū)的煤層底板及隱伏小構(gòu)造進(jìn)行了成像，使反射波較好的歸位，剖面構(gòu)造形態(tài)清楚，斷點(diǎn)、斷塊清晰。

（2） 常規(guī)的斷層解釋通過觀察地震剖面上振幅、相位和時差等特征識別斷層，由于小斷層在時間剖面上的變化微小，難以肉眼識別，解釋結(jié)果受到解釋人員主觀因素影響較大。支持向量機(jī)是一種新型的模式分類方法，在解決小樣本、非線性及高維模式識別中表現(xiàn)出特有優(yōu)勢,具有優(yōu)良的泛化能力并且對解決分類問題和回歸問題具有魯棒性。采用了基于支持向量機(jī)(SVM)算法的斷層自動識別方法。通過相關(guān)性分析和聚類分析評估屬性，確定4種互相關(guān)性低的地震屬性。利用通過鉆井地震勘探采集、處理得到的地震屬性和斷層信息共2 800 組數(shù)據(jù)，選取2 400 組作為訓(xùn)練樣本，構(gòu)造SVM 斷層識別模型；400 組數(shù)據(jù)作為測試樣本，進(jìn)行斷層識別，識別正確率達(dá)到96.75%，將斷層識別模型用于整個目的工區(qū)的預(yù)測。利用地震屬性建立的SVM 斷層自動識別模型，能夠有效識別小斷層，降低了人為主觀因素的影響，縮短了解釋周期。

4 處理成果

4.1 煤層厚度預(yù)測

煤層厚度求取是基于煤層厚度與地震屬性之間所具有的相關(guān)關(guān)系來進(jìn)行的。根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計分析，找出與煤層厚度相關(guān)系數(shù)最高的地震屬性，建立地震屬性與煤層厚度之間的關(guān)系，利用協(xié)克里金法，預(yù)測遠(yuǎn)離鉆孔位置的煤層厚度，得到全勘探區(qū)內(nèi)的煤層厚度分布。

對煤層層位地震屬性進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)均方根振幅與煤層厚度的相關(guān)性較好，因此，選擇各解釋煤層的均方根振幅屬性（圖2），結(jié)合鉆孔煤層厚度，進(jìn)行全區(qū)煤層厚度的預(yù)測，如圖3 所示。

圖2 2 號煤層均方根振幅切片F(xiàn)ig.2 RMS amplitude slice of No.2 coal seam

圖3 2 號煤層煤層厚度Fig.3 Thickness of No.2 coal seam

4.2 2 號煤層起伏形態(tài)

從煤底板等值線圖（圖4） 中可以看出，2 號煤標(biāo)高為610—720 m，最低處位于勘探區(qū)南角，標(biāo)高為610 m；最高處位于勘探區(qū)北角和東角，標(biāo)高為720 m。從西向東，勘探區(qū)依次發(fā)育有ZZ1 背斜、東大嶺向斜、ZZ2 背斜和ZZ2 向斜。

圖4 2 號煤底板等高線圖Fig.4 Contour diagram of No.2 coal seam floor

ZZ1 背斜：由勘探區(qū)北部延伸至勘探區(qū)南部，北高南低，其軸部貫穿全區(qū)，呈弧形展布，區(qū)內(nèi)走向由北向南為北北東- 近南向，區(qū)內(nèi)延伸長度為912 m，兩翼不對稱。

東大嶺向斜：由勘探區(qū)東北部延伸至勘探區(qū)南部，北高南低，其軸部貫穿全區(qū)，呈弧形展布，區(qū)內(nèi)走向由北向南為北東- 南南東向，區(qū)內(nèi)延伸長度為1 752 m，兩翼不對稱，地層傾角4°～10°。

ZZ2 背斜：由勘探區(qū)東部延伸至勘探區(qū)中部，東高中低，其軸部呈弧形展布，區(qū)內(nèi)走向?yàn)楸睎|向，區(qū)內(nèi)延伸長度為642 m，兩翼不對稱。

ZZ2 向斜：由勘探區(qū)東部延伸至勘探區(qū)南部，東高南低，其軸部呈弧形展布，區(qū)內(nèi)走向?yàn)楸北睎|向，區(qū)內(nèi)延伸長度為1 065 m，兩翼不對稱。

4.3 2 號煤層斷層與陷落柱

2 號煤層斷層分布如圖5 所示?？碧絽^(qū)內(nèi)共解釋斷層34 條，皆為正斷層，斷層以北東向走向?yàn)橹?。斷層采用自西向東、自南向北的命名原則編為DF1～DF34。其中，落差5～10 m（包括10 m） 的斷層3 條，落差3～5 m（包括5 m） 的斷層5 條，落差小于等于3 m 的斷層26 條。參與評級的斷層34 條，可靠斷層10 條，較可靠斷層24 條，從三維數(shù)據(jù)體上，未發(fā)現(xiàn)陷落柱。

圖5 2 號煤層斷層分布Fig.5 Fault distribution of No.2 coal seam

4.4 2 號煤層構(gòu)造對比

圖6 為2 號煤層重新處理解釋前后構(gòu)造對比，此次在勘探區(qū)內(nèi)共解釋斷層34 條，均為正斷層；以北東向?yàn)橹鳎S地震報告解釋斷層19 條，走向以北西向?yàn)橹鳎渲袃H有2 條斷層與本次解釋結(jié)果相吻合，即DF9、DF10 和DF36 斷層。

原三維地震報告解釋陷落柱5 個，而此次解釋未發(fā)現(xiàn)陷落柱。

5 結(jié) 語

通過此次研究，建立了一套適合山西焦煤西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)的三維地震資料疊前偏移處理與解釋的流程與方法，處理中采用了高精度靜校正和疊前時間偏移等方法，提高了小斷層和小褶曲等小構(gòu)造的成像質(zhì)量。