高精度地震技術在煤田地質勘探的應用實例

楊 雄

中國石化集團勝利石油管理局物探公司，山東 東營 257086

高精度地震技術為油氣勘探提供可靠的地質成果，在油氣勘探領域是公認的事實[1]。但是，由于煤田許多煤層的單層厚度薄﹑斷點落差很小﹑斷點平面位置要求非常高，所以煤田地質勘探對高精度地震技術提出了更高的要求[2]。因此，應用高精度地震技術服務于煤田勘探，應該講是地震勘探技術深入發展的新課題。

1 孔莊煤礦地表地質概況

孔莊煤礦處在華北盆地南端，沉積地層有第四系﹑下白堊統-上侏羅統﹑二迭系上﹑下統﹑石炭系上﹑中統﹑中奧陶系，由于地層剝蝕較多，形成多個不整合面，最大埋藏深度在1500m～2000m之間。

孔莊煤礦的煤層主要在石炭系上統太原組和二迭系下統山西組。太原組為主要含煤層，共計13層，其中以21號煤層比較穩定，為可采煤層，平均厚度為1.54m，頂板為灰巖，底板為泥巖﹑細砂巖。17號煤層由于受巖漿巖的侵入，大部分變為天然焦或被巖漿巖吞蝕，呈局部可采的不穩定煤層[3]。

山西組含煤層4套，以7﹑8號煤層為主采煤層，埋藏深度為650m～1200m。山西組7號煤層平均厚度為4.3m，較穩定結構簡單。煤層頂板為砂質泥巖或泥巖，底板為泥巖，埋藏深度為500m～1200m。8號煤層平均厚度為3.25m，也較穩定結構簡單。煤層頂板為砂質泥巖或砂泥巖互層，底板為泥巖﹑細砂巖。

二迭系下石盒子組為一陸相含煤建造，僅有2～3層薄煤層，幾乎無可采價值。

本區地質構造較簡單，斷裂發育也較簡單，大于5m的斷層較少，主要以正斷層的小斷層為主，斷層走向呈北東向和北東向。地層做傾角一般在250，局部可達270，呈北東向與北西西向。

2 三維地震勘探地質任務

1）查明探區內7﹑8號煤層≥5m斷層落差﹑性質及產狀，其平面誤差小于20m；

2）解釋落差小于5m的斷層及斷點；

3）查明探區內7﹑8號煤層的賦存狀況及褶曲構造形態，要求煤層埋深誤差小于1.5%；

4）探查并解釋測區巖漿巖﹑陷落度等其它地質構造發育情況；

5）解釋17﹑21號煤層的賦存情況。

3 三維地震勘探野外采集方法

根據地質任務要求及測區內深層地震地質條件，針對本測區斷層落差小﹑煤層厚度薄﹑地層傾角較大及地表條件復雜的特點，通過室內反復認證和采用計算機設計，結合現場的試驗結果，確定本測區的野外采集方法為：

1）觀測系統：四線六炮；覆蓋次數：24次；道距：20m；接收線距：80m；

2）CDP網格：10m×10m；

3）采樣間隔：0.5ms；記錄長度：1.5s；

4）陸上采用AG-3高靈敏度檢波器線性組合；運河﹑魚塘和河流內采用壓電檢波器；

5）采用特種炸藥震源井中激發。

4 三維地震勘探資料處理

孔莊煤礦深部煤層三維地震勘探資料處理主要還是應用了常規三維處理流程進行。為了保證資料處理質量，開展了兩項特殊處理手段：

1）三維道內插技術，把CDP面元由10m×10m細分為5m×5m進行偏移處理；

2）在精細建立偏移速度場的同時，進行了三維一步法偏移。

經過反復進行試驗參數對比，精細地選擇各項數據，使處理質量明顯提高，有效波主頻達到70Hz，目的層反射能量強，連續性好，大小斷點清楚，構造特征明顯，達到和滿足了地質任務要求。

5 主要地質成果

在三維地震資料解釋過程中，采取了“地震地質相互結合，相互校驗”的辦法，充分運用縱橫剖面聯合解釋﹑任意切剖面驗證解釋﹑水平切片參證解釋的辦法。及充分使用三瞬剖面﹑層拉平解釋和地層傾析分法，綜合應用各種資料相互印證的手段，取得了很好效果（圖1）。

圖1 橫向剖面和水平切片聯合解釋褶曲

1）構造形態

（1）整體構造形態

本區構造形態相對簡單，主要表現為一個走向NE﹑傾向NW的單斜構造，地層傾角一般為25°左右，局部達27°。整體構造具有從南向北由陡變緩的趨勢。

（2）局部構造

在地層整體北西傾斜的單斜構造背景上，本區沿13和15勘探線附近形成了2個寬緩的微褶曲構造（圖2）。

2）斷層及斷裂特點：本區斷裂比較發育，近3km2的范圍內共解釋大小斷層75條，主要發育有NE﹑NW向兩組斷層，以NE向斷層為主（近50條），以發育傾向斷層為特征。根據斷層形成規模﹑斷層級別以及斷層可靠程度等，該區落差大于5m的斷層有21條，其中17條斷層落差小于10m。除3條大斷層其延伸長度大于500m外，一般延伸長度在100m～300m之間；其它斷層一般落差小于5m，延伸長度小于100m。

圖2 T7 拉平切片平面圖

3）完成了8號﹑17號﹑21號三層煤的底板構造圖，斷層展布圖。

4）總結了孔莊煤礦深部采區三維地震勘探野外采集總結了一套行之有效的復雜地表條件下的野外施工方法。

5）總結了資料處理在試驗基礎上形成了一套適于煤田勘探的處理流程。

6）充分利用三維地震的特點，提供了多種顯示功能﹑追蹤方式和處理分析手段，使解釋工作靈活多變，豐富多彩，成果更加可靠，構造解釋深度誤差小于1.5%，斷層平面擺動基本控制在20m之內。

6 結論

通過對煤田開展地震勘探工作，對其煤田地質特征的認識，結合實踐中得出的結論，初步取得了以下幾點體會：

1）煤田地質勘探工作總體講落后于油氣勘探，其勘探技術也不及油氣勘探。應用地震勘探技術為煤田地質勘探服務，搞清煤層在地下埋藏的地質結構﹑展布規律﹑斷層的分布特點﹑預測分布范圍﹑煤層厚度變化等，是指導煤田開采及煤田規劃等的極其重要的地質資料；

2）經過實踐證明，地震勘探技術有充分的能力解決好煤田開發過程中的地質技術問題，可以解決好煤田開采過程許多難題，提高煤田開發的能力，搞高煤田開采的技術水平。

[1]趙殿棟，呂公河，等.高精度三維地震采集技術及應用效果[J].石油物探，2001(1).

[2]武喜尊.煤礦采區三維地震勘探技術[J].物探與化探，2004(1).

[3]劉泰生.孔莊煤礦深部采區三維地震勘探報告.內部資料，2004.