三維地震勘探技術在新疆煤田勘查中的應用研究

摘 要：三維地震勘探作為我國西部煤田勘探的重要技術方法[1]，為現代資源勘探提供了技術保障。文章通過闡述三維地震勘探基本原理并結合實際礦區的地震地質條件，分析了三維地震勘探技術的施工方法及資料處理過程，利用處理后的勘探資料，對褶曲、斷層、煤層厚度做了詳細的解釋。

關鍵詞：三維地震勘探技術；煤層；觀測系統；資料解釋

引言

運用三維地震勘探技術，能夠有效的解決煤田勘探中：褶曲、斷層、陷落柱、煤層變化等地質現象[2]。三維地震勘探概念是在1970年由地球物理學家沃爾頓提出，經過四十多年的發展，三維地震勘探技術已經形成包括野外資料采集、室內資料處理和成果解釋的一整套技術體系。

1 三維地震勘探的原理

地震勘探一般是通過炸藥或者可控震源來形成地震波，在地震波向下傳播的過程中，因為不同地層巖性差異，導致波阻抗不同，從而在界面處產生不同的反射和折射，在地面上用專門的采集裝置接收，從而記錄下了地下反射波的信息。上述講述的是地震勘探的基本原理，我們通常對二維地震勘探反射波法比較熟悉，其實三維地震勘探和二維地震勘探在基本原理和實用技術方面有很多相似之處[3]。

2 地震地質條件

勘探區位于新疆西部的準噶爾盆地東部北緣地帶，表層地震地質條件較差，地貌為呈北西-南東向多垅沙漠，沙垅相對高差5～15m，對野外施工造成了一定的困難。勘探區淺層被第四紀、新近紀地層大面積覆蓋，且新近紀地層與下伏地層呈角度不整合接觸，有良好的波阻抗界面，能夠產生能量較強的反射波。中、深層地震地質條件較好[4]，煤層賦存條件較好，構造簡單，地層傾角較平緩，煤層頂底板巖性、巖相組合特征清楚，物性特征突出，以致形成較強反射波。

3 三維地震勘探的技術要求

3.1 觀測系統

設計的三維觀測系統是否合理會直接影響勘探效果和精度，根據勘探區的地震地質條件和實驗資料分析，選擇如下觀測系統（圖1）。

排列方式：束狀8線10炮制，中點發炮；接收道數：8×48=384道；接收線距：40m；接收道距：20m；接收炮距：80m；縱向偏移距：20m+20m；最小非縱距：10m；最大非縱距：310m；排列長度：480m+480m；最大炮檢距：571.4m；CDP網格：10m（橫向）×10m（縱向）；覆蓋次數：6次（縱向）×4次（橫向）。

3.2 施工方法

激發條件：單井6m井深，1.0kgTNT高速成型炸藥填土悶孔激發；成孔設備：戈壁鉆機；接收方式：采用4個100Hz檢波器2串2并組合接收，檢波器挖坑用土埋置且引線掩埋60cm以上；儀器型號：408UL多道遙測數字地震儀；記錄長度：1.5s；記錄格式：SEG-Y；采樣間隔：0.5ms；接收道數：384道；儀器頻帶：全頻帶接收。

4 資料處理與解釋

4.1 資料處理

主要處理的參數：帶通最小相位、零相位濾波：（20/30～140/150Hz）；地表一致性預測反褶積：預測步長8ms；時窗0～1000ms，因子長度100ms；疊后濾波：（20/30～120/130Hz）；初至折射靜校正參數：水平基準面+650m；低速帶速度600m/s；替代速度2100m/s。

采取的主要措施包括：建立空間屬性、道編輯、疊前單炮凈化、靜校正、反褶積、精細的NMO、DMO速度譜分析、剩余靜校正、三維偏移等一系列處理。

4.2 資料解釋

資料解釋依據的是處理后得到的三維偏移數據體，具體解釋方法以垂直時間剖面為主。

4.2.1 褶曲解釋

經過三維空間偏移校正后的三維地震資料，速度變化平穩的情況下，其經過時深轉換后，地震數據由時間域可變為空間域，此技術使得偏移剖面更加接近真實構造形態。本勘探區地層基本為一軸向北西-南東的寬緩背斜形態，局部發育著次一級褶曲。褶曲形態可通過時間剖面得到直觀的解釋（圖2）。

4.2.2 斷層解釋

在地震資料解釋中斷層解釋占據著十分重要的地位。三維地震勘探對于斷層解釋有其獨特的優點，它以三維地震數據體為基礎，利用的最主要的技術手段是地震相干技術[5]，利用其對斷層非常敏感的特性，可利用Landmark 解釋系統在相干體上直接解釋斷層。

4.2.3 煤層厚度解釋

煤層厚度可根據煤層頂、底板反射波時差以及反射波振幅等動力學參數解釋煤層厚度，每層厚度的變化，直接影響著反射波的能量強弱以及信噪比的高低。

本勘探區B3煤層較厚，根據煤層頂、底板反射波時差（圖3）與鉆孔揭露煤層厚度制作δh/δs轉換曲線（圖4）解釋厚煤層區煤層厚度。

5 結束語

本次三維地震勘探是在本礦區的首次應用，通過實例證明，三維地震勘探技術能夠很好的實現煤田勘探的任務且獲得的時間剖面信噪比、分辨率較高，豐富的三維資料信息為解釋工作奠定了可靠基礎。

參考文獻

[1]印興耀，等.地震技術新進展[M].中國石油大學出版社，2006：76-79.

[2]楊德義.煤礦三維地震勘探技術發展趨勢[J].中國煤炭地質，2011：42-55.

[3]劉明.三維地震勘探技術的應用分析[J]中國新技術新產品，2010：1-2.

[4]張秀紅.深層三維地震勘探數據采集技術[J].石油地球物理勘探，2003：358-365.

[5]付雷，等.相干體技術在三維地震資料中的應用[J].世界地質，2000：279-281.

作者簡介：張建彬（1991-），男，山東省濰坊人，現山東科技大學碩士研究生，主要研究方向：地震勘探。

導師：林年添。