三維地震勘探技術在內蒙礦區的運用

孫家鵬 翟培合 宋林君

摘 要：三維地震勘探技術是綜合利用多學科而發展起來的勘探技術[1]。是把地震勘探方法擴展到三維空間的新技術。三維地震勘探是由于近十年來多道數字地震儀和大型計算機的廣泛應用，為適應勘探精度不斷提高，工作范圍不斷擴大的迫切要求而逐漸發展起來的一種新的勘探方法。三維地震勘探技術主要勘探結果是為了使探測的結果圖像更加清楚、位置預測更加準確。三維地震勘探技術能為工程地質提供更詳細的地質信息，能夠為礦方更好地進行煤田的勘察。

關鍵詞：三維地震勘探；數據采集；褶曲；數據處理

引言

內蒙古烏審旗地區是鄂爾多斯盆地的重要含煤區，也是近幾年低煤階煤層氣勘探的熱點地區[2]。但該區前期煤層氣鉆探總體效果并不理想，迫切需要認清該區煤層氣富集規律，以便有效開展煤層氣勘探及開發利用。近年來，研究人員通過分析研究天然氣鉆井、煤炭鉆孔及煤巖分析資料以及地震測線解釋，發現該區煤層厚度大、分布廣，具有良好的煤層氣成藏條件。快速準確的勘探處該區域煤層分布、斷層分布對于礦方在該地區以后的建設生產都有極為重要的指導作用。

1 三維地震勘探技術的發展現狀及趨勢

三維地震技術已經被公認為是具有良好地質效果、經濟效益以及20世紀80年代最具標志和成效的地震勘探技術，也被認為是提高地震勘探精度方面的第五次飛躍（前四次分別是20世紀30年代由折射波法向反射波法的轉變、20年代出現的組合與多次覆蓋技術、60年代出現的數字地震儀和地震資料數字處理技術、70年代出現的偏移歸位成像技術）[3]。經過20多年的發展，三維地震技術現在已日趨完善，今后該技術的發展方向主要體現在以下幾個方面：（1）三維資料的連片處理。（2）大面積高密度三維地震勘探。（3）全三維地震勘探技術。（4）三維可視化技術[4]。通過這么多年的發展，現在三維地震勘探技術的運用已經從地質簡單地區向復雜地區轉移，運用方面也越來越多元化。

2 地質概況

勘探區具典型的高原堆積型沙丘地貌特征，地表大部被第四系風積沙所覆蓋，局部有白堊下統地層出露，植被稀疏，為沙漠、半沙漠地區。勘探區所在地區氣候干燥，冬寒夏熱，多風少雨。勘探區氣候屬于干旱、半干旱的大陸性高原氣候。勘探區位于鄂爾多斯臺坳，鄂爾多斯臺坳被認為是中國現存最完整、最穩定的構造單元。據“中國地震烈度區劃圖”劃分，地震烈度為Ⅵ度，地震動峰值加速度為0.05g，屬弱震區。據調查，歷史上從未發生過較大的破壞性地震，區內亦無泥石流、滑坡及塌陷等不良地質災害現象發生。

3 三維地震勘探技術措施

3.1 激發因素

井深：采用推磨鉆成孔。井深南部為6m，中部10m，北部11m。

藥量：2Kg村莊、鉆機、機井等障礙物附近適當減小藥量。

3.2 接收因素

（1）儀器類型：法國sercel公司生產的408UL遙測數字地震儀。

（2）檢波器：35Hz，2串2并，點狀組合（堆放），插直、踩實。

（3）采樣間隔：0.5ms。

（4）記錄長度：1.5s。

（5）前放增益：36db。

3.3 觀測系統類型

本次三維地震觀測系統綜合考慮了勘探區的地質任務、地形地貌、目的層的賦存深度、構造情況，采用10線10炮制束狀觀測系統、測線方向盡量垂直地層走向，觀測系統具有炮檢距分布均勻，方位角分布較寬等特點，有利于速度分析，多次波衰減，靜校正求解。勘探區選用自然頻率為35Hz的檢波器，4個兩串兩并組合接收，檢波器挖坑埋置，有利于壓制面波，道距（△X）為10m，面元邊長選5m（縱向）×10m（橫向），小于理論計算最大面元邊長，有利于提高資料分辨率。本次三維地震勘探的覆蓋次數為30次，有利于提高小構造的解釋的準確性。

3.4 數據處理

資料處理的計算采用DELL 7500處理工作站，處理軟件為法國CGG公司開發的GEOVECTEUR PLUS 4100處理軟件。

3.5 資料整理及精度評定

通過資料處理，最后獲得了CDP網格5m×5m×0.5ms的三維數據體，滿覆蓋面積約為5.52km2， 勘探區按40m×80m網格對時間剖面進行了評級，共抽取時間剖面131條（橫向107條，縱向24條），總長322.07km，其中I類剖面233.91km，占72.63%，II類剖面59.11km，占18.35%；Ⅰ+Ⅱ類剖面占到90.98%，達到了設計的質量要求；Ⅲ類剖面29.05km，占9.02%。

4 地質解釋成果

勘探區內煤層底板形態總體為一個走向N-NE、傾向W-NW的單斜，地層傾角較平緩，約2-4°。

4.1 2-2上煤層底板起伏形態煤層底板標高為+676-+708m

埋深從勘探區南部向北、西北逐漸變深，煤層埋藏最深處位于勘探區東北部，底板標高為+676m，煤層埋藏最淺處位于勘探區東南部K31鉆孔附近，底板標高為+708m。煤層傾角2-4°，西南、北部傾角稍大，其他地方傾角較小。

4.2 3-1煤層底板起伏形態

煤層底板標高為+628-+672m。埋深從勘探區南部向北部逐漸變深，煤層埋藏最深處位于勘探區西北部，底板標高為+628m，煤層埋藏最淺處位于勘探區南部K40和S09鉆孔附近，底板標高為+672m。煤層傾角2-4°，西南、北部傾角稍大，其他地方傾角較小。

4.3 4-1煤層底板起伏形態

煤層底板標高為+590-+638m。埋深從勘探區南部向北部逐漸變深，煤層埋藏最深處位于勘探區東北部，底板標高為+590m，煤層埋藏最淺處位于勘探區南部K40和S09鉆孔附近，底板標高為+638m。煤層傾角2-4°，東南、北部傾角稍大，其他地方傾角較小。

此次三維地震勘探，綜合運用了三維數據體、層拉平切片、多屬性技術及方差體技術，查明了勘探區內的構造。勘探區共解釋褶曲2個，構造復雜程度屬簡單類型。

4.3.1 S1背斜

位于勘探區西北部，軸向N-NW，兩翼不對稱，背斜軸向S仰起，向NW傾伏，傾角2-4°，區內延展長度1600m左右。

4.3.2 W1向斜

位于勘探區東北部，軸向NE-N，兩翼不對稱，向斜軸向SW仰起，向N傾伏，傾角2-4°，區內延展長度2500m左右。

5 結論及存在問題

5.1 結論

此次地震勘探是三維地震勘探方法在此區域的首次應用，取得了良好的效果，由此可以說明三維地震勘探技術在鄂爾多斯烏審旗礦區應用取得了成功，證明出三維地震勘探技術在礦區應用的可行性和重要性。

5.2 存在問題

（1）2-2上和3-1煤層間距小，形成復合波，影響了構造及底板的解釋精度。（2）勘探區的北部沒有已知鉆孔資料，在進行速度標定時參考了南部鉆孔的速度，采用內插的方法進行解釋，因此在時深轉換時可能存在一定誤差，影響了北部煤層底板的解釋精度。

參考文獻

[1]陸基孟.地震勘探原理[M].東營：中國石油大學出版社，1982.

[2]趙靖舟，等.鄂爾多斯盆地準連續型致密砂巖大氣田成藏模式[J].石油學報.

[3]王磊，何偉.煤礦采區三維地震勘探技術的回顧與展望[J].勘查科學技術，2003（6）：61-64.

[4]黃輝，陸利忠，閆鑌，等.三維可視化技術研究[J].信息工程大學學報，2010，11（2）：218-222.

作者簡介：孫家鵬（1987-），男，山東省莒縣人，現山東科技大學碩士研究生，導師翟培合，主要研究方向電法勘探，地震勘探。