二維地震勘探在甘肅省公婆泉勘查區的應用及問題

■王萬邦

（甘肅煤田地質局一四九隊物探院 甘肅 蘭州730000）

二維地震勘探在甘肅省公婆泉勘查區的應用及問題

■王萬邦

（甘肅煤田地質局一四九隊物探院 甘肅 蘭州730000）

公婆泉勘查區地震地質條件復雜，我們采用小道距，小排列的方法進行了野外數據采集，經地震資料處理獲得了信噪比較高的時間剖面，資料解釋時，除采用人工合成地震記錄實現波組屬性確定外，還緊密結合煤田地質基礎理論及鉆孔揭露成果，取得了一些成果，但還有幾個問題。

地震勘探技術地震資料幾個問題

1 概況

甘肅省公婆泉勘查區屬北山構造帶，勘查區聚煤坳陷為沉降幅度小的波狀坳陷,軸向北北東，東陡西緩。基底為中志留統或巖漿巖，之上沉積了白堊系老樹窩群、新近系及第四系，白堊系老樹窩群為含煤地層，含2層（組）可采煤層，其中煤1層（組）屬大部可采的較穩定煤層；煤2層（組）屬較穩定的局部可采煤層。可采煤層總厚1.50m（603號孔）～22.45m（K702號孔），平均厚度10.09m。整體而論勘查區含煤性沿東西方向西部較好，東部變差，南北方向中部較好，兩頭變差。煤層間距變化較大，分叉合并現象較多，給煤層對比及地震資料解釋帶來一定困難，我們采用3個煤層組和基底與地震時間剖面4組能量較強的反射波相對應的方法進行煤層對比，取得了一些成果。

2 地震地質條件

2.1 表層、淺層

勘查區為戈壁地貌，地形平緩，第四系分布廣泛，巖性主要為厚度0～6米的松散砂礫石、礫石、亞砂土層(速度300～800m/s)，潛水位深，春秋兩季為風季。薄厚不一的松散層對地震波的激發和接收都有很大影響，也給機械成孔和檢波器的埋置帶來較大的困難，淺層地震地質條件較差。

2.2 深層

本區新生界地層很薄或缺失，對地震波下傳能量影響很小。煤層埋深大多在100～200米、層數多、間距較小、橫向變化大，某些地段距基底較近，煤層和基底可能形成復合反射波，難于區分，深層地震地質條件一般。

3 野外施工參數

3.1 激發參數

單井激發，井深8～12m，藥量1Kg。震源為瞬發電雷管及地震專用震源藥柱。

3.2 接收參數

自然頻率60HZ檢波器5個串聯，縱向線性組合，組內距5m,組合基距20m，挖坑或用臉盆遮罩安置。

3.3 觀測系統

96道接收，道距5m，炮點距10m，偏移距20m，中點激發，24次疊加的觀測系統。

4 資料處理

我們有針對性的制定處理流程并選擇合適的處理參數，做好每一個處理環節的質量，以高分辨率、高信噪比和高保真度為遵旨，確保成果質量，著重強調了：

（1）靜較正

靜校正是陸地地震資料需要解決的問題，勘查區雖地形平坦，但目的層較淺，低速帶厚度相對變化大，對靜校正量表現較為敏感，所以靜校正仍然是本次資料處理的重點。

（2）注重疊前單炮記錄凈化，在反褶積處理之前盡量將面波等各種干擾波濾除。

（3）為有效提高地震資料的分辨率，應選擇多道統計反褶積方法來歸一化地震子波，改善不同記錄道之間波形特征不一致、能量差異過大的現象。

（4）精確速度分析與多次迭代求取剩余靜校正量

處理過程中充分利用各種資料做好速度分析工作，確保最終剖面上波組特征明顯、地質現象清楚、斷層斷點歸位合理、斷面清晰。

5 資料解釋方法

5.1 波組屬性的確定

波組屬性的確定是地震資料解釋的基礎，一般采用鉆孔聲速測井資料制做人工合成地震記錄與時間剖面相匹配的方法，由于受本區煤層層數多、間距小、距基底近、頂底板巖性不穩定等因素的影響，對比解釋與地質煤層對比結果往往不一致，這是因為地震反射波為幾組靠得較近的地層反射波綜合作用的結果，與地質層位并不是完全一一對應的關系。有鑒于此，我們用二維地震時間剖面結合地質基礎理論將煤層分為3個煤層組，煤1層組、煤2層組、煤3層組分別與T1波組、T2波組、T3波組相對應,基底對應TS波組。

5.2 初步成果

在確定了波組的地質屬性后，應用GeoFrame軟件對TS波組和T1波組進行了追蹤解釋，形成初步成果，然后與地質人員進行充分討論、交流，盡量用煤田地質理論解釋地震資料，隨后按地震資料解釋方法進行精細解釋，形成最終成果。

6 地質成果

6.1 斷層

斷層解釋依據地質力學、成煤規律、鉆孔資料與時間剖面相結合的方法。由于該區反射波為煤層（組）形成的復合波，它是以同一煤層（組）內最厚的煤層為主形成的，由于煤層（組）內厚煤層經常變換，隨著間距不同，層數的增減，在時間剖面上同一煤層組強相位有不同的表現方式：當煤層厚度大于1m、間距大于λ/4時，時間剖面上表現為多個強相位，厚煤層轉換時時間剖面甚至斷開，當煤層間距小于λ/4時，反射波層位減少，常形成復波或強相位扭曲，可能誤認為斷層。

該區大多斷層為成煤后期或同沉積斷層，大多斷開煤層，也有斷開基底的，如果幾個反射波組被斷開或一個同相軸斷開，其余波組發生形變，則認為有斷裂。同沉積斷層造成煤層厚度或層數發生變化，時間剖面則表現為同相軸扭動、斷開，反射波能量減弱直至消失，煤層反射波與基底反射波時差逐漸變小直至超覆尖滅。成煤后期斷層除斷開煤層外，煤層層數一般不發生變化，基底或斷開或發生形變，當我們用層拉平方法解釋時，上覆地層發生形變，基底斷開。用這種方法解釋的斷層可靠程度較高，但有可能漏掉小斷層。據此全區共組合斷層4條，為可靠斷層，其中新發現斷層3條，否定斷層1條。

6.2 無煤區

本區無煤區有基底高于沉積基準面和河流沖刷形成兩種情況，解釋過程中除依據地震時間剖面煤層反射波振幅由強逐漸變弱、波組減少或向上超覆尖滅于基底反射波為特征，并參考鉆孔煤層頂、底板巖性進行。

6.2.1 沖刷

本區為一基本封閉的小型低盆緣閉流盆地，含煤建造具有山間谷地的典型特征，如辮狀和曲流河對煤層沖刷形成條帶狀薄煤或無煤帶。地質上表現為煤層頂板為礫巖，或基底之上直接為礫巖。地震時間剖面則表現為煤層反射波組強相位振幅、數目突然減小或消失，沖刷帶兩側時間剖面同相軸沒有時差，如勘查區中部。勘查區東部則為較大河流沖刷，形成煤層天然邊界。

6.2.2 零點邊界

零點邊界是煤層逐漸變薄直到消失的空間位置。該區主要為基底隆起造成沉積環境差異形成，另外還有同沉積構造的影響。時間剖面上則表現為煤層反射波組能量逐漸減弱直至上超于基底之上而消失，同時伴隨著基底反射波的隆起。

7 存在問題

盡管地震時間剖面信噪比較高，有效波能量強，但分辨率低。影響分辨率的主要為野外施工方法的精細程度；同時資料處理方法及解釋方法對地震成果也有一定影響，下面分別進行分析。

7.1 野外施工精細程度

7.1.1 檢波器安置方法

本區氣候干旱，地表水分蒸發形成一層厚約10cm的硬層，硬層之下為很松散的沙礫石層，厚度0～6m，如果檢波器安置在這樣的硬上，信號的衰減可想而知；如果將硬層敲碎，再挖坑安置檢波器，工作的難度及工作量可想而知。為了解決此問題，我們要求鉆機車打孔時沿測線行進，鉆機車20多噸的重量破壞了地表硬層，我們沿車轍挖坑安置檢波器。但從原始資料及處理結果分析，效果并不理想，尤其是有效波的頻譜很低—約30HZ左右，可能影響了分辯率。

7.1.2 本次激發井深8～12m，穿透了松散層，但還有部分單炮頻譜低、甚至面波等低頻干擾嚴重，可能是炮孔填塞不好所至

7.2 資料處理

7.2.1 野外資料（原始單炮方面，能量、頻譜）

原始單炮能量較強，反射波較發育，但是頻譜較窄，綜合而論野外數據采集質量較高。

7.2.2 靜校正采用綠山軟件進行，可能過份相信軟件的功能，并沒有對原始單炮進行詳細分析，逐炮拾取，建立精確的近地表模型，因此有部分地段時間剖面與鉆孔揭露不相符，這可能是靜校正不恰當造成

7.2.3 地震子波選取

時間剖面有效波頻譜偏低（約30Hz左右），雖然連續性較好，但影響了分辨率，這可能主要與本區物性有關，但與子波的選擇也有相當大的關系，盡管資料處理中提及了采用多道統計反褶積的方法獲得子波，可能還是不夠精細。

7.2.4 速度分析

本區目的層淺（小于200米），速度采用一般動校正的方法，精度不是很高，但基本能滿足需要。

7.3 解釋方法

本區基底反射波能量最強，煤層組次之，解釋時首先追蹤了基底波，然后用地質沉積旋回的方法解釋了三個波組對應三個煤層組，也為地質人員所接受；但是波組分叉現象較多，考慮到本區煤層多、厚煤層時有轉換等煤層發育規律的影響，如果僅煤層波發生分叉而基底波和上覆地層波并沒有錯斷時，并沒有解釋為斷層，但有可能漏掉小斷層。

人工合成記錄：

我們采用的人工合成地震記錄為一維的——地震子波與反射系數的褶積，只考慮了單一地層反射波，并沒有考慮多個地層反射相互影響，也沒有做相關分析，只是定性分析反身射波的有無，在本區煤層橫向變化大，層數多的情況下，不能完全依靠人工合成記錄確定反射波的地質屬性，還應參考地質及鉆孔揭露資料綜合研究。

8 結論

公婆泉勘查區構造復雜程度中等，煤層具有層數多、間距小、橫向變化大等特點，煤層對比難度大，二維地震勘探取得了一定的成果，但是在精細化解釋方面還有一些問題，這些問題有的是施工不夠精細造成的，有的是二維地震勘探方法本身造成的（如空間歸位不合理，動校正拉伸等也能造成波的不連續）。建議在三維地震施工階段加強野外施工的精細程度，資料處理時加強研究，資料解釋時從物探和地質兩個方面進行綜合研究，力爭為礦井設計及開發提供參考。

[1]陸基孟地震勘探原理與方法石油大學出版社2006

[3]牟永光地震勘探資料處理方法北京.石油大學出版社1980

[4]韓德慶，楊起中國煤田地質（下冊） [M]北京.煤炭工業出版社1980

[5]甘肅煤田地質局一四九隊，甘肅省公婆泉勘查區地震勘探報告

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-127-2