地震資料二次處理解釋技術在新莊煤礦的應用研究

蘇振明

0 引言

新莊煤礦早在2010年前就已經實現了三維地震勘探全覆蓋，采掘資料顯示，三維地震勘探成果為煤礦工作面的布置及安全生產提供了較可靠的地質成果。但采掘資料顯示：原三維地震勘探成果存在落差小于5m 的斷層沒有顯示或顯示不清、落差大于5m 的斷層甚至落差10m 以上斷層的解釋出現偏差、煤層底板標高絕對誤差大于20m 的現象，給煤礦的高效生產帶來了困擾。為提高三維地震資料的利用率、有效提高煤層的回采率、減少因斷層保護煤柱留置過多而造成的原煤損失、避免因斷層預報不清楚帶來的安全隱患，新莊煤礦決定對深部區域的三維地震資料進行二次精細處理解釋。

1 探采對比分析

圖1 巷道揭露的大斷層（紅色為地震解釋斷層，藍色為巷道揭露斷層）

新莊煤礦深部采區于2008年4月完成了三維地震勘探工作，2015年，新莊煤礦后續工作面已經進入到該區，采區南部布置了三個工作面（圖1），近南北走向的三條巖巷已經開拓至井田邊界，走向NWW 方向的三條巖巷也已經開拓至井田東西邊界附近。巷道資料揭露了6 條大斷層的部分斷點，其中4 條斷層揭露的斷點的落差大小和斷點位置與原三維地震資料解釋基本一致。而另外2 條斷層的斷點與原三維地震資料解釋的斷點平面位置最大誤差為40m。機巷或工作面內揭露的沒有解釋的斷層共計有17 條，最大落差10m,最小落差1m。揭露的煤層底板標高與地震資料解釋的煤層底板標高誤差多數控制在1.5%范圍之內，大于1.5%的部分基本位于遠離鉆孔區域及煤層底板存在小起伏的區域。總體上，解釋的與實際揭露的結果存在較大差異，分析原因，原三維地震勘探存在以下問題：

（1）地震資料品質較差（Ⅲ類剖面）區域基本位于大型障礙物下，這些地段炮點分布極不均勻。

（2）地震資料解釋手段較單一，主要依靠地震時間剖面來完成斷層的解釋。

從探采對比分析情況看，原三維地震勘探成果存在以下問題：

（1）落差大于3m 的斷層解釋有遺漏。

（2）遠離鉆孔區域的底板標高誤差較大。

2 精細處理、解釋的技術措施

根據存在問題，在精細處理、解釋措施中采取以下措施：

（1） 細致的原始資料整理分析工作及精細的空間屬性定義。

（2）提高地震資料的信噪比與分辨率，進而提高小斷層的識別率。

圖2 疊后與疊前偏移剖面對比圖

圖3 屬性解釋平面圖

（3）進行多次速度分析，建立精度較高的三維疊前時間偏移速度場。

（4） 分利用揭露資料，分析小斷層在地震時間剖面、地震屬性切片上的反映特征，建立小斷層的區域識別依據。

（5）逐線進行解釋，解釋過程中盡量采用自動追蹤功能。

3 精細處理關鍵技術

針對原始資料特點，本次三維地震資料處理主要采用了三維地表一致性振幅補償、三維地表一致性反褶積、KIRCHOFF 三維疊前時間偏移等模塊，偏移后又采用了優勢頻率反褶積進行了頻率補償。在保證信噪比的前提下最大限度地提高地震資料的分辨率，使各煤層有效波主頻范圍達到55 ～75Hz，成果剖面質量有了較大提高，主要表現在以下幾個方面。

（1）去噪方法、參數選取適當。疊前采用高通濾波使得面波得到較好壓制，疊后又采用隨機噪音衰減，提高了剖面的信噪比，成果剖面上反射波組突出、能量強、同相軸品質及連續性好。

（2）疊前采用了地表一致性反褶積技術，疊后又進行了反Q 濾波頻率補償，使剖面低頻干擾得到較好壓制，高頻信號得到補償，頻帶得到展寬。處理的剖面分辨率高，層次清楚，使各煤層都能達到最佳成像效果。

（3）采用疊前時間偏移精細處理方法，保證了三維偏移的準確歸位，斷層及各種地質現象明顯，大斷層清楚，角度不整合關系明確，細小地質異常成像清晰,獲得了較好的三維偏移效果。

4 精細解釋關鍵技術

在地震數據解釋過程中，除主要應用常規垂直地震時間剖面、水平時間切片進行層位、斷層及陷落柱的解釋，以及應用振幅數據進行煤層厚度變化趨勢解釋外。還利用地震屬性對解釋區的構造及其他地質異常體進行了解釋（圖3）。

由于三維數據體已完成了三維空間歸位，因此每個鉆孔處（巷道揭露點）的時間值就相當于在井口激發，地震波沿鉛垂方向下傳至目的層而后又反射至井口的時間。對于鉆孔較多且分布比較均勻、新生界厚度較小的三維地震解釋區，利用鉆孔處的目的層鉛垂深度除以鉆孔處目的層的反射時間值的一半，就可以計算出各個鉆孔處目的層的平均速度。

5 精細解釋成果與驗證情況

5.1 精細解釋成果

本次三維地震勘探解釋共組合斷層92 條。與原解釋相比，基本一致的斷層9 條，修正的斷層20 條，否定斷層5 條，新解釋斷層63 條。新解釋斷層中，其中落差大于5m 的斷層7 條，落差大于等于3m 小于5m 的斷層40 條，落差小于3m 的斷層16 條。

5.2 驗證情況

（1）26051 風巷靠近DF30 正斷層掘進，原三維地震解釋的DF30 正斷層正好在26051 風巷內，根據剛做的三維地震精細解釋資料DF30 正斷層整體向東偏移20 米，根據施工現場探測和揭露情況基本和新物探結果吻合。

（2） 本次新解釋出的DF222、DF 221 正斷層原三維地震勘探沒有，在26051 風巷巷道施工中已經揭露斷層位置和產狀和新解釋結果基本吻合。

6 結論

（1）新莊煤礦的實踐證明，三維地震勘探資料精細處理解釋能夠有效提高地震資料的成果驗證率。

（2） 采掘資料是分析原三維地震勘探存在問題的基礎，也是進行二次精細處理解釋的前提，因此，在實際處理解釋過程中針對具體問題提出有效技術措施是提高驗證準確率的有效方法。