淮北某礦復雜構造煤層精細處理實踐*

智 敏，朱建剛

(中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

0 引言

近年來，隨著電子技術、計算機技術的高速發展，地震勘探的儀器裝備、處理軟件升級換代的速度明顯加快，地震資料采集、處理與解釋的一體化趨勢得到加強。老資料的重新處理解釋，既可以減少投資，又可以更好指導生產的新辦法[1]。

QN煤礦位于安徽省宿州市埇橋區祁縣鎮境內，地處淮北平原，地形平坦，全區被第四系的松散沖積層覆蓋。首期在2005年對進行過三維地震勘探，2006年底完成整個項目任務。在生產過程中發現物探成果與實際情況有些出入，為了進一步確定主采煤層的構造發育情況，決定對老資料進行重新處理、解釋，重點解決主采煤層底板標高、煤厚、構造等問題，為后續煤層工作面的設計提供依據。

1 原始地震資料及難點分析

1.1 原始地震資料

本區地處淮北平原，地形平坦，地面標高一般為+19.5～+21 m。潛水面一般在地表下2～4 m間。激發層位以粘土、砂質粘土為主，激發條件較好。全區為第四系的松散沖積層所覆蓋，在松散層的含隔水層之間，能形成多個反射波。從測區煤層情況分析，區內主要煤層與圍巖密度和速度差異較大，波阻抗差異明顯，是產生地震反射波的良好條件。區內地層總體為一單斜構造。主要煤層厚且較穩定，因此，深層地震地質條件較好。

1.2 難點分析

所選資料：本次三維地震資料精細解釋探采對比分析所用資料為巷道掘進資料、鉆孔資料以及2006年一期成果所用數據體和相關成果資料。

技術難點：分析認為，原三維地震勘探成果可能存在的問題及面臨的技術難點有以下3個方面。①資料處理過程中，因野外變觀現象較多，部分位置有丟炮，錯炮較多，靜校正工作存在不足，造成部分數據品質降低，如部分地段的反射波中斷的現象；②原數據體在整體上面貌較好，但是在部分斷點位置與實際揭露有所偏差。已施工的巷道中主采煤層的底板起伏形態與揭露的基本吻合，但在測區東南部解釋的斷層與揭露斷點的位置有所偏差，或者是有未揭露的斷層。通過對原三維地震數據解釋的分析，局部層位和斷面閉合不是很好，進而影響煤層底板標高有所出入和斷層位置不精準等問題；③原始單炮記錄中的信噪比較低，且目的層形態較復雜，部分地區露頭不整合處效果不理想，因此如何去噪，并更好地呈現目的層形態是本次精細處理關鍵之一。

2 三維地震資料精細處理

2.1 處理措施及流程

處理措施：根據探采對比的結果，依據原三維地震勘探存在的不足，本次精細處理采用了如下措施。①對資料進行重新校正，解決好炮檢點重新定位問題；②合適的疊前去噪，并精選速度，確保資料準確成像；③充分與解釋人員結合，選擇合適的偏移速度，并采用疊前時間偏移技術，提供優質成果，以滿足地質解釋需要。

處理流程：處理流程如圖1所示。

2.2 三維數據體空間屬性定義

準確建立炮、檢點空間屬性是提高處理質量的必要條件，是一切處理工作的基礎，不正確的空間屬性會導致地質構造假象。在野外施工過程中，由于各種原因部分炮、檢點偏離了原來的設計位置，雖然施工人員及時做了較詳細的記錄，但正確與否還需要在資料處理時進一步檢查。本次處理利用炮檢曲線關系，加觀后的數據，其炮檢曲線應與單炮初至一致，如發生錯位說明其炮、檢關系不正確，要反復調整，直到正確為止[2]，如圖2所示。完成第1步檢查后，繪制炮、檢點位置圖和覆蓋次數圖，如圖3、4所示，與原始設計進行對比發現異常區(原設計覆蓋次數為24次，檢查后的數據覆蓋次數為20～30次左右，部分異常區為變炮點引起的覆蓋次數異常，與炮點變化情況相符)，隨后進一步檢查空間屬性。

圖3 炮點位置示意

圖2 數據糾偏示意

2.3 自適應疊前去噪

噪聲分類：地震勘探所采集到的數據中包含有各類噪聲和有效信號。噪聲大體可以歸納為2類：隨機噪聲和相干噪聲。相干噪聲包括線性干擾、交混回響和多次波，陸地地震資料的相干噪聲主要有多次折射、線性干擾、面波等[3-6]。

去噪的目標：對原始單炮資料噪音分析，選取有代表性的3炮做濾波掃描：H(10，15)、H(15，25)、H(15，35)、H(20，25)、H(25，30)、H(30，35)，結合有效波和干擾波頻譜分析，最終確定面波干擾最大，因此去噪的主要目的是去除面波。

圖4 覆蓋次數

去噪的方法：針對本區存在的低頻面波干擾，處理中分別采用區域濾波與自適應疊前相干噪聲壓制方法，綜合對比處理效果，最終采用自適應疊前相干噪聲壓制方法對面波進行壓制。該方法首先對噪聲頻率、視速度進行分析，根據其頻率與視速度特征在干擾波的優勢頻段內建立噪聲初始模型，然后將此噪聲模型輸入到原始數據中，用神經網絡系統檢測數據中與噪聲模型相匹配的成分，最后將噪聲去除[7]。面波衰減前后的單炮記錄，如圖5所示。由圖5可知，面波得到了很好的壓制。

圖5 面波衰減前后分析

2.4 速度分析

速度是地震資料處理的重要參數之一，其精度直接影響著疊加處理的效果。為了提高速度譜解釋的精度，首先進行速度掃描，得到本區由淺至深的速度規律，然后以此為參考速度計算速度譜，速度譜的密度為100 m×100 m，并且和剩余靜較正進行二次迭代，速度譜，如圖6所示。

圖6 速度譜分析

2.5 疊前時間偏移成像

處理方法選取：采樣地震數據面元越小，在偏移處理過程中不易產生空間假頻，更有利于提高偏移成像精度。疊前時間偏移方法取消了輸入數據為零炮檢距的假設，避免了NMO校正疊加所產生的畸變，會得到比疊后時間偏移更為理想的效果[8]。為更加精細準確刻畫本區斷裂特征，提高橫向分辨率，采用了疊前克希霍夫繞射積分法疊前時間偏移方法[9-10]。

具體操作：處理中通過對目標線的共反射點道集、偏移剖面及均方根速度場的綜合檢查來判斷偏移速度場的正確性。采用橫向上沿層和縱向上拾取速度誤差的方式，通過疊前時間偏移與速度分析迭代的方法來優化均方根速度場，本次處理中共進行了3次疊前偏移與速度分析的反復迭代處理，最終使CRP道集全部拉平，保證偏移成果的質量，如圖6所示。疊后時間偏移與疊前時間偏移的對比剖面，如圖7所示。可見，疊前時間偏移結果反映斷點更加清楚，斷面特征刻畫的更加細致。并且在新生界的露頭不整合面，單斜煤層與新生界地層不整合的刻畫也更加清晰明了。

圖7 疊后時間偏移和疊前時間偏移剖面對比

3 成果對比分析

DF30斷層原解釋為正斷層，位于區域北部，落差0～3 m，錯斷7組煤層反射波。仔細對比原三維處理剖面與新處理剖面后認為該斷層不存在，如圖8所示。

DF36斷層原解釋為正斷層，位于區域北部，落差0～5 m，錯斷61、72、9煤層反射波。仔細對比原三維處理剖面與新處理剖面后認為該斷層不存在，如圖9所示。

圖9 原DF36斷層在時間剖面上的顯示

4 結論

本次老資料二次精細處理，查明了精細解釋區域內落差5 m以上斷層，并對落差小于5 m的斷層進行了解釋。全區共解釋斷層55條，其中正斷層52條，逆斷層3條，以走向近SN，傾向E為主。對所解釋的斷層按可靠程度進行了分類，其中可靠斷層22條，較可靠斷層6條，未評級斷層27條；按落差大小分類，落差>20 m的斷層5條，10 m≤落差<20 m的斷層7條，5 m≤落差<10 m的斷層16條，落差<5 m的斷層27條。對比精細解釋成果與原地質解釋成果可知，基本一致斷層20條，修正斷層15條，否定斷層3條，新發現斷層20條，取得了良好效果，為此地區精細處理解釋提供一定參考。