采区三维地震勘探资料精细处理解释在P2煤矿的应用

徐玉琛

（安徽省煤田地质局物探测量队，安徽宿州234000）

近年来，随着科技的进步，计算机硬件技术飞速发展及地震资料处理、解释软件的更新，地震资料分析、解释手段多样化，使三维地震资料解释精度进一步提高。以往三维地震资料处理、解释受当时硬件、软件技术限制，对深部主采煤层及底板灰岩的解释精度不高，与满足煤矿安全生产要求存在差距。为充分利用已揭露的巷道及钻孔资料，采用三维地震资料处理解释新技术、新方法，将原有的资料进行精细处理解释，提高了地震勘探的精度和解决地质问题的能力，给下一步矿井开拓和采区布置提供可靠地质依据。本文论述了P2煤矿原始地震资料精细处理解释、深度挖掘潜在的地质信息及取得的明显应用效果。

1 采区概况

P2煤矿采区常规三维地震勘探分为三期完成，满覆盖控制面积为8.1km2。煤系地层均被新生界松散层覆盖，其厚度为199～315m，下伏地层从老到新有奥陶系中下统马家沟组；上石炭统太原组；下二叠统山西组、下二叠统下石盒子组、上二叠统上石盒子组；上二叠统石千峰组。

主采煤层属于二叠统山西组、石盒子组，A组煤、4煤、8、11-2、13-1煤。A煤层稳定，平均厚4.36m，位于4煤层下约99m；4煤层稳定，厚度1.36～4.99m，位于8煤层下约106m；8煤层较稳定，厚度为1.06～4.98m，位于11-2煤层下约69m；11-2煤层较稳定，厚度为1.46～2.47m；位于13-1煤层下约80m；13-1煤层稳定，厚度0.91～4.98m。地层倾角5°～25°，埋深500～1000m。

采区构造较为复杂，上部8、11-2、13-1煤层正在采掘，掘进中发现原资料解释的断层位置不准、有遗漏小断层现象，解释的断层没有被揭露。常规资料采集时，只考虑了浅部煤层，没有兼顾到下层煤和灰岩反射波。深部主采煤层4煤、A组煤、隔水层灰岩没有准确控制构造发育情况。因此，精细处理解释的重点是解释A组煤至奥灰段的断裂构造、陷落柱、溶洞等，标定太灰岩层位及奥陶系灰岩顶界面，为注浆治理水患提供可靠基础资料。

2 资料精细处理

测区各区块原始资料是由不同单位采用不同的观测系统、不同型号仪器及检波器在不同时间采集得到的，必然导致单炮资料存在着振幅、频率及相位差异，联片处理会影响同相叠加和成像效果。

（1）原始单炮记录分析。主要噪声为规则噪声主要是面波、线性干扰，不规则噪声包括野值和随机噪声等；地表高差不大，但低速带速度或厚度有变化，从图1单炮初至观察到明显的起跳不齐的现象，有明显的静校正问题；深部目的层反射波能量较弱、信噪比较低；单炮主频存在差异。精细处理重点是解决小构造断点的准确归位，反映清晰，回转波收敛到位，不产生假构造，各种地质异常在时间剖面上能真实反映，易于识别，同时要保证太灰、奥灰顶界面的反射波基本能够追踪。在精细资料处理中，总结前期处理经验，抓住地震波“高信噪比、高保真度，高分辨率”这一核心展开工作。

图1 没有做静校正处理的原始单炮记录

（2）处理成果。在先进的工作站上采用了新方法、新技术及高版本资料处理软件，重点抓住了联片处理的空间准确定位、层析静校正、速度分析、叠前时间偏移技术等主要环节。严格的观测系统定义，三个相邻的不同区块实现了无缝对接，先进的处理技术方法既突出了各主采煤层反射波的信噪比、连续性，又保证了波的动力学特征，为岩性解释奠定了基础。采用目标处理，针对深部煤层及灰岩的反射波能量较弱，在常规地表一致性预测反褶积后串联零相位反褶积，使深部反射波能量增强，提高了深部煤层及太灰、奥灰顶界面反射波信噪比，获得了质量较高的时间剖面，有利于可靠对比追踪层位，为下部煤层的开采及灰岩防治水提供了有利依据。

（3）精细处理模块参数与原处理对比。原处理采用全三维折射静校方法来做野外一次静校正，在此基础上做剩余静校正，资料有改善。精细处理采用层析反演方法获取了近地表低降速带速度结构，反演效果较好，改善明显。精细处理后频带展宽，分辨率提高了，有利于小构造的解释。原处理采用叠前部分偏移，精细处理采用叠前时间偏移。突出了叠前偏移优势，取得了较好的效果。精细处理前、后成果对比如下：

①原资料时间剖面，从图2可以看出，波形特征不明显，同相轴杂乱，连续性较差，构造反映不明显；精细处理剖面图3波形特征活跃，层次分明，频率较高，连续性较好。

图2 原处理时间剖面图

图3 精细处理时间剖面图

②原资料时间剖面，新生界底届面反射波不清晰，向斜收敛不好，频率较低，断点模糊，构造特征不明显（见图4）；图5为精细处理剖面，背、向斜收敛较好，褶曲形态反映明显，角度不整合清晰，断点收敛好，上、下盘反映清楚。

图4 原处理时间剖面褶曲形态图（收敛不好）

图5 精细处理时间剖面褶曲形态图（收敛好）

③目标处理适当提高深部地层反射波信噪比，有利于对4煤层、A组煤、灰岩顶板起伏形态及构造发育情况解释控制。从图6原资料时间剖面分析，深部煤层反射波较弱，太灰岩、奥灰顶界面反射波基本难以连续识别，不能可靠反映断裂发育情况，解释准确率较低，很可能遗漏断层，存在着断裂导水的潜在威胁；从图7精细处理剖面看，太灰反射波连续性得到改善，剖面反射波信噪比提高，构造现象较明显，基本可追踪解释，提高了解释精度。

图6 原处理时间剖面图（深部反射波较弱）

图7 精细处理时间剖面图（深部反射波较好）

3 资料精细解释

地震资料精细解释，总结了前期解释成果经验，利用精细处理的数据体，采用先进的技术手段，纠正解释错误，发觉没有解释出来的小构造及地质异常体，提高勘探的分辨能力和解释精度。充分利用人机联作交互解释系统，从三维数据体入手，以联井剖面为基础，对主干剖面解释。建立主要煤层反射波与钻探地质分层的对应关系，确定构造、追踪拾取层位数据快捷准确。提取多种地震属性，以切片技术为手段，进行构造及岩性解释。

（1）构造解释。就是运用地震波的运动学及动力学特征确定其对应的地质形态、空间位置，进而推测地层的厚度、层间接触关系及断裂发育等地质信息。精细解释了采用相干体、构造体、曲率体、蚂蚁多种地震属性技术综合分析解释，有效识别细小构造及地质异常现象。

①利用方差体及构造体解释。方差体、构造体技术的核心，就是求取整个三维数据体中所有样点的方差值，在一个时窗内计算某一数据道与其周围数据道平均值之间的方差，然后加权归一化即可求得该点的值，它压制一致性数据，突出不连续数据；构造体考虑到倾角属性并保持振幅不变，突出断裂特征。水平切片对断层、特殊地质体的分辨力远高于常规振幅时间切片。因此，方差体、构造体切片可以展示断层、检测裂缝发育带、陷落柱、古河道体系等地质现象。

②曲率解释。曲率属性是一种新的地震资料解释方法，利用底层的弯曲程度进行构造解释和煤层分析，根据地质体的曲率变化实现对断层、裂缝、弯曲和褶皱等构造的有效区别。曲率属性对构造形态的变化非常灵敏，细微的变化在曲率中也能够反映出来，当地层中存在断层或者地质异常时，它的构造形态就会发生突变。通过提取曲率属性，从图8可以看出它不仅反映了大的断裂系统的分布，而且小断层和地质异常反映也非常清晰。

图8 沿层曲率切片构造展布图

③蚂蚁追踪技术。蚂蚁追踪算法是一种复杂的地震属性，其原理就是在地震数据体中设定大量的电子蚂蚁，类似于蚂蚁在其巢穴好食物源之间，利用可吸引蚂蚁的信息素传达信息，以寻找路经。其算可增强边界特征，突出特殊地层的不连续性，可以更加精细的识别细小构造及断层尖灭位置。蚂蚁体融合技术，对A组煤至奥陶系灰岩之间地震波低速异常进行了综合分析研究，预测了地震波低速异常分布状况。

（2）岩性解释。地震资料的岩性解释就是综合利用地震、地质钻探等资料进行煤层厚度预测、岩浆侵蚀范围圈定的解释与分析，突出了地震波的动力学特征。利用目的层振幅属性及谱分解技术，解释圈定了岩浆岩侵蚀煤层范围、查找煤层中可能存在的陷落柱、预测主要煤层厚度变化趋势。

4 精细解释成果与前期成果对比

采用多种地震属性识别技术，注重前期成果及巷道地质资料的研究，进行立体解释，总体构造形态格局清晰、构造控制可靠，成果更加符合实际地质情况。

（1）煤层发育的断层对比。原资料解释组合331条断层，精细解释组合309条断层。精细处理的数据体采用的流程、参数更加先进合理，地质体空间归位准确，褶曲形态反映明显。原资料解释的部分小断层，是处理的时间剖面反射波同相轴为褶曲形态收敛不准导致，不是实际断层所为。精细解释保留了142条断层，修改了10条断层，新发现147条断层，对落差3m的断层及波幅3m的褶曲给予标出。

（2）三灰下和奥灰顶板形态及构造解释。原资料对灰岩顶底板形态没有控制，也没有解释发育的构造。精细解释控制了太灰、奥灰顶板起伏形态。太灰解释了83条断层，其中A煤组至太灰68条，断太灰15条；奥灰顶界解释了断层50条：其中A煤组至奥灰顶界27条，太灰至奥灰顶界4条，断奥灰顶界19条。

（3）精细解释成果与巷道揭露的实际情况对比，验证了精细处理成果及解释的准确性，以便判定其它未经验证成果的可靠性。已验证的断层有5条：DF32-2、DF47、DF494、DF31、DF15。

（4）精细解释采用属性技术，预测了4煤层至奥灰地层之间的裂隙发育情况，发现灰岩多处反射波特征表现为透镜状。为灰岩裂隙水治理提供了地质依据。

5 结束语

通过运用新技术、新方法对老地震资料的精细处理解释，成果准确性已经得到采掘巷道的验证，不仅提高了构造解释精度，同时也证实了资料精细处理解释的必要性。叠前时间偏移技术能够使空间成像更准确，断点收敛更清晰；解释软件的更新，在地震属性提取方面有很大优越性，多属性分析技术可全方位观测断裂的展布，为精细解释提供了有效手段；目标处理解释对深部煤层赋存形态、造构发育情况及其它异常现象，结合巷道揭露的地质信息进行综合分析、认识，使处理、解释人员能够把握重点、难点，从而提高地震地质成果精度。