三维地震探测技术在戈壁厚砾石区煤田构造探测中的应用

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　　摘 要
　　三維地震探测技术是煤田构造探测的重要技术手段，本文在介绍新疆三塘湖煤田戈壁厚砾石分布区地质概况的基础上，通过分析该去表浅层及深层地震地质条件，针对该区三维地震野外采集中的主要难点提出了有针对性的技术措施，通过选取合理的试验参数，取得了良好的野外单炮记录。资料处理中，针对自身特点及地质任务选取了合理的振幅补偿、反褶积、速度分析及偏移方法，取得了良好的成果剖面，采用全三维的解释手段，通过“面体时”综合解释技术，取得了良好的解释成果，经过钻探验证，勘探成果对煤层露头及煤层底板起伏验证效果良好，项目开展过程中获取的相关技术方法具有一定的推广价值。
　　关键词
　　三维地震;厚砾石区;构造探测;露头控制
　　中图分类号： P631.4            文献标识码： A
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.047
　　Abstract
　　Three-dimensional seismic detection technology is an important technical means for coalfield structure detection.This paper，based on the introduction of the geological overview of the Gobi thick gravel distribution area in the Santanghu coal field in Xinjiang province，by analyzing the seismic and geological conditions of the shallow and deep layers， proposed targeted technical measures for the main difficulty in field collection， and by selecting reasonable test parameters，obtained the good field single shot record.In the data processing，reasonable amplitude compensation， deconvolution，velocity analysis and migration methods were selected according to their own characteristics and geological tasks，and good results were obtained.The full three-dimensional interpretation method and the“face-time” comprehensive interpretation technology were adopted，good interpretation results have been achieved.After drilling verification，the exploration results have a good verification effect on coal seam outcrops and coal seam floor fluctuations.The relevant technical methods obtained during the project development have certain promotion value.
　　Key Words
　　3D seismic exploration;Thick gravel area;Structural detection; Outcrop control
　　1 项目概况
　　勘探区位于新疆三塘湖煤田东部，地形较为平坦，地表多为第四系戈壁砾石，砾石层的厚度一般在15～35m之间。该区共计含煤17层，其中可采煤层5层，即为8、9、17、18和20号煤层，平均厚2.31m。地层倾角10°-15°，西北部存在煤层露头。
　　2 勘探区的地震地质条件
　　2.1 浅表层地震地质条件
　　本区属强烈的风蚀戈壁残丘地貌，地势较平坦全区表层有厚度不均的砾石、砂石、砂土不利于成孔和地震波的激发，存在盐碱地貌且植被突出，本区的浅表层地震地质条件复杂。
　　2.2 深层地震地质条件
　　主要含煤地层为西山窑组，煤层顶、底板岩性主要为砂岩、砾岩，与煤层的物性差异较大，煤层与围岩之间波阻抗差异明显，有利于得到较好的地震反射波，该区具有较好的深层地震地质条件[3]。
　　3 地震资料的野外采集工作
　　3.1 主要难点与对策
　　3.1.1 主要难点
　　（1）勘探区属戈壁地貌，厚度不均的砾石层覆盖层，对激发炮点的成孔及接收点的埋置影响较大。
　　（2）为提高信噪比，如何实现对次生干扰如：面波、声波、多次波及其他次生干扰的压制难度大。
　　（3）本区为单斜构造，目的层埋藏深度变化大，不同深度均能获得较均匀的叠加次数存在难度。
　　3.1.2 技术对策
　　（1）采用大型车载钻机成孔，高速柱状炸药沉到井底，每炮均进行了填埋，确保闷炮激发（1）。
　　（2）检波器挖坑埋置，确保检波器和地面良好耦合，以提高地震资料的信噪比。
　　（3）采用428XL全数字地震仪器，实现大动态范围，宽频带，高保真度采集，确保信号不失真。 　　（4）采用变观测系统的方式，使不同埋深的目的层均获得较高覆盖次数，保证野外原始资料质量。
　　3.2 野外数据采集
　　3.2.1 主要参数
　　（1）激发条件
　　通过系列井深药量对比试验，结合现场处理效果，该区最终选取激发药量为2.0kg（图1），激发井深为6m（图2）。获取的单炮记录反射波效果明显。
　　（2）接收条件
　　观测系统类型：束状、10线8炮制、中点激发。
　　采集仪器：Sercel-428XL全数字地震仪，采样间隔0.5ms，记录长度1.5s。
　　3.2.2 野外数据采集质量完成情况
　　完成线束32束，测线165条，根据《煤田地震勘探规范》，对原始记录进行了评级，甲级品68.71%，乙级品31.17%，废品.12%，评级结果优于规范要求，试验物理点全部合格，单炮记录如图3所示。
　　4 地震资料的数据处理及解释工作
　　资料处理中以高保真度、高信噪比、高分辨率的“三高”处理为目标。试验处理阶段认真做好处理流程及参数测试，根据试验流程及参数对全区进行批量处理。处理过程中在做好炮检点归位、初至拾取、坏道剔除、速度分析等基础工作的同时，认真做好全流程QC工作[1]。
　　4.1 资料处理的关键流程
　　（1）真振幅恢复
　　该区表浅层砾石厚度大，大地滤波的作用严重，激发点和接收点的耦合不佳，使得地震波的高频成分损失严重，接收到的振幅不能难以反映底层动力学特征，处理中采用地表一致性振幅补偿技术，使得浅、中、深层反射波能量得到了较好恢复（图4）。
　　（2）反褶积
　　资料处理中为了提高地震资料的分辨率，针对本区的实际资料及地質任务，采用用地表一致性预测反褶积，使得目的层反射波相位特征显著提高，同时也提高了主频，拓宽了频带（图5）。
　　（3）速度分析
　　为了使得来自不同激发点、接收点的共反射点地震记录的到同相叠加，速度精度直接影响着叠加效果，资料处理中采用常速扫描和速度谱相结合的方法，通过多次迭代取得了理想的叠加速度（图6）。
　　（4）偏移
　　三维偏移的主要目的是消除地下倾斜界面和构造对反射波的影响，使之成像归位到真实的位置上去，从而正确地反应地下形态和构造变化情况。本区采用具有吸收边界的有限差分三维偏移，获取了分辨率高，能量强，归位准确，波组特征明显的三维地震时间剖面（图7）。
　　4.2 地震资料解释
　　该区地震资料采用全三维地震资料系统进行解释，采用工作站解释和人工解释相结合，垂直时间剖面与水平切片、延层切片解释相结合的总体思路，在层位标定的基础上，由点到线、由线到面、综合采用“面体时”相结合的解释手段进行对比解释[4]。
　　4.2.1 断层解释
　　在地震时间剖面上，解释断点通过反射波（波组）同相轴的对比，按照中断、错断、分叉、合并、扭曲及同相轴形状突变等为依据。在水平时间切片上，依据为同相轴的中断、错动、扭曲和频率突变等。大断层表现为同相轴的对比中断、错断，小断层表现为同相轴的分叉、合并、扭曲等[2]。资料解释过程中采用断点组合和切片对照综合分析确定断层位置（图8）。
　　4.2.2 煤层隐伏露头解释
　　煤层隐伏露头的解释以时间剖面为主，煤层与上覆古近系呈现角度不整合接触，目的煤层底板发育的反射波和上覆古近系底界面反射波的不整合交点处即为目的煤层的露头（图9）。
　　5 主要地质成果及验证情况
　　5.1 主要地质成果
　　勘探区内主要煤层发育稳定，整体形态为一向南倾伏的单斜，共解释新断层47条。根据煤层底板所发育的反射波与新生界底界面的不整合面相交的位置解释了煤层的隐伏露头。
　　5.2 验证情况
　　三维地震勘探结束后，内共计施工了65个钻孔分别对9号、20号煤层露头及煤层埋藏深度进行了控制，其中9号煤层和20号煤层隐伏露头打孔验证率为95.65%，有61个钻孔验证了9号、20号煤层的底板起伏小于埋藏深度的1.5%。由钻探成果可知，本次三维地震探测成果，很好的验完成了探测任务，探测结果验证准确率高，验证结果完全满足《煤炭煤层气地震勘探规范》要求。本区三维地震勘探成果的野外作业参数及室内处流程和资料解释方法能够为类似地区开展三维地震勘探提供有效经验。
　　参考文献
　　[1]陆基孟.地震勘探原理[M].北京：石油工业出版社，2001.
　　[2]索重辉，常锁亮，等.地震属性在煤层厚度预测上的分析与应用[J].科学技术与工程，2011，11（34）：8429-8435.
　　[3]李增学，魏久传，等.煤地质学[M].北京：地质出版社，2005.
　　[4]李庆忠.走向精确勘探道路[M].北京：石油工业出版社，1993.
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