二维地震勘探在甘肃省公婆泉勘查区的应用及问题

■王万邦

（甘肃煤田地质局一四九队物探院 甘肃 兰州730000）

二维地震勘探在甘肃省公婆泉勘查区的应用及问题

■王万邦

（甘肃煤田地质局一四九队物探院 甘肃 兰州730000）

公婆泉勘查区地震地质条件复杂，我们采用小道距，小排列的方法进行了野外数据采集，经地震资料处理获得了信噪比较高的时间剖面，资料解释时，除采用人工合成地震记录实现波组属性确定外，还紧密结合煤田地质基础理论及钻孔揭露成果，取得了一些成果，但还有几个问题。

地震勘探技术地震资料几个问题

1 概况

甘肃省公婆泉勘查区属北山构造带，勘查区聚煤坳陷为沉降幅度小的波状坳陷,轴向北北东，东陡西缓。基底为中志留统或岩浆岩，之上沉积了白垩系老树窝群、新近系及第四系，白垩系老树窝群为含煤地层，含2层（组）可采煤层，其中煤1层（组）属大部可采的较稳定煤层；煤2层（组）属较稳定的局部可采煤层。可采煤层总厚1.50m（603号孔）～22.45m（K702号孔），平均厚度10.09m。整体而论勘查区含煤性沿东西方向西部较好，东部变差，南北方向中部较好，两头变差。煤层间距变化较大，分叉合并现象较多，给煤层对比及地震资料解释带来一定困难，我们采用3个煤层组和基底与地震时间剖面4组能量较强的反射波相对应的方法进行煤层对比，取得了一些成果。

2 地震地质条件

2.1 表层、浅层

勘查区为戈壁地貌，地形平缓，第四系分布广泛，岩性主要为厚度0～6米的松散砂砾石、砾石、亚砂土层(速度300～800m/s)，潜水位深，春秋两季为风季。薄厚不一的松散层对地震波的激发和接收都有很大影响，也给机械成孔和检波器的埋置带来较大的困难，浅层地震地质条件较差。

2.2 深层

本区新生界地层很薄或缺失，对地震波下传能量影响很小。煤层埋深大多在100～200米、层数多、间距较小、横向变化大，某些地段距基底较近，煤层和基底可能形成复合反射波，难于区分，深层地震地质条件一般。

3 野外施工参数

3.1 激发参数

单井激发，井深8～12m，药量1Kg。震源为瞬发电雷管及地震专用震源药柱。

3.2 接收参数

自然频率60HZ检波器5个串联，纵向线性组合，组内距5m,组合基距20m，挖坑或用脸盆遮罩安置。

3.3 观测系统

96道接收，道距5m，炮点距10m，偏移距20m，中点激发，24次叠加的观测系统。

4 资料处理

我们有针对性的制定处理流程并选择合适的处理参数，做好每一个处理环节的质量，以高分辨率、高信噪比和高保真度为遵旨，确保成果质量，着重强调了：

（1）静较正

静校正是陆地地震资料需要解决的问题，勘查区虽地形平坦，但目的层较浅，低速带厚度相对变化大，对静校正量表现较为敏感，所以静校正仍然是本次资料处理的重点。

（2）注重叠前单炮记录净化，在反褶积处理之前尽量将面波等各种干扰波滤除。

（3）为有效提高地震资料的分辨率，应选择多道统计反褶积方法来归一化地震子波，改善不同记录道之间波形特征不一致、能量差异过大的现象。

（4）精确速度分析与多次迭代求取剩余静校正量

处理过程中充分利用各种资料做好速度分析工作，确保最终剖面上波组特征明显、地质现象清楚、断层断点归位合理、断面清晰。

5 资料解释方法

5.1 波组属性的确定

波组属性的确定是地震资料解释的基础，一般采用钻孔声速测井资料制做人工合成地震记录与时间剖面相匹配的方法，由于受本区煤层层数多、间距小、距基底近、顶底板岩性不稳定等因素的影响，对比解释与地质煤层对比结果往往不一致，这是因为地震反射波为几组靠得较近的地层反射波综合作用的结果，与地质层位并不是完全一一对应的关系。有鉴于此，我们用二维地震时间剖面结合地质基础理论将煤层分为3个煤层组，煤1层组、煤2层组、煤3层组分别与T1波组、T2波组、T3波组相对应,基底对应TS波组。

5.2 初步成果

在确定了波组的地质属性后，应用GeoFrame软件对TS波组和T1波组进行了追踪解释，形成初步成果，然后与地质人员进行充分讨论、交流，尽量用煤田地质理论解释地震资料，随后按地震资料解释方法进行精细解释，形成最终成果。

6 地质成果

6.1 断层

断层解释依据地质力学、成煤规律、钻孔资料与时间剖面相结合的方法。由于该区反射波为煤层（组）形成的复合波，它是以同一煤层（组）内最厚的煤层为主形成的，由于煤层（组）内厚煤层经常变换，随着间距不同，层数的增减，在时间剖面上同一煤层组强相位有不同的表现方式：当煤层厚度大于1m、间距大于λ/4时，时间剖面上表现为多个强相位，厚煤层转换时时间剖面甚至断开，当煤层间距小于λ/4时，反射波层位减少，常形成复波或强相位扭曲，可能误认为断层。

该区大多断层为成煤后期或同沉积断层，大多断开煤层，也有断开基底的，如果几个反射波组被断开或一个同相轴断开，其余波组发生形变，则认为有断裂。同沉积断层造成煤层厚度或层数发生变化，时间剖面则表现为同相轴扭动、断开，反射波能量减弱直至消失，煤层反射波与基底反射波时差逐渐变小直至超覆尖灭。成煤后期断层除断开煤层外，煤层层数一般不发生变化，基底或断开或发生形变，当我们用层拉平方法解释时，上覆地层发生形变，基底断开。用这种方法解释的断层可靠程度较高，但有可能漏掉小断层。据此全区共组合断层4条，为可靠断层，其中新发现断层3条，否定断层1条。

6.2 无煤区

本区无煤区有基底高于沉积基准面和河流冲刷形成两种情况，解释过程中除依据地震时间剖面煤层反射波振幅由强逐渐变弱、波组减少或向上超覆尖灭于基底反射波为特征，并参考钻孔煤层顶、底板岩性进行。

6.2.1 冲刷

本区为一基本封闭的小型低盆缘闭流盆地，含煤建造具有山间谷地的典型特征，如辫状和曲流河对煤层冲刷形成条带状薄煤或无煤带。地质上表现为煤层顶板为砾岩，或基底之上直接为砾岩。地震时间剖面则表现为煤层反射波组强相位振幅、数目突然减小或消失，冲刷带两侧时间剖面同相轴没有时差，如勘查区中部。勘查区东部则为较大河流冲刷，形成煤层天然边界。

6.2.2 零点边界

零点边界是煤层逐渐变薄直到消失的空间位置。该区主要为基底隆起造成沉积环境差异形成，另外还有同沉积构造的影响。时间剖面上则表现为煤层反射波组能量逐渐减弱直至上超于基底之上而消失，同时伴随着基底反射波的隆起。

7 存在问题

尽管地震时间剖面信噪比较高，有效波能量强，但分辨率低。影响分辨率的主要为野外施工方法的精细程度；同时资料处理方法及解释方法对地震成果也有一定影响，下面分别进行分析。

7.1 野外施工精细程度

7.1.1 检波器安置方法

本区气候干旱，地表水分蒸发形成一层厚约10cm的硬层，硬层之下为很松散的沙砾石层，厚度0～6m，如果检波器安置在这样的硬上，信号的衰减可想而知；如果将硬层敲碎，再挖坑安置检波器，工作的难度及工作量可想而知。为了解决此问题，我们要求钻机车打孔时沿测线行进，钻机车20多吨的重量破坏了地表硬层，我们沿车辙挖坑安置检波器。但从原始资料及处理结果分析，效果并不理想，尤其是有效波的频谱很低—约30HZ左右，可能影响了分辩率。

7.1.2 本次激发井深8～12m，穿透了松散层，但还有部分单炮频谱低、甚至面波等低频干扰严重，可能是炮孔填塞不好所至

7.2 资料处理

7.2.1 野外资料（原始单炮方面，能量、频谱）

原始单炮能量较强，反射波较发育，但是频谱较窄，综合而论野外数据采集质量较高。

7.2.2 静校正采用绿山软件进行，可能过份相信软件的功能，并没有对原始单炮进行详细分析，逐炮拾取，建立精确的近地表模型，因此有部分地段时间剖面与钻孔揭露不相符，这可能是静校正不恰当造成

7.2.3 地震子波选取

时间剖面有效波频谱偏低（约30Hz左右），虽然连续性较好，但影响了分辨率，这可能主要与本区物性有关，但与子波的选择也有相当大的关系，尽管资料处理中提及了采用多道统计反褶积的方法获得子波，可能还是不够精细。

7.2.4 速度分析

本区目的层浅（小于200米），速度采用一般动校正的方法，精度不是很高，但基本能满足需要。

7.3 解释方法

本区基底反射波能量最强，煤层组次之，解释时首先追踪了基底波，然后用地质沉积旋回的方法解释了三个波组对应三个煤层组，也为地质人员所接受；但是波组分叉现象较多，考虑到本区煤层多、厚煤层时有转换等煤层发育规律的影响，如果仅煤层波发生分叉而基底波和上覆地层波并没有错断时，并没有解释为断层，但有可能漏掉小断层。

人工合成记录：

我们采用的人工合成地震记录为一维的——地震子波与反射系数的褶积，只考虑了单一地层反射波，并没有考虑多个地层反射相互影响，也没有做相关分析，只是定性分析反身射波的有无，在本区煤层横向变化大，层数多的情况下，不能完全依靠人工合成记录确定反射波的地质属性，还应参考地质及钻孔揭露资料综合研究。

8 结论

公婆泉勘查区构造复杂程度中等，煤层具有层数多、间距小、横向变化大等特点，煤层对比难度大，二维地震勘探取得了一定的成果，但是在精细化解释方面还有一些问题，这些问题有的是施工不够精细造成的，有的是二维地震勘探方法本身造成的（如空间归位不合理，动校正拉伸等也能造成波的不连续）。建议在三维地震施工阶段加强野外施工的精细程度，资料处理时加强研究，资料解释时从物探和地质两个方面进行综合研究，力争为矿井设计及开发提供参考。

[1]陆基孟地震勘探原理与方法石油大学出版社2006

[3]牟永光地震勘探资料处理方法北京.石油大学出版社1980

[4]韩德庆，杨起中国煤田地质（下册） [M]北京.煤炭工业出版社1980

[5]甘肃煤田地质局一四九队，甘肃省公婆泉勘查区地震勘探报告

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-12-127-2