地震资料高分辨率再处理解释技术在杨营煤矿的应用

许京丰等

【摘 要】本文采用三维地震数据体的精细解释技术、煤层速度和厚度反演技术，使三维地震资料成果能反映更加接近于实际的地质构造，特别是岩浆岩对煤层的破坏程度及破坏范围的控制程度有较大的提高。

【关键词】三维地震；高分辨率；信噪比；岩浆岩

肥城矿业集团杨营煤矿在2005年已完成三维地震勘探工作，但勘探地质成果精度不高，按照“高分辨率、高保真度、高信噪比”的原则，采用叠前时间偏移等关键技术进行了再处理，获得了高质量的三维地震数据体。

1 原地震资料情况分析

1.1 地震数据采集

勘探区内地势平坦，村庄密集，新近系厚度500m左右，观测系统采用8线10炮、48道中间发炮（道距20m）、10m×10m网格、24次覆盖的观测系统。使用SUMMIT多道数字地震仪完成勘探面积12.76km2，三维地震线束28束，物理点11893个。

1.2 原地震资料处理存在的问题

本区域构造运动剧烈，断层发育，地质构造复杂，由于受当时资料处理方法、条件的限制，复杂构造处资料成像精度不高，断层断点不清，煤层成像不佳。受岩浆岩侵蚀的影响，煤层变质为天然焦和无烟煤，致使其反射波能量变弱，信噪比降低。

2 三维地震资料高分辨率再处理

2.1 资料处理的关键技术

2.1.1 野外静校正

野外静校正是地震资料处理中的关键环节之一。由于地表高程及地表低（降）速带厚度、速度存在横向变化使得由此产生的地震波旅行时差会对信号的叠加效果产生一定的不利影响，致使反射波同相轴信噪比下降、频率降低，它直接影响叠加效果，决定叠加剖面的信噪比和垂向分辨率，同时又影响叠加速度分析的质量。应用合适的静校正模块和参数，可以消除这种时差，确保叠加剖面的质量。

2.1.2 三维高精度速度分析

为控制三维的构造形态，行了三次速度分析，第一次速度分析用于求取第一次剩余静校正量，第二次速度分析用于求取第二次剩余静校正量，第三次速度分析是在三维叠前偏移之后求取。

2.1.3 三维地表一致性剩余静校正

自动剩余静校正可以消除记录中存在的高频剩余静校正量，剩余静校正和速度分析是一个反复迭代的过程，在本次资料处理过程先后进行了三次，自动剩余静校正后有效波同相轴连续性明显提高，剖面质量得到了明显改善。

2.1.4 优势频带谱拓展技术

叠前采用了优势频带约束谱拓展技术，使剖面低频及高频信号均得到补偿，频带得到展宽。处理的成果剖面分辨率高，波组特征清晰，使各煤层都能达到最佳成像效果。

2.1.5 叠前时间偏移处理技术

对三维地震数据体进行叠前时间偏移处理，使地质特征更丰富清楚，断层断点更可靠，剖面上反映的各煤系地层关系更清楚；保真度、信噪比均得到提高，煤层等岩性信息更加清楚；偏移归位更准确，构造特征更清晰。

2.2 三维资料处理结果质量评述

本次地震数据处理的三维叠前时间偏移数据体，网度为5m×5m ×1ms。评价测线270条，总剖面长度为389.45km，评价面积12.76km2，Ⅰ+Ⅱ类剖面占92.55%。经过本次三维地震数据再处理，获得了较为真实地反映构造特征的高分辨率三维地震数据体。

3 高分辨率三维地震反演与综合解释

3.1 煤层速度反演

由于岩浆岩的侵入、煤层厚度沉积不稳定等因素的影响，各向异性特征较强，速度横向变化大，常规速度谱分析方法偏离了这个条件。同时，叠加速度精度较低，可靠性较差。因此采用了沿层速度反演技术方法。反演结果为：煤层速度变化具有一定的趋势规律，当煤层缺失、岩浆岩侵入时，煤层速度变高；岩浆岩侵入煤系地层时，越接近3煤层，其速度越高。利用煤层速度的变化区带刻画，研究岩浆岩对3煤层的影响程度。

3.2 煤层厚度反演

煤层厚度的变化与煤层反射波振幅（或能量）、地震波主频（或带宽）等地球物理特征参数有关，这是进行煤层厚度预测的理论基础。通过煤层厚度反演，3煤层厚度变化较大、煤层沉积不稳定，后期岩浆岩侵入，致使煤层厚度变化更加剧烈。

3.3 三维地震资料精细解释

利用三维地震数据再处理后得到的高密度三维数据体（5m×5m×0.5ms），采用层位自动追踪、任意方向时间剖面闭合、水平切片断点分析、断层立体追踪、图形缩放、不同方式显示等手段，对新生界底界面和3煤层的断层、褶曲、厚度变化趋势、煤层冲刷、煤层剥蚀、煤层被岩浆侵蚀（变焦）进行了精细释。

4 地震地质成果

4.1 地质构造

褶曲与原三维地震成果基本一致，总体为一向北倾伏的单斜构造，局部发育着次一级褶曲，南部有3煤层隐伏露头出露，在3煤层露头附近倾角较陡，达25°，北部地层倾角较缓。煤层形态已被5×5m网格的三维地震资料和500×500～1000m钻孔网的钻探资料严密控制。

本次解释断层与原断层基本一致的有17条，修正断层有23条，否定的断层有10条，本次新发现断层115条，其中落差5m（含5m）以上断层62条，落差小于5m断层53条。

4.2 冲刷及岩浆岩侵蚀

根据T3波及其反射波组之间的特征，冲刷区同相轴能量变弱、连续性变差，由于煤层变薄，屏蔽作用变弱，下组煤层反射波能量变强、连续性变好；岩浆岩的解释依据是钻孔及巷道实际资料，在3煤层同相轴上表现为同相轴杂乱。解释有18处3煤层被冲刷变薄，其中修正了原来6处冲刷区，新解释12处冲刷区；解释26处岩浆岩侵蚀3煤层区域，其中修正了原来4处岩浆岩侵蚀区，新解释了22处岩浆岩侵蚀区。

4.3 煤层露头

3煤层的底板起伏形态，在整个三维区被5×5m网格的地震资料、500m×1000m的钻孔网及巷道揭露资料严格控制。三维地震重新解释露头线（剥蚀边界）与原三维地震解释露头线相比往南移动27～110m之间。

4.4 煤层厚度

为了评价本次3煤层厚度反演的可靠性，利用采区已知钻孔（29个）对3煤层厚度反演结果进行了统计，其中，误差小于0.5m的21个，占72%，误差小于0.5m的8个，占28%，最大误差为2.55m（2009-3孔岩浆岩侵入变焦）。

5 结论

（1）三维地震资料的再处理是在保证“三高”的前提下，拓宽地震信号的有效带宽，获得了较为真实地反映勘探区内的地质构造特征的高分辨率三维地震数据体，为地震地质解释打下了良好的基础。

（2）利用岩浆岩与煤层的物性（包括波阻抗、速度和密度）差异解决了岩浆岩侵入煤层边界问题。利用煤层速度和煤层厚度反演工作对3煤层厚度进行定量解释，以解释3煤层厚度变化情况替代了解释煤层受岩浆岩、冲刷等现象。

（3）采用了叠前偏移和高分辨等处理手段，时间剖面分辨率有很大提高，断层显示更清楚可靠，位置更准确，构造查明的程度有所提高。

（4）冲刷和岩浆岩侵入对煤层造成的破坏是依据高分辨率处理后反演资料及其属性资料解释的，具有一定多解性；3煤层有分叉合并区，分叉区内夹矸较薄，夹矸的物理特性与煤层相似，煤层的厚度定量分析还需要进一步确定。

[责任编辑：周娜]