三维地震资料精细化解释技术在赵庄煤矿的应用

封云杰，李东亮，宋翠萍

(山西省晋城煤业集团赵庄煤业，山西 晋城 046605)

三维地震资料精细化解释技术在赵庄煤矿的应用

封云杰，李东亮，宋翠萍

(山西省晋城煤业集团赵庄煤业，山西 晋城 046605)

全三维地震解释是指对三维地震资料的三度空间的立体解释，并且使用小波变换、相干体技术、地震属性提取等精细化处理技术，点、线、面结合的三度空间的立体可视化解释。本文在赵庄煤矿三维地震资料中使用精细化处理技术，对资料进行全三维解释，取得了良好的效果。

小波变换；相干体技术；精细化解释

0 引言

目前，煤矿采区三维地震勘探技术已经成为构造勘探的首选技术，在全国各大煤矿得到了广泛的应用。常规三维地震勘探被认为是目前探明断层和陷落柱最好的物探方法之一，具有大面积、横向上高密度、解释精度高的特点[1-2]。由于常规三维地震勘探解释技术的局限性，常规的三维地震资料解释主要利用了反射波的运动学特征(如波至时间)来解决构造地质问题，而没有充分利用反射波的动力学信息(如振幅、频率等)[3]。对于落差小于5 m断层及直径小于25 m的陷落柱存在漏解甚至无法解释。而全三维地震解释不仅能够充分发挥三维地震数据体的作用，充分提取三维地震属性参数，充分利用三维数据体的信息，能够提高成果的解释精度，增加了人们对地质构造情况的了解，大大降低了煤矿开采的风险[4]。

因此，我们利用赵庄煤业已有14.92 km2的三维地震数据体，开展三维地震数据体精细化处理与追踪解释，实现了三维地质资料的精细解释，总结出赵庄煤业3#煤层的精细化解释的相关技术，获得了显著的地质效果。

1 三维地震精细化解释相关技术

1.1 小波变换分析

小波变换是上世纪90 年代发展起来的一项新技术，他具有良好的时一频分析特性，小波分解可以覆盖整个频域这就提供了一个数学上完备的描述；小波变换通过选取合适的滤波器，可以极大的减小或去除所提取得不同特征之间的相关性；小波变换具有“变焦”特性，在低频段可用高频率分辨率和低时间分辨率(宽分析窗口)，在高频段，可用低频率分辨率和高时间分辨率(窄分析窗口)，可以有效保护地震信号中的高频成份，使波组关系清晰，提高分辨率，有效识别小断层[5-6]。

1.2 相干体技术

相干体技术是通过在三维数据体中比较局部地震波形的相似性来识别异常的。

相干体技术的特有算法是通过三维数据体来比较局部地震波形的相似性。相干值较低的点与地质不连续性如断层和地层、特殊岩性体边界密切相关。对相干数据体作水平切片图，可揭示断层、岩性体边缘、不整合等地质现象[7]。

计算地震相干数据体的目的主要是对地震数据进行求同存异，以突出那些不相干的数据。通过计算纵向和横向上局部的波形相似性，可得到三维地震相关性的估计值。在出现断层、地层岩性突变、特殊地质体的小范围内，地震道之间的波形特征发生变化，进而导致局部的道与道之间相关性的突变。沿某一线时间切片计算各个网格点上的相关值，就能得到沿着断层的低相关值的轮廓，对一系列时间切片重复这一过程，这些低相关值的轮廓就成为断面。同理，地层边界、特殊岩性体的不连续性也产生类似的低相关值的轮廓。通过三维相关属性体的提取，就可以把三维反射振幅数据体转换成三维相似系数或相关值的数据体。

1.3 全三维解释方法

三维地震资料精细构造解释采用体—面—线—点相结合的全三维解释方法进行精细构造解释。精细构造解释具有如下特点：

解释方法为体—面—线—点相结合的全三维解释。所谓体—面—线—点相结合的全三维解释方法，是以三维可视化立体显示为基础，以地质研究对象为目标，从体、面、线、点等多渠道以及数据体的多个视角，全方位剖析三维地震数据体，最终获得三维可视化地质解释结果。全三维解释的基本过程是，利用三维可视化技术对数据体进行多视角空间立体追踪，然后结合各种切片(如沿层切片、水平切片、面块切片)和各种地震剖面(如主测线、联络测线、任意测线、连井测线)进行层位和断层解释，最后获得小断层、小褶曲、煤层变薄带、冲刷带等地质解释成果[8]。

1.4 蚂蚁体小断层自动追踪解释技术

对大于10 m的断层用常规解释技术即可满足要求，但这样的结果还不能满足现代煤矿机械化开采对精细构造所需，矿方经常要求尽量多地解释识别出0～5 m落差的小断层，但是由于人力物力限制，不可能每条线每个点都肉眼手工识别，即使不惜代价坚持这样做，利用现有的常规方差体技术，相干体技术会有一定效果，但也存在主观性较强，精度低，可靠性差，效率不高的问题。本次使用一种智能仿生技术-蚁群追踪技术自动识别出目的层-煤层的不连续线性影像，可以代表小断层或其它异常体。

2 三维地震精细解释技术的应用实例

我们利用赵庄煤业已有14.92 km2的三维地震数据体，对其进行预处理，增强边界特征，突出特殊地层不连续性，并利用三维可视化技术，自动提取断层面，以更宽的视野完成断层解释；在地震剖面上，沿着煤层提取的振幅，频率，倾角属性，在平面上圈定陷落柱，再结合时间剖面精确解释陷落柱发育特征。

2.1 地质概况

赵庄井田的煤层较软，小断层发育。同时，赵庄井田煤层顶板上覆岩层由第四系松散岩层和二叠系石盒子组和山西组构成，断层的发育，为第四系含水层、二叠系砂岩水提供了导水通道。煤层底板的奥陶纪灰岩水，存在沿断层、陷落柱导入矿井的危险性。本次研究对象为3#煤层，据区内钻孔资料可知：3#煤层埋深为534.15～743.74 m，厚度4.5～5.27 m，平均4.91 m。3#煤层顶板主要为泥岩、砂质泥岩，次为粉砂岩，局部为中细粒砂岩；底板多为泥岩、砂质泥岩，个别为中细粒砂岩。给常规三维地震数据体解释带来困难。因此，精细解释技术尤为重要。

2.2 应用效果分析

赵庄井田的煤层较软，小断层发育，给常规三维地震数据体解释带来困难。因此，精细化解释技术尤为重要。对资料进行精细化二次处理后做出精细化解释。

2.2.1 断层解释

由图1可以看出，经过小波变换后的时间剖面图上，三维地震资料所反映出的落差小于5 m的f16断层断点较常规三维地震要清晰。

图1 f16在新老地震资料上的显示情况

2.2.2 陷落柱的对比

由图2可以看出，在时间剖面图上三维地震资料精细化解释资料所反映的陷落柱区域断点明显较常规三维地震要清晰。

图2 XLZ4在新老地震资料上的显示情况

2.3 新、老解释成果对比情况

2.3.1 煤层起伏形态

本次煤层顶底板的成图与老资料相比，结果更为精细。煤层的展布特征在重新处理与解释前后基本一致。在二标段和四标段的衔接处形态变化较大。在新老资料上，二标段和四标段均出现了一个小背斜和一个小向斜，只是倾斜角度有稍许的不同。四标段的顶部，在老资料上底板等高线较密，倾角较陡；新处理资料上，由于构造的影响，底板等高线变化比较明显，且倾角较缓。

2.3.2 断层

勘探区在重新处理解释前，共解释断层40条，正断层较多。在重新处理解释后，共解释断层291条，其中正断层284条，逆断层7条。

2.3.3 陷落柱

勘探区在重新处理解释前，共解释大小陷落柱45个，主要位于二标段顶部和四标段顶部；重新处理解释后，一共解释了陷落柱11个。

3 结论

通过对本工区的处理，主要有以下几点结论：

1) 经过小波变换处理后的资料，波组关系更清晰，分辨率更高，有效避免了将小断层解释成陷落柱的错误，对5 m以下的小断层解释正确率大大提高。

2) 运用相干体技术，在全三维解释时，经过对比老资料和真实揭露情况，对煤层的厚度及底板等高线的解释更为精细、准确。

3) 随着煤矿采区三维地震工作的不断开展，全三维地震资料解释技术的运用则愈来愈显示其重要性，三维地震相干数据体切片非常直观的从平面上揭示了总体构造特征，使得对于断层, 特别是小断层的解释更为准确，小波变换处理技术、属性分析、图象分析、波阻抗分析等技术的应用, 极大地提高了现有三维地震资料地质解释的精度和可靠性。

[1] 王彦辉,姜岩,张秀丽,等. 三维地震解释技术及其在储层描述中的应用——以松辽盆地杏树岗油田X56区块为例[J]. 石油与天然气地质,2013,03:407-412.

[2] 田忠斌. 高精度三维地震勘探关键技术研究及应用[J]. 中国煤炭地质,2010,03:44-49.

[3] 程建远,赵伟,曹丁涛,等. 煤矿采区三维地震探采对比效果的分析与思考[J]. 中国煤炭地质,2010,08:67-72+82.

[4] 李艳芳,程建远,熊晓军,等. 陷落柱三维地震正演模拟及对比分析[J]. 煤炭学报,2011,03:456-460.

[5] 彭玉华.小波变换与工程应用[M].科学出版社,1999.

[6] 王华桥,邹伟,等.纯东地区目的层反射资料小波分频处理与解释[J].勘探地球物理进展,2006,29(4):285-289.

[7] 管晓燕,毕俊凤,等.多源信息相干技术在阳信洼陷构造研究中的应用[J].勘探地球物理进展,2006,29(1):48-51.

[8] 张爱敏.采区高分辨率三维地震勘探[M].徐州：中国矿业大学出版,1997.

ApplicationofFineInterpretationTechnologyfor3DSeismicinZhaozhuangCoalMine

FENG Yun-jie, LI Dong-liang, SONG Cui-ping

(ZhaozhuangCoal,JinchengCoalGroupinShanxiprovince,Jincheng, 046605,China)

Full 3D seismic interpretation technology refers to stereo interpretation of 3D seismic data in 3 dimension space; it is stereo visualization interpretation with the wavelet transform, coherent body technology, seismic attribute extraction and other fine processing techniques in combination of points, lines and planes in 3 dimensions. The paper achieves good results for full 3D interpretation of the Zhaozhuang coal seismic data after fine processing.

wavelet transform; coherent body technology; fine interpretation technology

2015-08-17

封云杰(1969-)，男，山西芮城人，硕士，晋煤集团赵庄煤业地质测量部高级工程师。E-mail:15350706142@163.com

P631.4

A

1672-7169(2015)05-0019-04