三维地震勘探技术在内蒙矿区的运用

孙家鹏 翟培合 宋林君

摘 要：三维地震勘探技术是综合利用多学科而发展起来的勘探技术[1]。是把地震勘探方法扩展到三维空间的新技术。三维地震勘探是由于近十年来多道数字地震仪和大型计算机的广泛应用，为适应勘探精度不断提高，工作范围不断扩大的迫切要求而逐渐发展起来的一种新的勘探方法。三维地震勘探技术主要勘探结果是为了使探测的结果图像更加清楚、位置预测更加准确。三维地震勘探技术能为工程地质提供更详细的地质信息，能够为矿方更好地进行煤田的勘察。

关键词：三维地震勘探；数据采集；褶曲；数据处理

引言

内蒙古乌审旗地区是鄂尔多斯盆地的重要含煤区，也是近几年低煤阶煤层气勘探的热点地区[2]。但该区前期煤层气钻探总体效果并不理想，迫切需要认清该区煤层气富集规律，以便有效开展煤层气勘探及开发利用。近年来，研究人员通过分析研究天然气钻井、煤炭钻孔及煤岩分析资料以及地震测线解释，发现该区煤层厚度大、分布广，具有良好的煤层气成藏条件。快速准确的勘探处该区域煤层分布、断层分布对于矿方在该地区以后的建设生产都有极为重要的指导作用。

1 三维地震勘探技术的发展现状及趋势

三维地震技术已经被公认为是具有良好地质效果、经济效益以及20世纪80年代最具标志和成效的地震勘探技术，也被认为是提高地震勘探精度方面的第五次飞跃（前四次分别是20世纪30年代由折射波法向反射波法的转变、20年代出现的组合与多次覆盖技术、60年代出现的数字地震仪和地震资料数字处理技术、70年代出现的偏移归位成像技术）[3]。经过20多年的发展，三维地震技术现在已日趋完善，今后该技术的发展方向主要体现在以下几个方面：（1）三维资料的连片处理。（2）大面积高密度三维地震勘探。（3）全三维地震勘探技术。（4）三维可视化技术[4]。通过这么多年的发展，现在三维地震勘探技术的运用已经从地质简单地区向复杂地区转移，运用方面也越来越多元化。

2 地质概况

勘探区具典型的高原堆积型沙丘地貌特征，地表大部被第四系风积沙所覆盖，局部有白垩下统地层出露，植被稀疏，为沙漠、半沙漠地区。勘探区所在地区气候干燥，冬寒夏热，多风少雨。勘探区气候属于干旱、半干旱的大陆性高原气候。勘探区位于鄂尔多斯台坳，鄂尔多斯台坳被认为是中国现存最完整、最稳定的构造单元。据“中国地震烈度区划图”划分，地震烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度为0.05g，属弱震区。据调查，历史上从未发生过较大的破坏性地震，区内亦无泥石流、滑坡及塌陷等不良地质灾害现象发生。

3 三维地震勘探技术措施

3.1 激发因素

井深：采用推磨钻成孔。井深南部为6m，中部10m，北部11m。

药量：2Kg村庄、钻机、机井等障碍物附近适当减小药量。

3.2 接收因素

（1）仪器类型：法国sercel公司生产的408UL遥测数字地震仪。

（2）检波器：35Hz，2串2并，点状组合（堆放），插直、踩实。

（3）采样间隔：0.5ms。

（4）记录长度：1.5s。

（5）前放增益：36db。

3.3 观测系统类型

本次三维地震观测系统综合考虑了勘探区的地质任务、地形地貌、目的层的赋存深度、构造情况，采用10线10炮制束状观测系统、测线方向尽量垂直地层走向，观测系统具有炮检距分布均匀，方位角分布较宽等特点，有利于速度分析，多次波衰减，静校正求解。勘探区选用自然频率为35Hz的检波器，4个两串两并组合接收，检波器挖坑埋置，有利于压制面波，道距（△X）为10m，面元边长选5m（纵向）×10m（横向），小于理论计算最大面元边长，有利于提高资料分辨率。本次三维地震勘探的覆盖次数为30次，有利于提高小构造的解释的准确性。

3.4 数据处理

资料处理的计算采用DELL 7500处理工作站，处理软件为法国CGG公司开发的GEOVECTEUR PLUS 4100处理软件。

3.5 资料整理及精度评定

通过资料处理，最后获得了CDP网格5m×5m×0.5ms的三维数据体，满覆盖面積约为5.52km2， 勘探区按40m×80m网格对时间剖面进行了评级，共抽取时间剖面131条（横向107条，纵向24条），总长322.07km，其中I类剖面233.91km，占72.63%，II类剖面59.11km，占18.35%；Ⅰ+Ⅱ类剖面占到90.98%，达到了设计的质量要求；Ⅲ类剖面29.05km，占9.02%。

4 地质解释成果

勘探区内煤层底板形态总体为一个走向N-NE、倾向W-NW的单斜，地层倾角较平缓，约2-4°。

4.1 2-2上煤层底板起伏形态煤层底板标高为+676-+708m

埋深从勘探区南部向北、西北逐渐变深，煤层埋藏最深处位于勘探区东北部，底板标高为+676m，煤层埋藏最浅处位于勘探区东南部K31钻孔附近，底板标高为+708m。煤层倾角2-4°，西南、北部倾角稍大，其他地方倾角较小。

4.2 3-1煤层底板起伏形态

煤层底板标高为+628-+672m。埋深从勘探区南部向北部逐渐变深，煤层埋藏最深处位于勘探区西北部，底板标高为+628m，煤层埋藏最浅处位于勘探区南部K40和S09钻孔附近，底板标高为+672m。煤层倾角2-4°，西南、北部倾角稍大，其他地方倾角较小。

4.3 4-1煤层底板起伏形态

煤层底板标高为+590-+638m。埋深从勘探区南部向北部逐渐变深，煤层埋藏最深处位于勘探区东北部，底板标高为+590m，煤层埋藏最浅处位于勘探区南部K40和S09钻孔附近，底板标高为+638m。煤层倾角2-4°，东南、北部倾角稍大，其他地方倾角较小。

此次三维地震勘探，综合运用了三维数据体、层拉平切片、多属性技术及方差体技术，查明了勘探区内的构造。勘探区共解释褶曲2个，构造复杂程度属简单类型。

4.3.1 S1背斜

位于勘探区西北部，轴向N-NW，两翼不对称，背斜轴向S仰起，向NW倾伏，倾角2-4°，区内延展长度1600m左右。

4.3.2 W1向斜

位于勘探区东北部，轴向NE-N，两翼不对称，向斜轴向SW仰起，向N倾伏，倾角2-4°，区内延展长度2500m左右。

5 结论及存在问题

5.1 结论

此次地震勘探是三维地震勘探方法在此区域的首次应用，取得了良好的效果，由此可以说明三维地震勘探技术在鄂尔多斯乌审旗矿区应用取得了成功，证明出三维地震勘探技术在矿区应用的可行性和重要性。

5.2 存在问题

（1）2-2上和3-1煤层间距小，形成复合波，影响了构造及底板的解释精度。（2）勘探区的北部没有已知钻孔资料，在进行速度标定时参考了南部钻孔的速度，采用内插的方法进行解释，因此在时深转换时可能存在一定误差，影响了北部煤层底板的解释精度。

参考文献

[1]陆基孟.地震勘探原理[M].东营：中国石油大学出版社，1982.

[2]赵靖舟，等.鄂尔多斯盆地准连续型致密砂岩大气田成藏模式[J].石油学报.

[3]王磊，何伟.煤矿采区三维地震勘探技术的回顾与展望[J].勘查科学技术，2003（6）：61-64.

[4]黄辉，陆利忠，闫镔，等.三维可视化技术研究[J].信息工程大学学报，2010，11（2）：218-222.

作者简介：孙家鹏（1987-），男，山东省莒县人，现山东科技大学硕士研究生，导师翟培合，主要研究方向电法勘探，地震勘探。