三维地震勘探在圈定煤层风氧化带的应用初探

2016-09-15刘芳晓

西部探矿工程 2016年5期

关键词：煤田采区剖面

刘芳晓

（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710000）

三维地震勘探在圈定煤层风氧化带的应用初探

刘芳晓*

（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710000）

在煤矿采区三维地震勘探资料解释中，以时间剖面解释为主属性分析为辅的方法可以作为圈定煤层风氧化带的宽度的依据。该方法应用于山东巨野煤田某采区的三维地震勘探，最终地震资料解释的煤层风氧化带得到后期钻孔的准确验证。

三维地震；时间剖面；属性分析；风氧化带

煤层的风氧化问题是煤田地质勘探的重要内容之一。煤层风氧化后，其物理化学性质发生变化，原始结构和构造遭到破坏，失去原有的工业价值，从而改变开采工程的地质条件。所以，在煤田地质勘探中确定其风氧化带的深度和宽度不仅可以指导煤田开采工程的设计部署，而且是保障煤田开采高效安全生产的重要一环。但是，目前国内外对于煤层风氧化带的勘探方法比较单一，仅依靠稀疏网格密度的钻探工程圈定其范围的经验性依赖程度较大，导致风氧化带范围圈定不准确，最终降低煤矿经济效益，甚至影响开采安全。

煤层风氧化带与正常煤层的物性差异在地震反射波的运动学、动力学和统计学差异特征是利用三维地震勘探圈定风氧化带宽度的理论基础。近年来，煤矿采区三维地震勘探技术的应用范围不断扩大，其特点是高密度的数据采集、准确的空间成像和归位，提供剖面的、平面的和立体的地下地质构造图像。因此本文提出，在煤矿采区三维地震勘探资料解释中，结合已知钻孔以时间剖面解释为主属性分析为辅的方法可以作为圈定煤层风氧化带的宽度的依据，利用该方法实践于山东巨野煤田某采区的三维地震勘探圈定3煤层的风氧化带宽度，最终得到后期钻孔的准确验证。

1　煤层风氧化带的地震反射波特征

煤层经风氧化之后颜色、光泽、结构、构造、硬度、节理、裂隙发育程度等物理性质发生明显变化。其中，结构疏松成粉末状、节理和裂隙明显增多，硬度降低，煤层完整性变差呈破碎、泥砂状的散体结构。因此正常煤层和风氧化煤层与其围岩横向上波阻抗特征存在明显差异，这是利用地震勘探方法圈定煤层风氧化带的理论基础。经总结发现，地震反射波在地震时间剖面上主要表现为反射波同相轴振幅降低、频率突变跳跃、连续性变差，且位置靠近新生界底界（图1）。

图1　煤层风氧化带在地震时间剖面上的显示

2　地震属性分析圈定煤层风氧化带

（1）属性分析。地震时间剖面解释风氧化带实质上依然遵循着二维地震的主体思维，并未脱离二维的束缚，更没有发挥三维数据体的全方位空间立体优势，因此单纯依靠剖面解释存在弊端。而属性分析是建立在三维数据空间立体概念的基础之上，打破了二维剖面的思维束缚，是三维地震资料解释的重要辅助方法。

煤层风氧化带与正常煤层最大的差异便是物性发生明显变化，而岩石物性特征差异决定了地震反射波的运动学、动力学特征差异。地震属性便是指从地震数据中提取出来的运动学、动力学和统计学地震特殊测量值。不同的属性，揭示了不同的不易探测的地质体的岩性、物性变化。结合煤田地震勘探的特点，可以根据运动学、动力学特征把地震属性分为8个类别：时间、振幅、频率、相位、波形、相关、吸收衰减、速度。本项目利用Geoframe解释软件，提取了26种地震属性，选择了对煤层风氧化带反映较好的4种地震属性参与了解释（图2）。

图2　风氧化带反映较好的3号煤层属性图

属性分析结果可以发现，3煤层的风氧化带主要分布在背斜构造的核部区域，整体呈条带状集中在煤层隐伏露头附近，局部宽窄不一。利用时间剖面的解释成果和属性分析的结果综合分析圈定全区的风氧化带范围。

（2）钻孔验证。后期补勘钻孔B-1、B-2和B-3平面位置选定在三维地震勘探所解释的3煤层风氧化带上，经钻探发现3煤层及其附近的基岩层均遭受不同程度的风氧化，其中B-1孔风氧化厚度达到34.38m，B-2孔风氧化厚度达到34.92m，B-3孔风氧化厚度达到28.98m。因此，地震解释的风氧化带得到了钻孔的准确验证。