舒兰水曲柳地堑地震资料解释缺陷及解决办法

孙培林，韩丽，王文瑞，赵家彤

1.吉林省煤田地质局一一二勘探队，吉林 延吉 133000；2.吉林省煤炭地质调查总院，吉林 长春 130033

0 引言

在钻探施工过程中发现地震布设的钻孔目标层位与实际揭露的层位存在不同程度的误差，有的误差很大，反复研究地震资料发现主要原因是将连续性较好、能量较强、两侧斜率与地层倾角相当的一些干扰波连接了起来，误认为是目标反射波所致。本工区煤层位于狭长深窄地堑中，以断层侧面波为主的各种干扰波非常发育，地震资料常规处理解释无法满足要求，使用笔者提出的方法重新进行处理解释，能轻易地将反射波与干扰波分离出来，取得了很好的地质效果。

1 野外采集、常规处理方法

舒兰水曲柳工区位于伊（通）—舒（兰）三阶深断裂带槽性地堑中，地堑宽度仅1～2 km。区内没有深孔资料。采集参数以地震试验和叠加段的情况予以确定。如下：使用炸药震源，爆速6 500 m/s高能量成型炸药，炮井激发，井深17 m，炸药量4 Kg； 3串3并9个60HZ高灵敏度检波器面积组合，组内距5 m，道间距10 m，炮间距20 m，120道接收，偏移距40 m，排列长度1 260 m；使用法国产408仪器，1 ms采样，5s记录长度，30次叠加。

常规处理参数：绿山初至折射静校正，基准面230 m，风化层速度600 m/s，替换层速度1 600 m/s，迭前带通滤波（12～90），地表一致反褶积，保持振幅处理，迭后滤波，叠加、偏移。

2 资料特征及解释缺陷

（1） 单炮记录特征：单炮记录上反射层位丰富，高低频和侧面干扰并存，有效反射波受到了干扰波的掩盖难以分清（图1）。

（2） 时间剖面特征：多级侧面干扰和侧面多次干扰以及断点绕射和凹面回转波遍布整个时间剖面，其特点是分布广、能量强、频率和角度与有效煤层

反射波相当，整个有效煤层反射波被掩盖，只有少部分能够独立识别（图2）。

（3） 解释中存在的问题：真正的目的层反射波在时间剖面上同相轴很短，大部分目的层反射波被干扰波所掩盖，由于地层倾角较大，大部分目的层反射波在剖面上表现的角度与干扰波的斜率相当，使解释人员对目的层反射波的认识出现偏差，经常将目的层反射波和干扰波连接起来当作目的层反射波，甚至直接将干扰波连接起来当作目的层反射波来解释，造成目标反射波的对比错误。图3中的T4反射波是舒兰组主要开采煤层（4号煤层）目标反射波，在常规时间剖面上，将连续性较好、能量较强、两侧斜率与地层倾角相当的一些干扰波连接起来，误认为是舒兰组主要开采煤层（4号煤层）目标反射波，经过钻探揭露证明深度差很大，是地震波的对比错误；在干扰波的掩盖和影响下，许多断点的位置分辨不清、难以找到，造成平面上断层位置摆动很大，严重超出规范要求。钻探工作揭示3-2、9-1号孔均见到地震解释预测的断层和煤层，7-2、5-2、8-2、9-2号孔地震解释深度误差太大（见表 1）。

3 建立地质模型

舒兰水曲柳区是一个槽形地堑，地堑的最窄处约1 200 m，最宽处约2 400 m，平均1 600 m。区域地质资料得知，槽边断层F15、 F3、 F7、 F5和槽端断层F17比较可靠，是建立模型的必要条件。结合区内和周边的钻探资料，建立横切槽形地堑（主线方向）地质模型如图4。

图3 15.40线常规时间剖面对比Fig.3 Conventional time pro file comparison of Line 15.40

表1 煤层深度对比表Table1 Comparison table of coal seam depth

4 资料处理的改进

时间剖面质量的根基是野外采集的好坏，野外采集数据是丰富的、全面的。在地质构造复杂地区，各种规则干扰波能量较强，与目的层反射波往往平行、交叉、相干、串接、剪切等，使得目的层反射波自身的特征减弱，部分地段甚至消失。目前地震资料处理时在单炮上做的工作还不够，只有在单炮记录上做好工作，才能使地质构造复杂地区地震剖面质量得到本质上的提高。

（1） 单炮分道拾取：图4中地震采集工作是延O—O′方向行进的，对每条测线上的单炮进行了频域滤波、剔坏道和常规静校正基础上进行认真分道处理。

设地震道序列为 1，2…N1…P…N2…119，120，其中△N1=2，△N2=-2。P（炮点）沿O—A方向行进至某一点时，目的层反射波大号端的边道将被直达波相切，将相切的端道N2至120道予以剔出；P沿A—B方向行进时，目的层反射波大、小号两端的边道将被直达波相切，将相切的端道1至N1和N2至120道予以剔出；P沿B—O′方向行进时，目的层反射波小号端的边道将被直达波相切，将相切的端道1至N1道予以剔出，直至剔出到不相切的某一点。

这种分道拾取法是需要牺牲一定叠加次数的，采集时要设计足够的叠加次数以保证时间剖面的叠加次数。平安—水曲柳区设计了30次叠加次数，经过分道拾取后地震时间剖面仍保证了20-24次叠加，为了保证叠加次数均匀，我们选择20次叠加，对于多余的叠加道通过单炮反复查看选择最差的道予以剔出。

（2） 初至折射静校正的改进：这个区中有一半的单炮记录初至折射波不明显，拾取困难，第一次处理时使用推断斜率进行静校正，结果使得剩余静校正量太大，叠加后的目的层反射波能量得到减弱，连续性变差，相反侧面波、断面波、绕射波、回转波等干扰波却得到了加强。这次使用模型静校正法，对初至折射静校正的缺陷进行了弥补，使资料质量得到了较大的改善（见图5）。

设：z为地面，其高程值为z(i) ，（i=1，2，…，N）；d为低降速带底折射界面，其高程值为d(i) ，（i=1，2，…，N）；h为基准面，其高程值为h(i)，（i=1，2，…，N）；低降速层的速度为 v1(i) ，（i=1，2，…，N）；折射层的滑行速度为v2(i) ，（i=1，2，…，N）；H为炮井深度，其井深值为H(j) ，（j=1，2，…，M）。那么炮点P的静校正量TP(j)=[z(j)-H(j)-d(j)]/v1(j)+[d(j)-h(j)]/ v2(j)；检波点n的静校正量Tn(ji)=[z(ji) -d(ji)]/v1(ji)+[d(ji)-h(ji)]/ v2(ji)。其中M为每条测线的炮数；N为每炮的检波点数。

图4 地质模型Fig.4 Geological model

图5 静校正模型Fig.5 Static correction model

5 目的层反射波识别的辅助办法

在目的层反射波与各种干扰波混杂其特征相近的区段，对目的层反射波的正确认识比较困难。

近井处利用过井道地震合成记录进行对比判别；远井处利用理论上计算出目的层反射波在此区段上的有效反射长度，来辅助标定、认识目的层反射波是一种比较有效的方法（见图6）。根据惠更斯原理，反射界面上的每一个点都是一个新的震源，对地面的各个接收点的振动都有作用，但是同一组波的波前到达的时间是不同的，为了使它们能够基本同相叠加，我们限定这个时差最大不能超过四分之一视周期。

图6 计算模型Fig.6 Computational model

在图6中，BC是反射界面，C是断点，那末B、C两点到接收点A的时差为：

其中：D为界面有效反射长度；α为波的衰减系数。

6 解释成果对比

原处理时间剖面图3中的T4反射波和再处理时间剖面图7中的Tm反射波对应的地质层位都是舒兰组的主要开采煤层-4号煤层。图7中Tm波的反射的时间比图3中的T4波的反射时间明显减少；Tm位置的反射波能量得到了加强、连续性变好；T4位置的反射波能量得到了衰减、连续性变差；在断层F15和F3之间、F7和F5之间没有Tm反射波；FD断层的上、下盘关系正好相反。图8是T4反射波时深转换的目的层构造平面图，图9是Tm反射波时深转换的目的层构造平面图。图9中解释的FD断层不但上、下盘关系正好相反，其走向和延伸长度都有所改变；重新解释出一条边界断层Fx，在边界断层Fx西部没有Tm反射波，解释为无主要开采煤层区，通过钻孔2-2、3-1、3-2已经证实确无4号煤层存在；在断层F15和F3之间、F7和F5之间没有Tm反射波，解释为无主要开采煤层区，正待钻探验证；深度等值线除06-1号孔和5-2号孔附近与图8基本相符外，其它处4号煤层埋深均变浅，并由7-2、8-2、9-2号钻孔证实解释正确。

图7 15.40线再处理时间剖面Fig.7 Reprocessing time pro file of Line 15.40

图8 原解释目的层构造平面图Fig.8 Constructs plane chart of original interpretation purpose layer

图9 再解释目的层构造平面图Fig.9 Constructs plane chart of reinterpretation purpose layer

7 结语

舒兰水曲柳区地质构造复杂，地层和煤层倾角较大（30°～50°之间），常规的地震资料处理解释不能完成地质目的，我们在已完成的常规地震资料基础上进行了改进再处理、再解释，得到了较好地质效果。这种解决问题的方法，比较适应于舒兰水曲柳窄槽形地堑区，对于其它地质构造复杂区，要根据其特征来分析选择相应的解决办法。

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