屯兰矿南五采区三维地震资料二次处理与解释

2021-08-31程丑小

煤炭与化工 2021年7期

程丑小

（西山煤电屯兰矿，山西太原 030206）

1 概况

随着矿井建设的推进，屯兰矿南五采区勘探范围内已经采完12501 工作面、12503 工作面和12505 工作面。屯兰矿南五采区三维地震资料解释的地质构造逐渐被井下巷道所揭露，从探采对比情况来看，原三维地震勘探地质构造吻合度不高，解释结果难以满足矿井建设的需求。从屯兰矿三维地震勘探区的状况来看，采用三维地震二次重新处理与解释来提高地质构造精度，是一条经济高效的途径，区内已有部分区域布设了巷道或已进行了采掘，结合开采揭露的地质构造，通过二次处理与解释，可验证重新处理解释的正确性。

2 技术目标及内容

（1）三维地震资料高分辨率处理。针对以往三维地震资料处理中存在的问题，在叠前基础资料处理方面，重点研究叠前去噪、区域去面波、地表一致性振幅补偿、分频迭代剩余静校正、反褶积加频谱整形滤波和密点速度分析等环节，提高资料的处理精度和分辨率。在获得高质量叠前数据的基础上，采用叠前时间偏移关键技术，提高小断层成像清晰度。

（2）三维地震资料地震多属性构造解释。开展全三维地震资料解释，利用三维可视化技术对数据体进行多视角空间立体追踪，然后结合各种切片和各种地震剖面进行层位和断层解释，最后获得小断层、小褶曲、煤层变薄带和冲刷带等地质解释成果。在此基础上，重点研究地震多属性解释方法，如方差体、曲率和相干体等多属性解释技术，提高地震资料解释的精度。

（3）克里金方法煤层厚度预测。克里金法作为地质统计学中的经典插值方法，是一种无偏、最优的插值方法。地震资料在横向上具有良好的连续性，并与钻井数据存在一定的相关关系。根据地质统计分析，找出与煤层厚度相关系数最高的地震属性，建立地震属性与煤层厚度之间的关系，利用协克里金法，预测远离钻孔位置的煤层厚度，得到研究区的煤层厚度分布。

3 处理任务

整个工区分为精细勘探区和常规勘探区，工区边界及位置如图1 所示。精细勘探区施工面积为2.03 km2，控制面积1 km2；常规勘探区施工面积为3.34 km2，控制面积2 km2。此次地震资料处理的任务是完成该工区精细勘探区和常规勘探区内黑框面积2 km2的叠前时间偏移处理工作。

图1 工区处理范围Fig.1 Processing range of working area

（1）针对部分炮点实际位置与观测记录存在一定偏差的问题，根据位置几何关系，提出了观测系统的炮点、检波点校正方法，对后续提高局部资料信噪比有一定帮助。针对山地研究区野外静校正问题，采用层析静校正，准确的计算低速带模型，求取精确的野外静校正量。针对研究区内噪声的特征，提出了十字排列组合FK 滤波的方法，对这些噪声进行有效的压制。针对叠后偏移具有水平层状介质假设，而研究区煤层为起伏形态，提出克希霍夫积分偏移算法，对研究区的煤层底板及隐伏小构造进行了成像，使反射波较好的归位，剖面构造形态清楚，断点、断块清晰。

（2）常规的断层解释通过观察地震剖面上振幅、相位和时差等特征识别断层，由于小断层在时间剖面上的变化微小，难以肉眼识别，解释结果受到解释人员主观因素影响较大。支持向量机是一种新型的模式分类方法，在解决小样本、非线性及高维模式识别中表现出特有优势,具有优良的泛化能力并且对解决分类问题和回归问题具有鲁棒性。采用了基于支持向量机(SVM)算法的断层自动识别方法。通过相关性分析和聚类分析评估属性，确定4种互相关性低的地震属性。利用通过钻井地震勘探采集、处理得到的地震属性和断层信息共2 800 组数据，选取2 400 组作为训练样本，构造SVM 断层识别模型；400 组数据作为测试样本，进行断层识别，识别正确率达到96.75%，将断层识别模型用于整个目的工区的预测。利用地震属性建立的SVM 断层自动识别模型，能够有效识别小断层，降低了人为主观因素的影响，缩短了解释周期。

4 处理成果

4.1 煤层厚度预测

煤层厚度求取是基于煤层厚度与地震属性之间所具有的相关关系来进行的。根据地质统计分析，找出与煤层厚度相关系数最高的地震属性，建立地震属性与煤层厚度之间的关系，利用协克里金法，预测远离钻孔位置的煤层厚度，得到全勘探区内的煤层厚度分布。

对煤层层位地震属性进行分析后，发现均方根振幅与煤层厚度的相关性较好，因此，选择各解释煤层的均方根振幅属性（图2），结合钻孔煤层厚度，进行全区煤层厚度的预测，如图3 所示。

图2 2 号煤层均方根振幅切片Fig.2 RMS amplitude slice of No.2 coal seam

图3 2 号煤层煤层厚度Fig.3 Thickness of No.2 coal seam

4.2 2 号煤层起伏形态

从煤底板等值线图（图4）中可以看出，2 号煤标高为610—720 m，最低处位于勘探区南角，标高为610 m；最高处位于勘探区北角和东角，标高为720 m。从西向东，勘探区依次发育有ZZ1 背斜、东大岭向斜、ZZ2 背斜和ZZ2 向斜。

图4 2 号煤底板等高线图Fig.4 Contour diagram of No.2 coal seam floor

ZZ1 背斜：由勘探区北部延伸至勘探区南部，北高南低，其轴部贯穿全区，呈弧形展布，区内走向由北向南为北北东- 近南向，区内延伸长度为912 m，两翼不对称。

东大岭向斜：由勘探区东北部延伸至勘探区南部，北高南低，其轴部贯穿全区，呈弧形展布，区内走向由北向南为北东- 南南东向，区内延伸长度为1 752 m，两翼不对称，地层倾角4°～10°。

ZZ2 背斜：由勘探区东部延伸至勘探区中部，东高中低，其轴部呈弧形展布，区内走向为北东向，区内延伸长度为642 m，两翼不对称。

ZZ2 向斜：由勘探区东部延伸至勘探区南部，东高南低，其轴部呈弧形展布，区内走向为北北东向，区内延伸长度为1 065 m，两翼不对称。

4.3 2 号煤层断层与陷落柱

2 号煤层断层分布如图5 所示。勘探区内共解释断层34 条，皆为正断层，断层以北东向走向为主。断层采用自西向东、自南向北的命名原则编为DF1～DF34。其中，落差5～10 m（包括10 m）的断层3 条，落差3～5 m（包括5 m）的断层5 条，落差小于等于3 m 的断层26 条。参与评级的断层34 条，可靠断层10 条，较可靠断层24 条，从三维数据体上，未发现陷落柱。