1、地震勘探在地层倾角较大地区的应用初探第 20 卷 2 期2008 年 2 月中国煤炭地质C0ALGE0L0GY0FCHINAVol-20No.2Feb.2008文章编号:16741803(2008)02 004904地震勘探在地层倾角较大地区的应用初探张奋轩,曹新领(陕两省煤田地质局物探测量队,陕西西安 710005)摘要:在地层倾角较大地区,尤其是通过钻孔见煤深度推断的地层倾角变化较大地区,钻孔之间的地层及构造变化情况,若仅依靠钻孔资料,可能会得出与事实相反的结论.大倾角地层地区的地震勘探,须解决的地质问题主要有:受构造运动影响,煤系地层被风化剥蚀后,与新生界呈不不整合接触关系的煤层露头点;
2、背斜轴部发育的褶曲,断层以及煤层赋存形态的变化:受大断层的牵引作用,其附近地层倾角变化及小断层的发育情况.在地震资料处理时,对干涉波应采用炮炮计算切除量及去线性干扰模块进行切除;并认为偏移处理中的层速度,做沿层平滑较均方根速度平滑更加合理.在进行解释时,应注意分辨不同的波形特征及断点识别标志.实例表明:地震勘探可以准确地控制单斜地层因断层导致的背斜构造及地层倾角变化情况.关键词:地震勘探;多次波;速度偏移;断层;大倾角地层 ;单斜;背斜中图分类号:P431.4 文献标识码:A1 在大倾角地层地区主要解决的问题1.1 单斜地层煤层露头点煤层缺失主要受构造运动的影响,即煤系地层抬升而被风化剥蚀,然
3、后为新生界地层所覆盖,形成隐伏露头依据地震波反射理论规律,当煤层厚度小于调谐厚度时,煤层由厚变薄.反射波能量由强变弱;煤层缺失.反射波消失;在时问剖面上,某一反射波能量逐渐变弱直至消失.这往往是这个煤层变薄缺失的表现.也是确定煤层地下露头视缺失点的重要标志.由于新生界地层与下伏地层物性差异较大.其界面是一个很好的波阻抗界面,所以在解决煤层缺失点时.能常利用新生界底界面与下伏煤层反射波的相交点.认为是煤层的缺失点.据此对地震勘探线上主要煤层隐伏露头位置进行解释,从而达到对全区煤层隐伏露头位置进行控制的目的.图 1 为煤层隐伏露头在地震时间剖面上的反映.1.2 背斜轴部地层控制煤层变化煤系地层的起
4、伏形态反映了各煤层底板的起伏形态,由于构造的影响,其间发育的褶曲和断层使煤层的形态存在局部的变化.勘探区 1 为一总体呈南低北高走向 NNW 的单斜构造,煤层倾角较缓为 20.一 30.由于地层受东西作者简介:张奋轩(1971-),男,汉族,陕西岐山县人,高级工程师,1996 年毕业于中国矿业大学.学士学位,从事地球物理勘探解释及处理工作.收稿日期:20071227责任编辑:孙常长图 1 煤层隐伏露头地震时间剖面Figure1Coalseamconcealedoutcropseismictimesection向压力作用.形成 NNWSSE 向的背斜构造.在背斜轴部,地层倾角变大并产生了一系列的
5、断层,从而使背斜的完整性受到了破坏,煤系地层的形态也受到了一定的影响,煤层变化很大,仅仅依靠钻孑 L 推断 ,很难推测地层倾角和煤层的变化,不可能满足煤矿开采的需要.采用地震勘探可以实现对煤层较连续图 2 背斜轴部地层地震时间剖面Figure2Anticlineaxialree3onstrataseismictimesection50 中国煤炭地质第 20 卷的追踪,通过煤层反射波的变化,可以更好地控制煤层的缺失及断层的发育情况.图 2 为断层使背斜轴部地层形态发生变化.1.3 断层的牵引引起地层倾角变化由于大断层的牵引作用,断层附近地层倾角会发生突变,依靠常规钻探不可能准确控制断层位置及地层
6、倾角的变化,满足不了煤矿的开采要求.勘探区 2 为一典型的受大断层牵引而引起的地层倾角的突然变化的地区,区内边界断层落差在380650m.本断层在地震时间剖面上的反映如图 3所示,钻孔揭示了该逆断层上盘,下盘在断层的牵引构造作用下,地层倾角急剧变陡,由 10.左右突变为30.一 40.,局部达 50.以上.由于大断层的存在,使地层变化很大,仅依靠钻孔往往需要投入很大的工作量才能基本控制断层的位置,而利用地震勘探只需投入较小的工作量,利用煤层反射波对煤层进行连续追踪,同时参考偏移时间剖面,对大断层的位置能进行较好的控制,同时对大断层附近地层的倾角变化及小断层的发育情况也能做到很好的控制.既缩短了
7、勘探周期,节约了成本,又提高了勘探精度.2 大倾角地层资料处理存在的难点及措施2.1 多次波的干涉往往存在多次反射波一折射波干涉严重,特别是当目的层埋藏较浅时对煤层反射波的干涉更为严重.采取措施:处理切除时采取炮炮计算切除量和去线性干扰模块.首先识别和分析干扰的波形特征图 3 大断层牵引地层地震时间剖面Figure3Majorfaulttractionstrataseismictimesection和分布特征,然后在记录中根据信号和噪声特征进行信噪分离,最后对干扰进行压制或者剔除并恢复有效信号能量,从而提高数据的信噪比.2.2 大倾角地层地质构造复杂如何将地质构造准确归位,达到精确解释的目的,
8、偏移量及偏移速度的选择至关重要,在构造复杂地区还会存在回转波,断面波及侧面波的归位等要想得到好的偏移成像.形成正确的偏移速度场非常关键.目前传统的做法都是通过对叠加速度场的平滑,然后上升或下降一个百分比值,用于偏移,通过实际偏移试验,确定最终用于偏移的上升或下降的百分比值,也就形成了偏移速度场.认为该速度为均方根速度,直接提供给偏移程序使用偏移处理中实际要求的是层速度.上述方法其实保证不了层速度的合理性,往往存在层速度的突变现象.对同一层来说,其层速度变化应该是渐变的,即使岩性突变,其层速度变化也存在一个过渡带.所以说对层速度做沿层平滑,要比对均方根速度平滑合理.采取措施:在处理时采用 DMO
9、 叠加,同时在偏移时多做方法及参数的研究,在形成准确的偏移速度场后,对进行时间剖面的偏移归位等.从而使断层归位准确,断点显示清楚,干脆,绕射波也得到很好的收敛.在条件允许的情况下可以做叠前深度偏移,提高成像精度,从而达到提高成果精度的目的.3 大倾角地层资料解释中存在的难点及措施3.1 波的对比由于煤层层数多,煤层层间距及煤厚变化较大,其形成的地震反射波波形,波组特征纵,横向都有变图 4 单斜地层因断层导致背斜的地震时间剖面Figure4Faultcausedanticlineinmonoclinestrataseismictimesection2 期张奋轩,等:地震勘探在地层倾角较大地区的应
10、用初探 5l化较大:断层把测区切割成几个块段,主测线对比可能要数次跨越大断层;因断层附近地层倾角陡,造成的断层上,下盘反射波重叠,干涉现象较普遍,使断点显示不清晰等,故波的对比难度较大.对比时可采取如下措施.每个波形,波组特征相对稳定的块段内有孔地段用人工合成纪录进行标定,无孔地段采用与其它地段孔旁道类比的方法进行定位.进行波的对比时,一定要取全波场,不能随意取舍.发现波场在处理中受损失时,应及时进行改善处理,不可随意“近似“ 对比 .对相互干涉的波进行人工波场分离对比,并参考叠后偏移剖面.认真识别侧面波,它是对地震解释的严重干扰,如沿上,下盘反射波发生干涉的断层走向的测线上,沿产生回转波的向
11、斜的轴向的测线上都会发生很难识别的干涉现象.3.2 断点解释断层在地震时间剖面上的表现形态多种多样,既有同相轴明显错断,也有倒屋脊断层引起的同相轴交叉.通过分析总结,此类地区断点解释的标志如下.反射波组错断或交叉错断,这种情况最为常见,为较大断层的反映.反射波突然消失或反射波组的突然增多或减少,这是采区边界断层的反映.断点或断棱的绕射波以及断面波的存在也是识别断层的一个很好的辅助标志.利用上述标志进行断点解释时,还应注意到平面上断盘的升降关系要合理,重要的是断面要在相交剖面上合理闭合.在断点组合过程中,根据反射波断点的时差,断距的大小以及错开同相轴的多寡,遵循先大后小,先多(断点多 ,断开的层
12、数多)后少,先可靠后一般,先简单后复杂的原则进行.组合结果的正确与否要看是否符合整体的构造规律,亦即地层的起伏形态和断裂系统的相互关系是否协调,能否反映地下地质构造规律.4 应用实例在地层倾角较大地区,尤其是通过钻孑 L 见煤深图 5 单斜地层因断层导致倾角变化的地震时间剖面Figure5Faultcauseddipanglechangingstrataseismictimesection度变化推断的地层倾角变化较大的地区.钻孔中间地层及构造的变化,仅通过钻孔控制无从得知,甚至会得出与事实相反的结论.地震勘探是通过高密度的数据点.来实现对地质体的连续观测,弥补了靠单一钻探手段对钻孔间地层及构造
13、无法控制的不足.图 4 为某区断层使单斜构造发生变化而形成的背斜.由于大断层的牵引,使断层上盘地层的单斜形态受到破坏,形成了一个幅度较大的背斜,背斜轴部明显靠近断层.图 5 为某区断层使单斜地层倾角发生变化实例.从地震时问剖面分析,该单斜受断层切割而发生变化,断层上盘倾角明显变小,通过精细的地震资料处理,明显可以看出断点在时问剖面上反映清晰,从而较准确地控制了断层的位置.地震勘探在宁夏,内蒙等构造复杂地区的应用取得了很好的效果,结合钻探在找煤及控制煤层露头等方面显示出了其独特的优势,缩短了勘探周期,节约了成本,同时又提高了勘探的精度.在地层倾角较大地区解决煤层倾角的变化及构造起到了非常重要的作
14、用.参考文献:1熊翥.复杂地区地震数据处理思路M.北京:石油 T 业出版社,2002.2周锦明,熊煮 .地震数据精细处理M.北京:石油工业出版社,2003.13王双明 .煤田地质与可持续发展研究M.西安:陕西科学技术出版社.2002.4邓志文.复杂山区地震勘探M.北京:石油工业出版社,2006.5郭彦民.建筑密集区高倾角三维地震勘探效果J1. 中国煤田地质,2004,16(1).6杨为民.高倾角地层地震勘探在新疆尼勒克煤田勘探中的应用J1_中国煤田地质,2006,180).7马社坤,夏青 ,徐爽,等.山地大倾角地层维地震资料处理研究Jl_中国煤田地质.2005,17(4).52 中国煤炭地质第
15、 20 卷AnInitialDiscussiononApplicationofSeismicProspectinginLargerStrataDippingAreaZhangFenxuan,CaoXinling(GeophysicalProspectingandSurveyingTeam,ShaanxiBureauofCoalGeologicalExploration,Xian,Shaanxi710005)Abstract:Inlargerstratadippingarea,especiallyinsuchareaisonlydeducedbycoalseamdepthchanginginbo
16、reholes,ifonlyrelyondrillingdata,maybecausedanoppositeconclusion.Theseismicprospectinginlargerstratadippingarea,havetobesolvedgeologicalproblemshave:affectedbytectonicmovement,coalmeasuresstrataaftererodedbyweathering,concealedcoalseamoutcropsunconformablecontactwithCenozoicstrata;folds,faultsdevelo
17、pedonanticlineaxialregionandchangingofcoalseamhostingconfiguration;majorfaulttractionstratadipanglechangingandminorfaultsdevelopment.Duringtheseismicdataprocessing,thedisturbingwavemutingamountshouldbeestimatedshotbyshotandmutingbylinearinterferencemovedmodule;tointervalvelocityinmigrationprocessing
18、,itismorereasonabletouselayersmoothingthanroot-mean-squarevelocitysmoothing.Duringinterpretation,shouldpayattentiontodistinguishdifferentwaveformcharacteristicsandfaultpointidentificationmarks.Exampleshavedemonstrated:seismicprospectingcancontrolfaultcausedanticlineanddipanglechangingstratainmonocli
19、nestrataaccurately.Keywor:seismicprospecting;multiplewave;velocitymigration;fault;largedipanglestrata;monocline;anticline(上接第 28 页)图 3 延河泉域富水性分带图Ca 型;YS 一 19 号大口径孔,单位涌水 6.215L/(s?m),水质为HCO3?SO4 一 Ca?Mg 型水;YS 一20 号大口径孔,单位涌水量6.215L/(s?m),YS 一 21 号大口径孔,单位涌水量 5.850L/(s?m),上述大口径孔水质,经化验各项指标均符合生活饮用水要求.参考文献
20、:1李振拴.中国北方喀斯特水源地勘探方法研究M.北京:煤炭工业出版社,2Ooo.2曹玉清,胡宽容 .岩溶化学环境水文地质M. 吉林长春:吉林大学出版社,1994Figu.3Ynh.piingwterichprop.rty.lIingmap【3李振拴 ,曹玉清,胡宽容.泉域水化学如 YS 一 1 号孔,q=6.975-5.550L/(s.m),水质为分带模型定性定量评价的探讨 lJ1.水文地质工程地质,1990,17(4).HC03.S04-Ca?Mg 型水.YS 一 16 号孔,单位涌水量为 41 中国科学院地质研究所岩溶研究组.中国岩溶研究RJ.北京:中国7.217L/(s?m),水质为 H
21、CO3 一 Ca?Mg 型水.YS 一 18 号科学院地质研究所,1979?孔,单位涌水量 1.9634.695L/(s?m),水质为 HCO3 一DeterminationofKarsticWaterRichZonebytheUseofHydrochemicalMethodACaseStudyofYanheSpringsinShanxiOinShengli,LiZhenshuan(CoalGeologicalInvestigationInstitute,InnerMongoliaBureauofCoalGeologicalExploration,Hohhot,InnerMongolia010
22、010)Abstract:BytheuseofwaterqualityanalyticdataoftheYanhespringsaquifer,accordingtogroundwateraggressiveC02andmineralsaturationexponent(13i)figuredoutfunctionalrelationshipwithOrdovicianlimestone(02)surfaceelevation(H).ThroughdiagramandrelationalanalysescarriedoutYanhespringsaquiferwaterrichzoning,w
23、orkedoutOrdovieianSystemsurfaceelevation350-600misstrongwaterrichzone.q=5.55-6.9751/s?m:750-600mand350-200mismediumwaterrichzone;above750mandbetween600-350misweakwaterrichzoneandallverifiedbyexplorationandpumpingtests.Keywords:hydrogeoehemistry;aggressiveC02;mineralsaturationexponent;karstiewaterrichzoning;Yanhesprings
