1、1方差体技术在地震构造解释中的应用郭秀娟（山西省煤炭工业厅资源地质局，山西 太原 030045）摘要：方差体技术在地震构造解释中的应用，不仅可以直观地显示断层的平面位置，检查断层解释的正确性，而且还可以检查岩浆岩侵入体、天然焦以及煤层冲刷带等引起反射波振幅发生变化的地质异常体。文章介绍了方差体技术的原理、算法、参数的选取，并利用实例展示了方差体技术的优点，揭示了方差体技术在地震构造解释中的重要地位。方差体技术和常规的解释方法组合，从而可以大幅度地加快解释速度、提高解释精度及缩短勘探周期。关键词：方差体技术；三维地震资料解释；构造解释Application of variance technol
2、ogy in seismic structure interpretationGUO Xiu-juan(Administration of resources and geology,Office of Shanxi coal industry ,Taiyuan 030045,China)Abstract:As the application of variance technology in seismic structure interpretation,it not only display planimetric position of faults and check the cor
3、rectness of its interpretation,but also check the geological anomalous bodies whose echo amplitude variation are caused by magma intrusions ,natural coke and washout of coal seam.The theory ,algorithms and choosing of parameters of variance technology are introduced in this paper,besides it also rev
4、eals its importance and advantages in seismic structure interpretation by a example.With the combination of variance technology and routine interpretation methods ,thus may speed up interpretation speed, enhance interpretation precision and reduce the exploration cycle by a large margin.Key words:va
5、riance technology;3D seismic data interpretation;structure interpretation作者简介：郭秀娟(1984-)，女，山西省太原市，助理工程师，本科，从事三维地震勘探资料解释，山西省煤炭工业厅资源地质局2TEL：13633512491，地址：山西省太原市朝阳街 75 号，邮编：030045，E-mail：近年来，煤矿事故频发，煤矿安全生产引起人们的广泛关注。如何更好的控制煤层底板起伏形态，查明构造发育情况成为研究的焦点。煤系地层中的构造会导致煤层厚度发生变化，构造附近的煤质变差，直接影响煤层的可采性。在工作面巷道掘进过程中如遇构造
6、，就得改变掘进方向，调整工作面布置，这不仅增加了掘进量，而且容易造成废巷，加大了采煤成本。构造的存在还影响煤层顶板的稳定性及隔水层的完整性，给巷道维护及工作面顶板管理造成困难，而且破坏了顶板隔水层的完整性，容易引发突水事故。因此，查清煤系地层中的构造，对煤矿开采十分重要。目前采区三维地震勘探方法是一种既经济实用又快速有效的煤矿采区精细构造勘探方法，能有效解决构造及煤层起伏形态问题。在煤田三维地震资料解释中，如何准确解释地质构造，对煤矿的安全生产有着十分重要的意义，也是我们研究的主要方向。目前三维地震勘探虽然能有效解决构造，但在资料解释过程中，断层组合时的主观因素大，难免存在多解性。且煤田三维地
7、震资料大多是按 20m20m 测网解释的，容易忽略落差较小的断层，三维地震资料提供的丰富地震地质信息得不到很好利用。方差数据体技术通过量化处理地震数据体的相干属性，生成新的方差数据体，突出和强调地震数据的不相关性，帮助解释人员迅速认识整个工区断层等构造及岩性的整体空间展布特征，从而达到加快解释速度及提高解释精度、缩短勘探周期的目的。1 方差体技术的原理及算法方差数据体技术的理论基础是误差分析理论，是利用相邻道地3震信号之间的相似性来描述地层、岩性等的横向非均匀性，特别是在识别断层以及了解与储集层特征密切相关的砂体展布等方面非常有效。当遇到地下存在断层或某个局部区域地层不连续变化时，一些地震道的
8、反射特征就会与其附近地震道的反射特征出现差异，而导致地震道局部的不连续性。这样，通过检测各地震道之间的差异程度，即可检测出断层或不连续变化的信息。方差体的计算即：在所选目标区对一个时间样点或深度样点求取方差值。根据周围所选地震道及计算方法不同，有多种选取方式，现主要以 33 为例说明计算方法：首先选取地震数据道和数据样点（见图 1） ，从左侧“平面示意图 ”看，求取方差值时在当前点周围八个方向取点进行方差计算；从右侧“剖面图 ”中可以看到，纵向取点是以当前样点为中心上下各取半个时窗长度个样点来计算方差值（一般采样长度 1ms 时，选取时窗长度 30ms） 。计算时窗上下两端取 0 值，当前点处
9、取值为 1，中间各点权值由线性内插求得，以此作为整个时窗的权重函数值。图 1 方差值计算数据点选取范围示意图按照上述方法确定了方差计算取样范围后，具体计算任意一点方差值 ，时可使用下式2t42/12/2)(LttjIiijjtjIijijtjt xw式中： 三角形权重因子函数；tjw第 i 道第 j 个样点的地震数据振幅值；ijx所有 i 道数据在 j 时刻的平均振幅值；jL方差计算时间窗口的长度；I计算方差时选用的数据道数。根据以上公式计算出整个三维数据体每个采样点的方差值，最终得到三维方差数据体。这些工作均由计算机软件自动完成。2 应用实例及效果分析2.1 工区概况我公司在山西长治某地进行
10、了采区三维地震勘探，勘探区内大部分为第四系黄土覆盖，在沟谷中有少量基岩露头，主要为二叠系上统石千峰组和上石盒子组。井田地层由老至新依次为：奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、石千峰组、第四系。该区主要含煤地层为石炭系上统太原组。该区目的煤层赋存稳定，结构简单，平均厚度为 5.91m。煤层的顶底板岩性为泥岩、细砂岩、砂质泥岩，与煤层存在明显的密度和波阻抗差异，形成了可连续追踪对比的有效反射波及波组。该区煤层的构造形态为一走向北东、倾向北西的单斜构造。受轴向 NNE 的向斜、背斜相间次级褶曲的影响，煤层的底板呈波浪起伏。区内断裂
11、构造以近南北走向的中、小断层为主，同时发育有 4个陷落柱，规律性较强。52.2 实例及效果分析该区三维地震勘探，数据采集的观测系统及其参数,是经过理论分析、论证和野外试验验证而确定的。在资料采集过程中，针对该区较为复杂的地震地质条件所采取的各种技术措施得当，不但取全了目的层的地震数据，而且获得了质量较好的原始资料。资料处理时，针对野外资料的特点，根据地质任务要求选用了合理的处理流程、处理模块及参数，压制和去除了干扰波，获得的三维数据体信噪比和分辨率较高。资料解释过程中，对数据体进行了精细的分析、解释，通过反复对比和多种数据资料相互验证，提高了成果精度，使得地震资料解释成果更加符合地下实际地质情
12、况。解释工作以 SUN 工作站为平台，在 Solaris 操作系统环境下，利用 Geoframe 地震解释组合体软件（IESX ） 、可视化软件（GeoViz）以及地质绘图软件（CPS3） ，以人机联作的解释方式进行。解释过程中以偏移数据体为基础，以叠加数据体、方差数据体等为辅，相互对比、相互验证、综合进行解释，最后利用了方差体技术对解释成果进行修改。本次方差体的制作应用了 Geoframe 地震解释组合体软件（IESX）中的 Vaniance Cube 制作制作软件，利用周围八个方向及 30ms 时窗长度个样点来计算方差值，形成三维方差数据体。三维方差数据体参数包括时窗长度（30ms） 、主
13、线道数（3 道） 、联线道数（3 道） 、及运算方式（） ，具体参数选择见下图。6图 2 方差体参数选择该区共解释断层 11 条，陷落柱 4 个，褶曲 3 个。具体位置见图3 构造纲要图。为了突出体现方差体的优势，我们在方差数据体上沿煤层做层拉平切片，与偏移数据体的同一煤层层拉平切片进行对比。图 4 为沿煤层做的方差体层拉平切片，图中较浅区域为方差值异常区。图 5 为偏移数据体顺层切片，图中较浅区域为偏移数据体异常区。两图对比分析，在区东面方差体层拉平切片反映为一个构造带，有多条断层，符合实际情况，而偏移层拉平切片仅对一个较大的断层有所反映，在区南部对于落差较小的断层（5m 左右）在偏移层拉平
14、切片反映不明显，个别断层没有显示，但在方差体层拉平切片上反映相对明显，且断裂带的产状及延展方向也较清楚。F123F456F78F910X1X23X4石泉北向斜石泉村东背斜SS2 S3图 3 构造纲要图 图 4 方差体层拉平切片 图 5 偏移数据体层拉平切片矿方对本次三维勘探揭露的断层进行了部分验证，巷道验证资料与三维地震提供的解释成果吻合率高，尤其是小断层的吻合率比以往未利用方差体技术得到了大大的提高，认为对矿井的进一步开拓提供了较可靠的地质资料，避免了煤矿开采的盲目性，取得了较好的经济效益。方差体技术在该矿的实际应用说明：使用方差体技术后所得的方差数据体，能够更加清晰、准确地展示出断层的分布
15、形态和变化趋势。该技术的使用不仅可以直观地显示断层的平面位置，检查断7层解释的正确性，而且还可以检查岩浆岩侵入体、天然焦以及煤层冲刷带等引起反射波振幅变化的异常地质体。3、结论方差体技术解释三维地震资料，不仅能够省时省力，提高工作效率，而且解释断层时受人为因素影响较小，寻找的断层较客观，减少了多解性，且对断层与岩性边界，反映得更加清晰。方差体的空间连续性使较小的断层不易漏掉。方差体目的层顺层切片的使用，能够随时监控解释结果的正确性，及时纠正解释过程中可能出现的错误，还能帮助分析地层岩性的变化情况。方差体技术软件操作简单，参数选择直观，计算自动完成。计算方差体时，应根据测区的实际情况慎重选择相邻道数和时窗长度。选用道数越多、时窗长度越宽，越适合于确定较大的断层和地质异常体；相邻道数越少，时窗长度越窄，则更适用于确定小断层和规模较小的地质异常体。方差体数据技术解释的结果经矿方验证，准确度及精度较高。参考文献1陆基孟，地震勘探原理M ，北京，石油大学出版社，1993:232-2552徐伯勋，地震勘探信息技术提取、分析和预测M，北京，地质出版社，2001:45-563吴奇之，地震资料解释工作的现状与展望J，石油地球物理勘探，1987（22）
