三维地震勘探技术在李雅庄煤矿应用效果分析_图文.doc

2006年第 6期 三维地震勘探技术在李雅庄煤矿应用效果分析 邱 苏 1,2, 徐永清 1,2, 岳洪波 2, 张艳鹃 2 1. 中国矿业大学, 江苏 徐州 221008; 2. 江苏煤炭地质物测队, 江苏 南京 210046 [摘 要]李雅庄矿区勘探区地表为山型地貌, 地面相对高差大 近 280m , 地表黄土覆盖层 的厚度大 约 50110m , 且黄土覆盖层的厚度变化大 幅度约 60m 。此 “三大” 使 该勘探区地震地质条件极为复杂, 而区内断层和陷落柱十分发育, 三维地震勘探技 术在该区应用效果情况对于该项技术的推广运用具有一定的参考价值。 [关键词]地震地质条件; 反褶积; 折射静校正; 剩余静校正 [中图分类号]P631.4[文献标识码]B [文章编号]1672 99432006 06 0015 03 1勘探区地质条件 李雅庄矿区为山型地貌, 表层为黄土全覆盖, 区内地层自下而上为奥陶系的上马家沟组、石炭 系的本溪组、 太原组、 二迭系山西组、 石盒子组、 石 千峰组、 第三系、 第四系等。 二迭系下统山西组和石炭系上统太原组是本 井田主要含煤地层。其中位于山西组的中部的 2号煤层厚度 0.654.27m , 平均 2.70m , 位于太原 组下段的 10号煤层厚度 1.332.95m , 平均 1.98m , 该两层煤为本区主要可采煤层。 断层和陷落柱是本矿区的主要构造,区内断 层密度大, 多为阶梯正断层, 霍州矿区是山西境内 陷落柱最发育的矿区之一,矿区内的陷落柱也较 发育, 断层密度约为 129条 /km 2, 陷落柱密度约为 70个 /km 2, 构造十分复杂, 给采掘生产工作带来很 大影响。 李雅庄矿区的煤层赋存形态为走向北东、 倾向南东的单斜构造, 局部发育次级褶曲。 2地震地质条件 1 表、 浅层地震地质条件。沟豁纵横的地貌 以及地表黄土覆盖层的厚度多变,使本区的表浅 层地球物理特征非常复杂,也为三维地震勘探施 工带来了一定困难。 勘探区最低处位于本区北部, 高程为 755.4m 。 最高处在勘探区西侧中部, 高程 为 1035.9m , 地面相对高差近 280m 。黄土厚度 岩性以黄色、 桔红色亚粘土为主, 厚度为 50110m , 表层黄土经雨水冲刷切割, 局部形成陡坎。 沿坡分 布着冲积物、 洪积物、 坡积物等。该低速层的厚度 不均对地震资料的数字处理工作将具有一定影 响。 2 中、 深层地震地质条件。煤系地层沉积较 稳定, 岩性、 岩相组合特征清楚, 尤其主要煤层 2煤层、 10煤层与围岩物性差异较大,其界面因波 组抗的明显差异而成为地震波的良好反射面, 可 以形成对应的良好地震反射波,从而为完成本区 地震勘探地质任务奠定了较好的地质基础。而本 区断裂构造倾角普遍较缓, 陷落柱胶结程度高, 该 特点在地震资料上显示有缩小异常的效应,对地 震解释工作不利。 综上所述, 本内地震地质条件极为复杂。 3技术措施及效果分析 [13] 3.1野外激发条件的控制 针对本区表、 浅层地震地质条件特点, 在施工 采集前,在全区有代表性的地段布设了 3个试验 点进行井深和激发药量试验工作。共完成地震试 验物理点 25个, 由于黄土层太厚, 激发井深无法 深至基岩面或基岩面风化带激发井深太深无经 济价值 , 而黄土层在不同深度常赋存着厚度不一 的坚硬沙浆层, 影响成孔深度, 全区激发参数不能 统一,通过反复试验认为本区在深层黄土层中激 发效果相对较好。 通过对试验资料分析, 最终在总 体控制上确定本区激发参数如下最大井深 25m , 井深小于 25m 打到基岩为止。井深达到 15m 以 上采用单井激发, 药量 4.0kg ; 井深 155m 双井组 合, 井深 52m 三井组合, 井深小于 2m 六井组合, 总药量 6kg , 按孔数平均分配。 3.2折射静校正的运用 本区低速带变化大,难以建立地表低速带模 型。 在做好野外静校正同时, 利用自动初至拾取进 行折射静校正,基本上消除了本区高程及炮孔井 能 源 技 术 与 管 理 15 2006年第 6期 深的影响;从图 1和图 2折射静校正处理前后单 炮及叠加剖面对比可以看出原始资料质量得到明 显提高。 邱 苏等 三维地震勘探技术在李雅庄煤矿应用效果分析 图 1折射静校正前后单炮记录 图 2折射静校正前后叠加剖面对比 图 3反褶积前单炮点记录及频谱分析 图 4反褶积后单炮点记录及频谱分析 3.3 叠前反褶积的运用 用反褶积提高分辨率是本次资料处理一大关 键环节。 子波反褶积是为了拓宽频带, 压缩子波波 形、 提高地震数据纵向分辨率。 本模块通过求平均 功率谱和指数加权,来拾取地震子波,并进行整 形, 从而达到提高地震记录分辨率的目的。首先, 将数据转换到频率域进行因子测定和步长测定, 同时计算平均功率谱, 然后进行相位重构。在 FFT 之前, 对记录进行指数衰减, 以保证子波唯一性。 从图 3、 4和图 5、 6反褶积处理前后单炮及叠 加剖面对比可以明显看出原始资料质量得到了明 显提高, 经过反褶积后, 本区资料主频达 60Hz 左 右, 且频带变宽。 16 2006年第 6期 3.4剩余静校正的运用效果 由于数学模型的限制,剩余静校正在叠代处 理时,最佳校正效果不允许时移量超过信号主频 视周期的一半。 为了避免串相位的现象, 采用了分 频剩余静校正多次叠代方法, 即在第一次叠代时, 运用有效波低频分量,实现较大剩余静校正值校 正; 以后各次叠代, 则利用高频成份, 进一步进行 较小剩余静校正值校正,使剩余静校正计算逐步 收敛直到静校正值接近于零。速度是影响剩余静 校正效果的重要参数。 因此在实际处理过程中, 速 度分析与剩余静校正需要进行多次叠代,通过二 次速度分析、 二次静校正叠代, 剖面信噪比逐步得 到提高, 直到满意为止。 从图 7和图 8剩余静校正 处理前后叠加剖面对比可以明显看出原始资料信 噪比、 分辨率得到了明显提高。 3.5相关处理模块的运用 根据本区低速层厚度较大、 浅层速度变化大、 时间域浅部干扰波较发育等特点,本区在地表一 致性振幅补偿、 速度场的生成、 偏移方法选取及偏 移速度的使用等相关处理模块的运用方面都具有 一定针对性, 相比之下, 这些处理模块产生的效果 一般。 4构造显示效果 通过上述有针对性的资料处理,本区获得了 质量较高的数据体资料,该数据体具备查明小构 造、 控制主采煤层赋存形态的能力。 并于后期巷道 地质资料吻合较好。 [参 考 文 献] [1]俞寿朋 . 高分辨率地震勘探 [M ]. 北京石油工业出版 社, 1993. [2]阎世信 . 山地地球物理勘探技术 [M ]. 北京石油工业出 版社, 2000. [3]张爱敏 . 高分辨率三维地震勘探 [M ]. 徐州中国矿业大 学出版社, 1995. [作者简介] 邱苏 1969- , 男, 江苏睢宁人, 工程师, 毕业于中国矿 业大学物探专业, 现为中国矿业大学地质工程专业在读硕 士研究生, 现工作于江苏煤炭地质物测队。 [收稿日期2006-10-16] 图 5反褶积前叠加剖面频谱分析图 图 6反褶积后叠加剖面频谱分析图 图 7剩余静校正前叠加剖面 图 8剩余静校正后叠加剖面 能 源 技 术 与 管 理 17