封云杰，李東亮，宋翠萍

(山西省晉城煤業(yè)集團趙莊煤業(yè)，山西 晉城 046605)

三維地震資料精細化解釋技術在趙莊煤礦的應用

封云杰，李東亮，宋翠萍

(山西省晉城煤業(yè)集團趙莊煤業(yè)，山西 晉城 046605)

全三維地震解釋是指對三維地震資料的三度空間的立體解釋，并且使用小波變換、相干體技術、地震屬性提取等精細化處理技術，點、線、面結合的三度空間的立體可視化解釋。本文在趙莊煤礦三維地震資料中使用精細化處理技術，對資料進行全三維解釋，取得了良好的效果。

小波變換；相干體技術；精細化解釋

0 引言

目前，煤礦采區(qū)三維地震勘探技術已經(jīng)成為構造勘探的首選技術，在全國各大煤礦得到了廣泛的應用。常規(guī)三維地震勘探被認為是目前探明斷層和陷落柱最好的物探方法之一，具有大面積、橫向上高密度、解釋精度高的特點[1-2]。由于常規(guī)三維地震勘探解釋技術的局限性，常規(guī)的三維地震資料解釋主要利用了反射波的運動學特征(如波至時間)來解決構造地質問題，而沒有充分利用反射波的動力學信息(如振幅、頻率等)[3]。對于落差小于5 m斷層及直徑小于25 m的陷落柱存在漏解甚至無法解釋。而全三維地震解釋不僅能夠充分發(fā)揮三維地震數(shù)據(jù)體的作用，充分提取三維地震屬性參數(shù)，充分利用三維數(shù)據(jù)體的信息，能夠提高成果的解釋精度，增加了人們對地質構造情況的了解，大大降低了煤礦開采的風險[4]。

因此，我們利用趙莊煤業(yè)已有14.92 km2的三維地震數(shù)據(jù)體，開展三維地震數(shù)據(jù)體精細化處理與追蹤解釋，實現(xiàn)了三維地質資料的精細解釋，總結出趙莊煤業(yè)3#煤層的精細化解釋的相關技術，獲得了顯著的地質效果。

1 三維地震精細化解釋相關技術

1.1 小波變換分析

小波變換是上世紀90 年代發(fā)展起來的一項新技術，他具有良好的時一頻分析特性，小波分解可以覆蓋整個頻域這就提供了一個數(shù)學上完備的描述；小波變換通過選取合適的濾波器，可以極大的減小或去除所提取得不同特征之間的相關性；小波變換具有“變焦”特性，在低頻段可用高頻率分辨率和低時間分辨率(寬分析窗口)，在高頻段，可用低頻率分辨率和高時間分辨率(窄分析窗口)，可以有效保護地震信號中的高頻成份，使波組關系清晰，提高分辨率，有效識別小斷層[5-6]。

1.2 相干體技術

相干體技術是通過在三維數(shù)據(jù)體中比較局部地震波形的相似性來識別異常的。

相干體技術的特有算法是通過三維數(shù)據(jù)體來比較局部地震波形的相似性。相干值較低的點與地質不連續(xù)性如斷層和地層、特殊巖性體邊界密切相關。對相干數(shù)據(jù)體作水平切片圖，可揭示斷層、巖性體邊緣、不整合等地質現(xiàn)象[7]。

計算地震相干數(shù)據(jù)體的目的主要是對地震數(shù)據(jù)進行求同存異，以突出那些不相干的數(shù)據(jù)。通過計算縱向和橫向上局部的波形相似性，可得到三維地震相關性的估計值。在出現(xiàn)斷層、地層巖性突變、特殊地質體的小范圍內(nèi)，地震道之間的波形特征發(fā)生變化，進而導致局部的道與道之間相關性的突變。沿某一線時間切片計算各個網(wǎng)格點上的相關值，就能得到沿著斷層的低相關值的輪廓，對一系列時間切片重復這一過程，這些低相關值的輪廓就成為斷面。同理，地層邊界、特殊巖性體的不連續(xù)性也產(chǎn)生類似的低相關值的輪廓。通過三維相關屬性體的提取，就可以把三維反射振幅數(shù)據(jù)體轉換成三維相似系數(shù)或相關值的數(shù)據(jù)體。

1.3 全三維解釋方法

三維地震資料精細構造解釋采用體—面—線—點相結合的全三維解釋方法進行精細構造解釋。精細構造解釋具有如下特點：

解釋方法為體—面—線—點相結合的全三維解釋。所謂體—面—線—點相結合的全三維解釋方法，是以三維可視化立體顯示為基礎，以地質研究對象為目標，從體、面、線、點等多渠道以及數(shù)據(jù)體的多個視角，全方位剖析三維地震數(shù)據(jù)體，最終獲得三維可視化地質解釋結果。全三維解釋的基本過程是，利用三維可視化技術對數(shù)據(jù)體進行多視角空間立體追蹤，然后結合各種切片(如沿層切片、水平切片、面塊切片)和各種地震剖面(如主測線、聯(lián)絡測線、任意測線、連井測線)進行層位和斷層解釋，最后獲得小斷層、小褶曲、煤層變薄帶、沖刷帶等地質解釋成果[8]。

1.4 螞蟻體小斷層自動追蹤解釋技術

對大于10 m的斷層用常規(guī)解釋技術即可滿足要求，但這樣的結果還不能滿足現(xiàn)代煤礦機械化開采對精細構造所需，礦方經(jīng)常要求盡量多地解釋識別出0～5 m落差的小斷層，但是由于人力物力限制，不可能每條線每個點都肉眼手工識別，即使不惜代價堅持這樣做，利用現(xiàn)有的常規(guī)方差體技術，相干體技術會有一定效果，但也存在主觀性較強，精度低，可靠性差，效率不高的問題。本次使用一種智能仿生技術-蟻群追蹤技術自動識別出目的層-煤層的不連續(xù)線性影像，可以代表小斷層或其它異常體。

2 三維地震精細解釋技術的應用實例

我們利用趙莊煤業(yè)已有14.92 km2的三維地震數(shù)據(jù)體，對其進行預處理，增強邊界特征，突出特殊地層不連續(xù)性，并利用三維可視化技術，自動提取斷層面，以更寬的視野完成斷層解釋；在地震剖面上，沿著煤層提取的振幅，頻率，傾角屬性，在平面上圈定陷落柱，再結合時間剖面精確解釋陷落柱發(fā)育特征。

2.1 地質概況

趙莊井田的煤層較軟，小斷層發(fā)育。同時，趙莊井田煤層頂板上覆巖層由第四系松散巖層和二疊系石盒子組和山西組構成，斷層的發(fā)育，為第四系含水層、二疊系砂巖水提供了導水通道。煤層底板的奧陶紀灰?guī)r水，存在沿斷層、陷落柱導入礦井的危險性。本次研究對象為3#煤層，據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔資料可知：3#煤層埋深為534.15～743.74 m，厚度4.5～5.27 m，平均4.91 m。3#煤層頂板主要為泥巖、砂質泥巖，次為粉砂巖，局部為中細粒砂巖；底板多為泥巖、砂質泥巖，個別為中細粒砂巖。給常規(guī)三維地震數(shù)據(jù)體解釋帶來困難。因此，精細解釋技術尤為重要。

2.2 應用效果分析

趙莊井田的煤層較軟，小斷層發(fā)育，給常規(guī)三維地震數(shù)據(jù)體解釋帶來困難。因此，精細化解釋技術尤為重要。對資料進行精細化二次處理后做出精細化解釋。

2.2.1 斷層解釋

由圖1可以看出，經(jīng)過小波變換后的時間剖面圖上，三維地震資料所反映出的落差小于5 m的f16斷層斷點較常規(guī)三維地震要清晰。

圖1 f16在新老地震資料上的顯示情況

2.2.2 陷落柱的對比

由圖2可以看出，在時間剖面圖上三維地震資料精細化解釋資料所反映的陷落柱區(qū)域斷點明顯較常規(guī)三維地震要清晰。

圖2 XLZ4在新老地震資料上的顯示情況

2.3 新、老解釋成果對比情況

2.3.1 煤層起伏形態(tài)

本次煤層頂?shù)装宓某蓤D與老資料相比，結果更為精細。煤層的展布特征在重新處理與解釋前后基本一致。在二標段和四標段的銜接處形態(tài)變化較大。在新老資料上，二標段和四標段均出現(xiàn)了一個小背斜和一個小向斜，只是傾斜角度有稍許的不同。四標段的頂部，在老資料上底板等高線較密，傾角較陡；新處理資料上，由于構造的影響，底板等高線變化比較明顯，且傾角較緩。

2.3.2 斷層

勘探區(qū)在重新處理解釋前，共解釋斷層40條，正斷層較多。在重新處理解釋后，共解釋斷層291條，其中正斷層284條，逆斷層7條。

2.3.3 陷落柱

勘探區(qū)在重新處理解釋前，共解釋大小陷落柱45個，主要位于二標段頂部和四標段頂部；重新處理解釋后，一共解釋了陷落柱11個。

3 結論

通過對本工區(qū)的處理，主要有以下幾點結論：

1) 經(jīng)過小波變換處理后的資料，波組關系更清晰，分辨率更高，有效避免了將小斷層解釋成陷落柱的錯誤，對5 m以下的小斷層解釋正確率大大提高。

2) 運用相干體技術，在全三維解釋時，經(jīng)過對比老資料和真實揭露情況，對煤層的厚度及底板等高線的解釋更為精細、準確。

3) 隨著煤礦采區(qū)三維地震工作的不斷開展，全三維地震資料解釋技術的運用則愈來愈顯示其重要性，三維地震相干數(shù)據(jù)體切片非常直觀的從平面上揭示了總體構造特征，使得對于斷層, 特別是小斷層的解釋更為準確，小波變換處理技術、屬性分析、圖象分析、波阻抗分析等技術的應用, 極大地提高了現(xiàn)有三維地震資料地質解釋的精度和可靠性。

[1] 王彥輝,姜巖,張秀麗,等. 三維地震解釋技術及其在儲層描述中的應用——以松遼盆地杏樹崗油田X56區(qū)塊為例[J]. 石油與天然氣地質,2013,03:407-412.

[2] 田忠斌. 高精度三維地震勘探關鍵技術研究及應用[J]. 中國煤炭地質,2010,03:44-49.

[3] 程建遠,趙偉,曹丁濤,等. 煤礦采區(qū)三維地震探采對比效果的分析與思考[J]. 中國煤炭地質,2010,08:67-72+82.

[4] 李艷芳,程建遠,熊曉軍,等. 陷落柱三維地震正演模擬及對比分析[J]. 煤炭學報,2011,03:456-460.

[5] 彭玉華.小波變換與工程應用[M].科學出版社,1999.

[6] 王華橋,鄒偉,等.純東地區(qū)目的層反射資料小波分頻處理與解釋[J].勘探地球物理進展,2006,29(4):285-289.

[7] 管曉燕,畢俊鳳,等.多源信息相干技術在陽信洼陷構造研究中的應用[J].勘探地球物理進展,2006,29(1):48-51.

[8] 張愛敏.采區(qū)高分辨率三維地震勘探[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版,1997.

ApplicationofFineInterpretationTechnologyfor3DSeismicinZhaozhuangCoalMine

FENG Yun-jie, LI Dong-liang, SONG Cui-ping

(ZhaozhuangCoal,JinchengCoalGroupinShanxiprovince,Jincheng, 046605,China)

Full 3D seismic interpretation technology refers to stereo interpretation of 3D seismic data in 3 dimension space; it is stereo visualization interpretation with the wavelet transform, coherent body technology, seismic attribute extraction and other fine processing techniques in combination of points, lines and planes in 3 dimensions. The paper achieves good results for full 3D interpretation of the Zhaozhuang coal seismic data after fine processing.

wavelet transform; coherent body technology; fine interpretation technology

2015-08-17

封云杰(1969-)，男，山西芮城人，碩士，晉煤集團趙莊煤業(yè)地質測量部高級工程師。E-mail:15350706142@163.com

P631.4

A

1672-7169(2015)05-0019-04