劉芳曉

（中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西西安710000）

三維地震勘探在圈定煤層風(fēng)氧化帶的應(yīng)用初探

劉芳曉*

（中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西西安710000）

在煤礦采區(qū)三維地震勘探資料解釋中，以時(shí)間剖面解釋為主屬性分析為輔的方法可以作為圈定煤層風(fēng)氧化帶的寬度的依據(jù)。該方法應(yīng)用于山東巨野煤田某采區(qū)的三維地震勘探，最終地震資料解釋的煤層風(fēng)氧化帶得到后期鉆孔的準(zhǔn)確驗(yàn)證。

三維地震；時(shí)間剖面；屬性分析；風(fēng)氧化帶

煤層的風(fēng)氧化問(wèn)題是煤田地質(zhì)勘探的重要內(nèi)容之一。煤層風(fēng)氧化后，其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，原始結(jié)構(gòu)和構(gòu)造遭到破壞，失去原有的工業(yè)價(jià)值，從而改變開采工程的地質(zhì)條件。所以，在煤田地質(zhì)勘探中確定其風(fēng)氧化帶的深度和寬度不僅可以指導(dǎo)煤田開采工程的設(shè)計(jì)部署，而且是保障煤田開采高效安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于煤層風(fēng)氧化帶的勘探方法比較單一，僅依靠稀疏網(wǎng)格密度的鉆探工程圈定其范圍的經(jīng)驗(yàn)性依賴程度較大，導(dǎo)致風(fēng)氧化帶范圍圈定不準(zhǔn)確，最終降低煤礦經(jīng)濟(jì)效益，甚至影響開采安全。

煤層風(fēng)氧化帶與正常煤層的物性差異在地震反射波的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)差異特征是利用三維地震勘探圈定風(fēng)氧化帶寬度的理論基礎(chǔ)。近年來(lái)，煤礦采區(qū)三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，其特點(diǎn)是高密度的數(shù)據(jù)采集、準(zhǔn)確的空間成像和歸位，提供剖面的、平面的和立體的地下地質(zhì)構(gòu)造圖像。因此本文提出，在煤礦采區(qū)三維地震勘探資料解釋中，結(jié)合已知鉆孔以時(shí)間剖面解釋為主屬性分析為輔的方法可以作為圈定煤層風(fēng)氧化帶的寬度的依據(jù)，利用該方法實(shí)踐于山東巨野煤田某采區(qū)的三維地震勘探圈定3煤層的風(fēng)氧化帶寬度，最終得到后期鉆孔的準(zhǔn)確驗(yàn)證。

1　煤層風(fēng)氧化帶的地震反射波特征

煤層經(jīng)風(fēng)氧化之后顏色、光澤、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、硬度、節(jié)理、裂隙發(fā)育程度等物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化。其中，結(jié)構(gòu)疏松成粉末狀、節(jié)理和裂隙明顯增多，硬度降低，煤層完整性變差呈破碎、泥砂狀的散體結(jié)構(gòu)。因此正常煤層和風(fēng)氧化煤層與其圍巖橫向上波阻抗特征存在明顯差異，這是利用地震勘探方法圈定煤層風(fēng)氧化帶的理論基礎(chǔ)。經(jīng)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，地震反射波在地震時(shí)間剖面上主要表現(xiàn)為反射波同相軸振幅降低、頻率突變跳躍、連續(xù)性變差，且位置靠近新生界底界（圖1）。

圖1　煤層風(fēng)氧化帶在地震時(shí)間剖面上的顯示

2　地震屬性分析圈定煤層風(fēng)氧化帶

（1）屬性分析。地震時(shí)間剖面解釋風(fēng)氧化帶實(shí)質(zhì)上依然遵循著二維地震的主體思維，并未脫離二維的束縛，更沒(méi)有發(fā)揮三維數(shù)據(jù)體的全方位空間立體優(yōu)勢(shì)，因此單純依靠剖面解釋存在弊端。而屬性分析是建立在三維數(shù)據(jù)空間立體概念的基礎(chǔ)之上，打破了二維剖面的思維束縛，是三維地震資料解釋的重要輔助方法。

煤層風(fēng)氧化帶與正常煤層最大的差異便是物性發(fā)生明顯變化，而巖石物性特征差異決定了地震反射波的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征差異。地震屬性便是指從地震數(shù)據(jù)中提取出來(lái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)地震特殊測(cè)量值。不同的屬性，揭示了不同的不易探測(cè)的地質(zhì)體的巖性、物性變化。結(jié)合煤田地震勘探的特點(diǎn)，可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征把地震屬性分為8個(gè)類別：時(shí)間、振幅、頻率、相位、波形、相關(guān)、吸收衰減、速度。本項(xiàng)目利用Geoframe解釋軟件，提取了26種地震屬性，選擇了對(duì)煤層風(fēng)氧化帶反映較好的4種地震屬性參與了解釋（圖2）。

圖2　風(fēng)氧化帶反映較好的3號(hào)煤層屬性圖

屬性分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，3煤層的風(fēng)氧化帶主要分布在背斜構(gòu)造的核部區(qū)域，整體呈條帶狀集中在煤層隱伏露頭附近，局部寬窄不一。利用時(shí)間剖面的解釋成果和屬性分析的結(jié)果綜合分析圈定全區(qū)的風(fēng)氧化帶范圍。

（2）鉆孔驗(yàn)證。后期補(bǔ)勘鉆孔B-1、B-2和B-3平面位置選定在三維地震勘探所解釋的3煤層風(fēng)氧化帶上，經(jīng)鉆探發(fā)現(xiàn)3煤層及其附近的基巖層均遭受不同程度的風(fēng)氧化，其中B-1孔風(fēng)氧化厚度達(dá)到34.38m，B-2孔風(fēng)氧化厚度達(dá)到34.92m，B-3孔風(fēng)氧化厚度達(dá)到28.98m。因此，地震解釋的風(fēng)氧化帶得到了鉆孔的準(zhǔn)確驗(yàn)證。

3　結(jié)論

煤礦采區(qū)三維地震勘探解釋煤層風(fēng)氧化帶的寬度在充分發(fā)揮三維數(shù)據(jù)體可以靈活應(yīng)用時(shí)間剖面、水平切片和立體圖優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)之上，合理有效地利用屬性分析的方法實(shí)現(xiàn)煤層風(fēng)氧化帶的判別和圈定。將該方法應(yīng)用于山東巨野煤田某采區(qū)，其地震解釋結(jié)果得到了后期鉆孔的準(zhǔn)確驗(yàn)證，取得了很好的效果。

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1004-5716（2016）05-0188-02

2015-05-20

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國(guó)家十二五科技支撐計(jì)劃課題（2012BAK04B04）；科技部科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項(xiàng)資金（2013EG122200）。

劉芳曉（1986-），男（漢族），山東煙臺(tái)人，工程師，現(xiàn)從事煤礦三維地震勘探工作。