喬 會(huì),霍 超,王 輝,孫亞岳
(1.陜西省煤田物探測繪有限公司,陜西 西安 710005;2.陜西正通煤業(yè)有限責(zé)任公司,陜西 咸陽 713699)
三維地震勘探在煤礦上起到非常重要的作用,為煤礦工作面的布設(shè)提供指導(dǎo)性作用,也為煤礦高效、安全生產(chǎn)提供地質(zhì)保障。本文三維地震勘探解釋中主要針對(duì)斷層、褶曲、煤層缺失邊界、煤厚進(jìn)行解釋,主要涉及煤層層位追蹤、斷層組合、水平切片和屬性分析等技術(shù),通過上述技術(shù)對(duì)勘探區(qū)地質(zhì)特征進(jìn)行分析。
勘探區(qū)位于鄂爾多斯盆地南部渭北撓折帶北緣的廟—彬凹陷內(nèi),白堊系構(gòu)造層走向NE,傾向NW;侏羅系為隱伏構(gòu)造,井田內(nèi)含煤地層延安組直接或間接沉積基底為三疊系上統(tǒng)胡家村組,其上覆的侏羅系各組起伏形態(tài)與其頂面起伏具明顯的承襲關(guān)系??傮w趨勢為南高北低,東高西低?;茁∑饘?duì)煤系、煤層的沉積分布及其厚度變化關(guān)系密切。在凹陷部位煤系、煤層較厚,而在古隆起部位煤系、煤層較薄。
勘探區(qū)大部分地區(qū)被第四系黃土及新近系紅土所覆蓋,在涇河沿岸及黑河出露有白堊系下統(tǒng)華池組。勘探區(qū)內(nèi)的地層由老至新依次有:三疊系上統(tǒng)胡家村組(T3h),侏羅系下統(tǒng)富縣組(J1f)、中統(tǒng)延安組(J2y)、直羅組(J2z)、安定組(J2a),白堊系下統(tǒng)宜君組(K1y)、洛河組(K1l)、華池組(K1h),新近系(N)及第四系更新統(tǒng)(Q1+3)、全新統(tǒng)(Q4)。主要有4號(hào)煤層。
此次勘探數(shù)據(jù)采集方法根據(jù)黃土塬區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn),結(jié)合此次試驗(yàn)資料綜合分析,確定三維地震采集采用10線10炮束狀觀測系統(tǒng),中間放炮,接收線距40 m,接收道距20 m,縱向炮距120 m,橫向炮距20 m,CDP網(wǎng)格10 m×10 m,覆蓋次數(shù)35次,如圖1所示。
圖1 采集觀測系統(tǒng)示意Fig.1 Schematic diagram of acquisition and observation system
三維地震解釋在工作站上以地震時(shí)間剖面為基礎(chǔ),通過時(shí)間剖面的反復(fù)對(duì)比分析,結(jié)合屬性分析最終確定斷層及褶曲。斷層在時(shí)間剖面上的表現(xiàn)主要是同相軸發(fā)生錯(cuò)斷或者扭曲,斷層斷距大小的不同在時(shí)間剖面上的表現(xiàn)也是有差異的,譬如斷距較大的斷層不僅僅在煤層上有反應(yīng),在上部地層中也會(huì)表現(xiàn)出來,就會(huì)出現(xiàn)斷層通道;斷層也會(huì)導(dǎo)致反射波的頻率、振幅和相位等屬性產(chǎn)生差異,在屬性平面圖上就會(huì)明顯的凸顯出斷層走向及延展長度。經(jīng)過時(shí)間剖面分析和屬性分析,在勘探內(nèi)共發(fā)育有9條斷層,均為正斷層,按斷層落差劃分:落差小于5 m的斷層有2條,分別為DF23、DF28;落差大于5 m小于10 m的斷層有4條,分別為DF21、DF22、DF25、DF26;落差大于10 m的斷層有3條,分別為DF20、DF24、DF27,其中DF24斷層在時(shí)間剖面上和屬性平面上顯示如圖2所示。
圖2 DF24斷層在時(shí)間剖面和屬性平面圖上反映Fig.2 The reflection of No.DF24 fault on time profile and attribute plane
在經(jīng)過統(tǒng)一基準(zhǔn)面校正后,時(shí)間剖面上煤系地層反射波的起伏形態(tài)可直觀地反映煤系地層的起伏形態(tài),在水平切片上也可以直觀的反映出煤層的起伏。如圖3所示,褶曲在時(shí)間剖面上的反映;圖4水平切片反映勘探區(qū)煤層整體上呈現(xiàn)一個(gè)北東向向斜構(gòu)造,在向斜的兩翼上發(fā)育次一級(jí)的褶曲構(gòu)造。
圖3 褶曲在時(shí)間剖面圖上的反映Fig.3 The reflection of fold on time profile
圖4 褶曲在時(shí)間水平切片上的反映Fig.4 The reflection of fold on time horizontal slice
三維地震波中含有大量的地質(zhì)信息,地層構(gòu)造、巖性變化、煤層厚度、分岔合并等均會(huì)引起地震波的變化。在地震波中提取地震屬性參數(shù),經(jīng)分析可以獲得所需的地質(zhì)信息。常規(guī)地震技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)薄煤層縱橫分辨率的要求,而測井技術(shù)雖然分辨率很高,但難以有效實(shí)現(xiàn)井間地層參數(shù)橫向變化對(duì)比的地質(zhì)要求。地震反演把約束反演技術(shù)與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用,建立精確的模型,利用地震、測井?dāng)?shù)據(jù)的互補(bǔ)性質(zhì),分析復(fù)雜地質(zhì)條件下薄煤層的分布。圖5為反演剖面,結(jié)果顯示煤層的薄厚與煤層沉積規(guī)律是相吻合的,在高的地方煤層薄,低的地方煤層厚。
圖5 反演成果剖面Fig.5 Inversion result profile
振幅屬性的強(qiáng)弱也可定性的反映出煤層厚度的變化規(guī)律,如圖6所示,煤層厚度變化規(guī)律比較明顯,最厚位于勘探區(qū)中北部,厚度約為15 m,勘探區(qū)南部煤層缺失。屬性分析與勘探區(qū)內(nèi)鉆孔揭露煤層厚度相吻合,表明地震屬性對(duì)煤層厚度的預(yù)測具有一定的參考價(jià)值。
圖6 振幅屬性平面圖Fig.6 Amplitude attribute plane
勘探區(qū)內(nèi)4煤為井田的可采煤層,厚度較大,在勘探區(qū)南部存在缺失范圍。通過時(shí)間剖面和屬性分析技術(shù),解釋了煤層的缺失邊界。
煤層缺失在時(shí)間剖面上表現(xiàn)為特征明顯的煤層反射波能量逐漸變?nèi)趸蛑饾u消失,而其它目的層的反射波仍然存在,并且連續(xù)沒有變化,如圖7所示。由圖6可知,煤層缺失范圍位于勘探區(qū)的南部,且缺失范圍比前期鉆探劃分缺失范圍變大。
圖7 4煤層缺失在時(shí)間剖面上的反映Fig.7 The reflection of No.4 coal seam missing on time profile
(1)通過時(shí)間剖面和水平切片分析,勘探區(qū)4煤層整體一條走向NE向向斜褶曲,在其兩翼發(fā)育有多條次一級(jí)背向斜褶曲,煤層傾角在主向斜的南翼變化較大,北翼傾角相對(duì)平緩。解釋了正斷層9條,落差小于5 m的斷層有2條,落差大于5 m的斷層有7條。
(2)通過反演方法和屬性分析對(duì)4煤層厚度進(jìn)行了解釋,煤層厚度在向斜處煤層較厚,在背斜軸部較薄,甚至有缺失,每層厚度整體較穩(wěn)定。
(3)通過時(shí)間剖面和屬性,結(jié)合鉆探資料,勘探區(qū)4煤的缺失范圍位于勘探區(qū)南部,但分布范圍比鉆探確定的缺失范圍有所變大。