三维地震综合解释技术应用于薄煤带圈定_孙希杰.pdf

第 46 卷 增刊 1煤田地质与勘探Vol. 46 Supp.1 2018 年 7 月COALGEOLOGY integrated interpretation; seismic attribute; wave impedance inversion; thin coal zone 自 1993 年在淮南谢桥矿首次开展煤矿采区高 分辨率三维地震勘探以来，三维地震勘探在优化矿 井设计、合理布置采区及保障安全生产方面发挥了 重要作用[1-3]。近年来，随着矿井建设现代化程度的 提高与大型综采设备的普遍应用，煤矿开采对于三 维地震勘探的解释精度提出了更高的要求，而煤厚 变化包括薄煤带圈定解释精度对于矿井开拓尤为 重要[4-5]。 传统煤厚预测一般是采用钻孔对比、内插的 方法，但是，由于钻孔数目有限，这种方法所预 测的厚度变化误差较大，不能有效指导矿井安全 生产[4-6]。常规薄煤带地震解释主要是以时间剖面 为主，并参考振幅、相位、能量等属性进行圈定， 由于地质条件的复杂性和方法本身的局限性，其 预测结果往往并不理想[3]。 本文以袁大滩井田首采 区为例，借助地震多属性提取分析及井约束波阻 抗反演等重要手段[3]， 对 5 煤层薄煤带范围进行了 解释。 1方法原理 三维地震综合解释的基础数据是经资料处理获 得的三维地震立体数据体， 解释过程中综合分析地质、 测井资料，遵循由已知到未知，由简单到复杂，由大 到小，剖面、平面和立体相结合的原则[8]，采用人机 结合的工作方法。解释基本流程见图 1，关键技术有 多属性提取分析技术和波阻抗反演。 1.1多属性提取分析技术 地震属性是由叠前或叠后地震数据经过数学变 换而导出的有关地震波几何形态、运动学、动力学 和统计特征的可定量化表征参数[3,9]。常用的运动学 和动力学地震属性包括振幅、波形、频率、相位和 能量等 8 个大类 90 多种属性[10]。 地震属性分析首先 应提取对煤厚响应特征明显的属性，然后对选取的 属性进行标准化，优化选择最能反映煤层厚度变化 的属性组合，最终通过对优选的属性进行多元回归 计算，实现对煤层厚度预测及薄煤带范围圈定。 ChaoXing 增刊 1孙希杰 三维地震综合解释技术应用于薄煤带圈定57 图 1综合解释流程图 Fig.1Flow chart of integrated interpretation 1.2波阻抗反演技术 波阻抗反演技术是岩性地震勘探的一种重要方 法，其原理是根据钻孔测井数据对井旁地震资料进 行反演，并在此基础上对孔间地震资料进行反演， 推算出波阻抗资料，通过钻井标定使反演的地层波 阻抗具有明确的地质含义，继而推断出含煤地层岩 性在平面上的变化情况。该技术将具有高纵向分辨 率的已知测井资料与连续观测的地震资料联系起 来，优势互补，大大提高三维地震资料的纵、横向 分辨率，为煤层厚度、岩性等物性的精细描述提供 可靠的依据[3,11]。 波阻抗反演常用的是井约束反演，该方法是基于 模型的反演， 主要流程为 ① 测井曲线校正、 均一化； ② 子波提取、合成记录制作；③ 建立初始波阻抗模 型；④ 以模型为基础的井约束波阻抗反演；⑤ 反演 参数地质化；⑥ 预测煤层分布[3,11-13]。 2应用实例 2.1勘探区概况 袁大滩井田位于陕北黄土高原北端，毛乌素沙 漠东南缘。 全部被第四系风积沙和风沙滩地所覆盖， 以风蚀风积沙漠丘陵地貌为主。井田内地表全部被 第四系松散沉积物覆盖，地层由老至新依次为三 叠系上统永坪组T3y，侏罗系下统富县组J1f、中 统延安组J2y、直罗组J2z、安定组J2a，白垩系下 统洛河组K1l，第四系中更新统离石组Q2l、上更 新统萨拉乌苏组Q3s及全新统风积沙Q4eol。井田 内可采煤层为中侏罗统延安组J2y的 2 号、3-1、4-2、 5 号煤层。首采区内 5 号煤层厚度为 1.402.83 m， 横向变化范围较大图 2。 勘探区含煤地层延安组的岩性多为泥岩和砂 岩，主要煤层沉积稳定，顶板为泥岩、粉砂质泥岩， 局部为细砂岩，底板为泥岩。煤层结构简单。煤层 图 2薄煤带预测之前 5 煤层厚度变化趋势图 Fig.2Trend of thickness change of fifth seam before prediction of the thin coal zone 与其顶、底板岩层的波阻抗差异明显，是一个良好 的波阻抗界面，能形成良好的反射波，地震地质条 件良好。 2.2煤厚变化解释及薄煤带圈定 常规时间剖面上薄煤带解释依据主要为煤层同 相轴反射波变弱、消失图 3；波阻抗反演剖面上， 薄煤带解释依据为波阻抗值≥7 500g/cm3m/s， 黄绿色为主图 4，以煤层厚度波阻抗反演图上，薄 煤带表现为煤厚≤1.68 m，黄绿色为主图 5；属性 分析以均方根振幅属性为例， 薄煤带表现为红黄色， 属性值≤6 000。通过上述 3 种方法对煤厚和薄煤带 范围进行预测，经综合分析确定 5 煤层薄煤带面积 为 0.68 km2。 图 5、 图 6 上其他两处与薄煤带表现相 似的区域经与常规时间剖面对比属于资料采集造成 的图 6。 3结语 三维地震资料综合解释中，需要注意的是属性 分析及波阻抗反演的前提是较高质量的野外原始数 据，处理过程应做好保幅处理，属性分析应做好提 取、优化工作；波阻抗反演过程中应将合成记录制 作、初始波阻抗模型建立作为重点工作；做好预测 煤厚与钻探及采掘工作实际揭露煤厚的对比，以验 证方法的可靠程度。 ChaoXing 58煤田地质与勘探第 46 卷 图 3薄煤带在时间剖面上的反映 Fig.3Thin coal zone reflected on the time profile 图 4薄煤带在波阻抗反演剖面上的反映 Fig.4Thin coal zone reflected on wave impedance inversion profile 图 55 煤层厚度变化趋势波阻抗反演图 Fig.5Wave impedance inversion map of the change trend of fifth seam thickness 图 6薄煤带在均方根振幅属性图上的反映 Fig.6Thin coal zone reflected on the RMS amplitude attribute map ChaoXing 增刊 1孙希杰 三维地震综合解释技术应用于薄煤带圈定59 参考文献 [1] 吕霖. 淮南矿区三维地震探采对比效果与实例分析[J]. 煤田 地质与勘探，2010，38469–71. 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