复杂条件下煤田三维地震勘探应用实例 .pdfVIP

第 22 卷 8 期 2010 年 8 月 中国煤炭地质 C 0 A L G E 0L 0 GY 0F C HIN A V o1 22 N o 8 A ug 20 10 doi 10 39696 i ssn 1674 1803 2010 08 09 文章编号 1674 1803 20 10 08 0035 04 复杂条件下煤 田三维地震勘探应用实例 尹俊清 张玉军 甘肃煤 田综合普查队 甘肃 天水741002 摘要 勘 探区地处毛乌素沙漠西南边缘 表层多为干燥疏松的沙丘和黄土 浅层为沙土 卵石 砾石层 大 部分地段 不含水 均为松散沉积物 区内断层 和褶皱发育 煤层埋藏深度与产状变化较大 针对该 区表 浅层和深层复杂的地 震地质条件 通过不断优化三维地震勘探设计 最终确定 了野外数据采集观测 系统及激发与接 收参 数 并在数 据处 理中 选择 了合适的处理技术 处理参数及处理流程 获得了信噪 比与分辨率较高的三维数据体 较好的完成了地质 勘探任务 关键词 复杂地震地质条件 观测系统 处理技术 地质效果 三维地震勘探 中图分类号 P631 4 文献标识码 A A C ase Stud y of C oalfi eld 3 D Sei sm i c P rosp ecti ng u nd er C om p lex C on di ti ons Y i n Junqi ng Zhang Y ujun The Integrate R econnai ssance Team G ansu Bureau of Coal G eologi cal Explorati on Ti anshui G ansu 741002 A b stra ct T h e prosp ecti ng area i s si tua ted at the southw estern m argi n of M u U s desert O n th e surf a ce i s m ai nly dry an d loose sand du nes and loess near surface i s san d p ebb le a nd g ra vel layers m ostly not w ater contai n ed loose sed i m ents C oal seam s as th e prosp ecti ng target th ei r b uried dep th s an d occurrenc es ch ange abrup tly and fau lts an d folds are w ell developed In allu si on to com plex SUrf ace near su rface and deep sei sm i c geologi c con di ti on s throu gh opti m i zi ng 3 D sei sm i c p ro specti ng d esi gn constantly fi n ally have d eterm i ned fi eld d ata acq ui si ti on an d ob servati on system s D u ri ng th e data processi n g ap prop ri ate techn ology p aram eter an d proced ure have be en selected thu s th e 3D data volum e w i th h i gh si gnal noi se rati o an d hi gh resoluti on obtai n ed prospecti ng task i s fi ni sh ed preferably K eyw ord s com plex sei sm i c geol0gi c con di ti on observ ati on system p rocessi n g techn ology geolo gi cal effect 3D sei sm i c p rosp ecti n g 金家渠井田是宁夏回族 自治区宁东能源化工基 地马家滩矿区规划 中的重要井 田 对其进行煤炭资 源勘探的 目的是为了满足宁东能源化工基地建设对 优质 环保型煤炭资源的需求 为矿井建设 促进经 济发展提供资源保障 2009 年 3 月 甘肃煤 田地质 局综 合普 查 队承担 了该井 田先 期开 采地 段三 维地 震 勘探 工作 地质 任务 是 控制 主要 可采 煤层 底板 标 高 查 明落差大于等于 5m 的断层及其产状 圈定主 要可采煤层露头位置及煤层缺失范围 精度要求满 足现行勘探规范 预测主要可采煤层厚度变化趋势 圈定煤层变薄带和不可采 区 解 释覆盖层 Q E 的 厚度变化情况 作者简介 尹俊清 1965一 男 工程师 1986 年 毕业于陕 西煤炭工 业学校地球物理勘探专业 1990 年毕业于兰州 大学 现任 甘肃煤 田地质局综合普查队队长 收稿 日期 20 10 03 18 责任编辑 孙常长 1地质及 地震地质条件 1 1 地层及 煤 层 地 层 由老 至新 发 育有 三叠 系 上统 上 田组 侏罗系中统延安组 J2y 直罗组 J2z 侏罗系 上统安定组 Jsa 古近系渐新统清水营组 E3q 和第 四系 Q h 地表大部分为第 四系覆盖 老地层无 出 露 侏 罗系 中统延 安组 为区 内含煤地 层 共 有 四层主要可采煤层 自上而下分别为二煤 三煤 四 煤 和十八 煤 1 2 地震 地质 条件 1 2 1 表 浅层 地震 地质 条件 勘探区地处毛乌素沙漠西南边缘 属于低缓的 半沙漠丘陵地貌 地表为风积沙掩盖 多系风成垄状 及新月形流动沙丘 间有植被固定或半固定沙丘 干 燥疏松的表层条件不利于地震波 的激发与接收 勘探区浅层岩性 上部为现代风积沙及沙土 层 厚度不等 部分地区为沙砾岩 的坡积 残积及冲 洪积层 中部为冲淤积的黄沙土 底部为古河道 现 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 36 中 国 煤 炭 地 质 第22卷 代河床冲积的卵砾石类沙土 浅层岩性均表现为松 散沉积物 厚度一般在 15m 以上 最厚达 89m 不利 于成孔 其底部为紫红色砂质粘土 粉砂及砂砾石 即古近系渐新统清水营组 潜水面 因区内松散沉积物的广泛分布 致使 深度 20m 范围内无潜水面存在 岩性松散且复杂多 变又极少含水的浅层地震地质条件 对地震波激发 极为不利 1 2 2 深层地 震地 质条件 勘探区含煤地层为中侏罗统延安组 平均总厚 358 81m 含煤多达 30 层 其中主要可采煤层为中厚 或厚煤层 均属稳定煤层 与顶 底板围岩具有明显 的物性差异 具备形成反射波的条件 这是有利的一 面 然而 区内地质构造极为复杂 褶皱 断裂发育 有尖儿庄背斜 杜窑沟断层 金家渠断层 马儿庄横 断层和马柳逆断层 其中 杜窑沟断层和马柳逆断层 分别为勘探 区东西边界大断层 金家渠断层为勘探 区中部大断层 近南北走 向贯穿全区 煤系地层受断 裂构造作用 不仅产状变化较大 而且空间赋存形态 及范 围变化极大 尖儿庄背斜东翼地层 在 21 勘探 线以南 倾角由 35 21 勘探线 增大至 45 17 勘探 线 在 21 勘探线 以北由 35 增大至 50 2O 勘探 线 主要可采煤层埋藏深度在北部不足百米 在东 部和西部边界一带却达千米 由此说明 勘探区煤系 地层具有构造极其复杂 产状剧烈变化的深层地震 地质条件 综合分析表 浅层及深层地震地质条件 该区属 于地震地质条件复杂地区 2数据 采集方法 2 1 激发 与接收 因素 经过试验 勘探区大部地段采用单井激发 井 深 16m 药量 3kg 但在西南部 和东部边界一带 砾 石层很厚 一般超过 20m 成孔极其困难 采用井深 6m 双井组合 药量 3kg 2 激发 检波器采用 5 个串联点式小面积组合方式 使用 428X L 数字地震仪进行野外数据采集 工程测量 在已有控制点基础上 利用 GPS 动态实时差分技术 RTK 进行检波点和炮点放样 2 2 观测系统 选取 8 线 l0 炮束状三维观测系统 作为野外数 据采集的基本观测方法 基本 CD P 网格 10m 纵向 10m 横向 叠加次数 6 纵向 x4 横向 24 次 接收道距 20m 接收道数 48 道 8 384 道 接 收线 距 40m 激发线距 20m 炮排距 80m 纵 向最大炮检距 端点 940m 中点 480m 纵 向最小 炮 检距 0m 横 向最大炮检距 310m 横向最小炮检距 10m 最大非纵炮检距 端点 989 8m 中点 571 4m 激发方式 勘探 区东部地层倾角大 倾角超过 35 采用端点激发 而西部和中部地层相对平缓 倾 角一般不大于 10 故采用中点激发 针对 目的层 埋 深及 产 状 剧 烈变 化 的 客观情 况 设计的三维观测系统于勘探区不同地段宜相应有所 变化 从而使数据采集方法更加切合本区实际 因 此 鉴于勘探区中部尖儿庄背斜轴部煤层埋深变得 很浅 最浅埋深约 100m 而且断裂发育 构造复杂 的实际情况 尖儿庄背斜轴部二煤底板标高1150m 以浅范围 采取加密炮排 炮排距 40m 和加密道距 道距 10m 措施 形成 5m 纵 向 10m 横 向 的 C DP 网格 使背斜轴和断层能够得到较好控制 同 时 又考虑到勘探区西南部由于难 以打成深井 激发 效果受到影响 记录质量有变差趋势 于是及时调整 施工设计 增加接收道数 由 384 道 48 道 8 增加 为 5 12 道 64 道 8 旨在提高叠加次数 即纵 向达 到 8 次叠加 总叠加次数达到 32 次 纵向 8 次 横 向 4 次 从而保证数据采集质量 图 1 按照 边施工 边修改 边设计 的工作方法 选 择最佳激发与接收因素和最合理的观测系统完成 了 野外数据采集任务 3资料处理 与解释 在地震数据处理中做了精细静校正 振幅补偿 叠前去噪 地表一致性预测反褶积 高精度速度分 析 剩余静校正 D M O 叠加 叠后去 噪 全三维偏移 等 资料处理方法正确 处理流程及参数选择合理 获得的三维数据体具有很高的信噪比和分辨率 通过分析研究 全区发育 四个较稳定的反射波 B 波 T4波是三煤 四煤层产生的反射波 能量最 强 波组 特征 明显 连续性好 全 区能对 比追踪 T 波为十八煤层产生的反射波 波组特征较明显 能量 较强 连续性比较好 基本能全区追踪对比 二煤产 生的反射波组 T2波 区内大部地段波形特征较为稳 定 基本可以连续追踪 但部分地段具有能量弱 连 续性较差的现象 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 8 期 尹俊清 等 复杂条件下煤 田三维地震勘探应用实例 37 图 1单 炮 监视 记 录 F i gure 1 S i n e sh ot m oni tori n g records 采用人机联作方法 纵横时间剖面相结合 垂直 时间剖面与水平时间切片相结合等解释手段 完成 了各煤层反射波的追踪 对 比解释 通过资料解释 对反映的断层 褶皱地质构造和煤层露头现象作出 了可靠解释 图 2 是小断层在时间剖面上的反映 图 3 是大断层在时间剖面上的反映 图 4 是褶 曲在时 间剖面上的反映 图 5 是煤层露头在时间剖面上 的 反映 T T3 T4波尖灭点依次对应 2 煤 3 煤 4 煤露 头位 置 图 2小断层在时间剖面上 的显 示 F i gu re 2 P resenta ti on of m i nor faults on ti m e secti on 图 3大断层在 时间剖 面上的显不 已验证 Fi gure 3 Presenta ti on of m ajor faults on ti m e secti on vali dated 4主 要地质成 果 严密控制 了勘探 区内主要煤层二 三 四 十八 号煤层 的起伏形态和埋藏深度 勘探 区内构造形态 主体为一不完整的背斜构造 且在西部和东北部存 在 尚家圈背斜 向斜和兔场背斜构造 图 4向 背斜在 时间剖面上的显示 F i gure 4 P resentati on of syncli n es anti cli nes on ti m e secti on 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 3 8 中 国 煤 炭 地 质 第22卷 图 5煤 层 露 头在 时 间剖 面 上 的 显 示 F i gure 5 Presenta ti on of coal seam ou tcrops on ti m e section 共查明断层 l8 条 其 中落差 100m 的断层 4 条 落差 5 10m 的断层 3 条 落差 5m 的断层 1 条 按断层性质分 正断层 2 条 逆断层 16 条 按控制程 度评价 控制可靠断层 17 条 控制较可靠断层 1 条 控制了二 三 四号煤层 的露头位置 根据地震和地质资料 对主要可采煤层的厚度 变化趋势进行了分析 编制 了相应 的煤层厚度变化 趋势图 圈定了煤层变薄带 解释了覆盖层厚度变化情况 5结语 该区属于地震地质条件复杂地区 通过试验选 择最佳激发与接收因素 针对 目的层埋深及产状剧 烈变化的客观情况 三维观测系统针对煤层埋深 的 变化等地震地质因素变化适时进行了优化 从而使 数据采集方法更加切合本区实际 为完成地震地质 任务奠定 良好基础 参考文献 1 胡 宗正 郭 良红 林建东 三维地震属性参数在煤层厚度预测中的 应用IJ 中国煤炭地质 200 8 20 6 56 5 8 2 林建东 王磊 煤 田三维 地震资料解释 中的方差体技术 J 中国煤 田地质 2000 12 O4 57 59 3 张彦湘 葛店 矿双庙 扩大 区三维地震 勘探 J 中 国煤 炭地质 200 8 20 2 53 56 4 王中锋 冯 西会 朱芳香 黄土源梁峁区三维地震采集方法研究明 中国煤 炭地质 200 8 20 6 24 26 4 号煤层开采过程中由于从矿井北翼 南翼及下山 掘 巷三 个 见煤 点 中揭 露煤 层 厚 度 分 别 为 0 45m J1 0 49m J2 和 0 51m J3 为 不可 采 且 1997 年 6 月矿井发生瓦斯爆炸 2000 年 l2 月关闭 本次由 改扩建工程的主斜井掘进过程中有所揭露 煤层采 空层段为 4 号煤层 对其西部 下倾方向 超前探 的 过程中发现其瓦