三维勘探煤层分辨率的探讨

程 慧 慧

(山西省煤炭地质物探测绘院，山西 晋中 030600)

三维勘探煤层分辨率的探讨

程 慧 慧

(山西省煤炭地质物探测绘院，山西 晋中 030600)

结合生产实际，采用非零炮检距的观测方式，从影响断层分辨率的因素出发，建立了不同的地质模型进行正演模拟，利用模型数据的偏移结果进行目的层振幅值的提取和分析，以得到高分辨率的资料。

地震勘探，分辨率，煤层厚度

地震资料分辨率是煤田勘探中的关键参数之一，提高地震资料的分辨率一直是国内外研究的难点和重点。煤田三维地震勘探经过十几年的发展，取得了很大的成就，成为综采工作面布置的主要手段，但是在实际的应用过程中，三维地震勘探存在着一些问题：落差5 m及3 m～5 m的断层勘探精度不高，特别在条件复杂地区勘探精度更低；断层位置确定不够准确；对多个断层不能分辨，经常把几个断层解释成一条断层。

基于以上地震勘探中存在的问题，本文从影响断层分辨率的因素出发，主要考虑了煤层厚度、多组煤的影响，通过建立不同的地质模型，利用声波方程正演模拟，对得到的地震记录进行处理，提取目的层的振幅值进行进一步的分析。

1 分辨率理论

地震分辨率包括两部分：纵向分辨率和横向分辨率。纵向分辨率指的是地震记录或地震剖面上能分辨的最小地层厚度，而横向或者空间分辨率是指在地震记录或水平叠加剖面上能分辨相邻地质体的最小宽度。由于在资料处理中采用偏移手段来减小菲涅尔带半径来提高横向分辨率，所以本文中主要考虑的是纵向分辨率[1，2]。传统的分辨率经验来源于Widness的观点，它是基于一个简化的楔形模型得到的，采用的是自激自收的方法。他认为λ/8为分辨率的极限，其中λ为波长；如果存在噪声或者是随着子波在地下传播范围增大，这个结论变为λ/4。可见，波长是决定分辨率大小的主要因素，而波长又与速度和频率有关，对于速度，它是随深度增加而增大的，这样关键因素就是频率了。然而，地震资料分辨率的实际评价与分辨率理论研究是不一致的。实际评价的分辨率主要指的是构造分辨率，它是用波形和振幅来表示的，在地震时间剖面上表现为同相轴的扭曲、错动以及振幅的变化。长期以来对分辨率的讨论都是集中于自激自收炮检距情况，但是所有的实际地震剖面都是由非零炮检距地震记录经过处理后得到的[3-5]。因此，很有必要研究非零炮检距情况下的分辨率问题，以指导高分辨率勘探工作。

2 断层的正演模拟

2.1 煤层厚度的影响

结合实际的地层模型，设计不同煤厚条件下的水平层状介质模型，模型参数如表1所示，目的层埋深500 m，厚度从2 m～10 m变化，目的层上存在断距为8 m，5 m和3 m的断层，研究不同断距的断层随厚度的变化关系。在正演模拟中，采用的观测系统参数为：采用中间放炮的方式，64道接收，检波点沿着炮点向右滚动，道距10 m，炮距40 m，共20炮，采用的子波为60 Hz的雷克子波，满覆盖次数为8次，采样间隔0.5 ms，记录长度550 ms。

表1 水平层状介质模型参数

对上述模型利用声波方程进行有限差分法正演模拟，将所得到的地震响应利用VISTA软件进行简单的处理，包括切除直达波、抽取共中心点道集、速度分析、叠加和偏移等常规处理，图1为煤厚5 m，断距分别为5 m和3 m的叠加和偏移剖面。可见，断距为5 m的断层在叠加和偏移剖面中很清晰，可以准确的确定其断点位置，而3 m的断层在时间剖面上比较模糊，不容易确定其断点位置。

利用偏移后的数据体，在目的层位置处取时窗大小为20 ms来提取目的层的振幅值，并对其进行归一化处理，可以得到各个CMP点处所对应的相对振幅值。如图2所示，横坐标表示CMP点，纵坐标表示振幅值的相对大小。

从图2可以看出，在断点附近振幅值急剧下降，断距越大，振幅值变化的幅度也越大。而且从图2中可以看出，不论多大断距的断层，其振幅值的变化幅度都是随着煤厚的增大而减小，而且断距越大，变化幅度也越大。相同断距的断层，在薄煤层中振幅异常值较厚煤层中的大，这也就说明了在实际的勘探中，厚煤层中的断层较薄层中更难预测的原因。

2.2 多组煤的影响

在上面讨论的煤厚为5 m，断距为5 m和3 m的模型基础上，在煤层上方25 m即475 m处存在另一厚度为5 m的煤层，讨论上覆煤层的存在对目的层的影响。

讨论的方法同上，通过正演模拟，将得到的记录经过常规处理，提取目的层的振幅值，将其和单煤层时的振幅值进行比较，如图3所示，横坐标代表CMP点，纵坐标代表振幅值大小。可见，当讨论的目的层存在上覆煤层时，目的层的反射振幅值明显减小，在断层处异常值的变化幅度也减小，断层更难分辨。野外实际操作时，地层要复杂的多，得到的资料信噪比和分辨率比正演模拟的要低很多，解释的难度会更大，这样就要求处理和解释的时候能够运用一些新技术新方法，以得到高分辨率的资料。

3 结语

煤层分辨率受多种因素的影响，本文从分辨率的影响因素煤层厚度、多组煤层出发，分析对煤层反射波振幅值的影响。当然，断层分辨率还受到很多因素的影响，而且实际情况要比这些理论模型复杂的多。这就要求在实际的地震勘探中，应该在采集、处理和解释各个方面下功夫，以得到高分辨率的地震资料。

[1] 陆基孟.地震勘探原理[M].东营：中国石油大学出版社,2006.

[2] 李庆忠.走向精确勘探的道路[M].北京：石油工业出版社,1994.

[3] 姚 姚.高分辨率勘探中几个理论问题的探讨[J].石油物探,1991,30(1)：11-15.

[4] 胡 建.地震波属性可靠性研究[D].大庆:大庆石油学院,2004.

[5] 王 赟,邢春颖.地震资料处理解释的分辨机理初探[J].煤炭学报,2001,26(1)：35-39.

Discussion on 3D exploration coal seam resolution

Cheng Huihui

(ShanxiCoalGeologicalGeophysicalSurveyingandMappingInstitute,Jinzhong030600,China)

Combining with the actual production, this paper used the observation way of non zero offset, from the factors influence of fault resolution, set up different geological model made forward modeling, using the deviation results of model data made the extraction and analysis on objective layer vibration amplitude, in order to get the high resolution information.

seismic exploration, resolution, coal seam thickness

2015-01-24

程慧慧(1986- )，女，助理工程师

1009-6825(2015)10-0094-02

P624

A