三维地震解释技术在黄土塬矿区中的应用

乔 会，霍 超，王 辉，孙亚岳

（1.陕西省煤田物探测绘有限公司，陕西 西安 710005；2.陕西正通煤业有限责任公司，陕西 咸阳 713699）

三维地震勘探在煤矿上起到非常重要的作用，为煤矿工作面的布设提供指导性作用，也为煤矿高效、安全生产提供地质保障。本文三维地震勘探解释中主要针对断层、褶曲、煤层缺失边界、煤厚进行解释，主要涉及煤层层位追踪、断层组合、水平切片和属性分析等技术，通过上述技术对勘探区地质特征进行分析。

1 勘探区概况

勘探区位于鄂尔多斯盆地南部渭北挠折带北缘的庙—彬凹陷内，白垩系构造层走向NE，倾向NW；侏罗系为隐伏构造，井田内含煤地层延安组直接或间接沉积基底为三叠系上统胡家村组，其上覆的侏罗系各组起伏形态与其顶面起伏具明显的承袭关系。总体趋势为南高北低，东高西低。基底隆起对煤系、煤层的沉积分布及其厚度变化关系密切。在凹陷部位煤系、煤层较厚，而在古隆起部位煤系、煤层较薄。

勘探区大部分地区被第四系黄土及新近系红土所覆盖，在泾河沿岸及黑河出露有白垩系下统华池组。勘探区内的地层由老至新依次有：三叠系上统胡家村组（T3h），侏罗系下统富县组（J1f）、中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a），白垩系下统宜君组（K1y）、洛河组（K1l）、华池组（K1h），新近系（N）及第四系更新统（Q1+3）、全新统（Q4）。主要有4号煤层。

2 采集方法

此次勘探数据采集方法根据黄土塬区的施工经验，结合此次试验资料综合分析，确定三维地震采集采用10线10炮束状观测系统，中间放炮，接收线距40 m，接收道距20 m，纵向炮距120 m，横向炮距20 m，CDP网格10 m×10 m，覆盖次数35次，如图1所示。

图1 采集观测系统示意Fig.1 Schematic diagram of acquisition and observation system

3 地震地质解释

3.1 构造解释

三维地震解释在工作站上以地震时间剖面为基础，通过时间剖面的反复对比分析，结合属性分析最终确定断层及褶曲。断层在时间剖面上的表现主要是同相轴发生错断或者扭曲，断层断距大小的不同在时间剖面上的表现也是有差异的，譬如断距较大的断层不仅仅在煤层上有反应，在上部地层中也会表现出来，就会出现断层通道；断层也会导致反射波的频率、振幅和相位等属性产生差异，在属性平面图上就会明显的凸显出断层走向及延展长度。经过时间剖面分析和属性分析，在勘探内共发育有9条断层，均为正断层，按断层落差划分：落差小于5 m的断层有2条，分别为DF23、DF28；落差大于5 m小于10 m的断层有4条，分别为DF21、DF22、DF25、DF26；落差大于10 m的断层有3条，分别为DF20、DF24、DF27，其中DF24断层在时间剖面上和属性平面上显示如图2所示。

图2 DF24断层在时间剖面和属性平面图上反映Fig.2 The reflection of No.DF24 fault on time profile and attribute plane

在经过统一基准面校正后，时间剖面上煤系地层反射波的起伏形态可直观地反映煤系地层的起伏形态，在水平切片上也可以直观的反映出煤层的起伏。如图3所示，褶曲在时间剖面上的反映；图4水平切片反映勘探区煤层整体上呈现一个北东向向斜构造，在向斜的两翼上发育次一级的褶曲构造。

图3 褶曲在时间剖面图上的反映Fig.3 The reflection of fold on time profile

图4 褶曲在时间水平切片上的反映Fig.4 The reflection of fold on time horizontal slice

3.2 煤厚解释

三维地震波中含有大量的地质信息，地层构造、岩性变化、煤层厚度、分岔合并等均会引起地震波的变化。在地震波中提取地震属性参数，经分析可以获得所需的地质信息。常规地震技术难以实现薄煤层纵横分辨率的要求，而测井技术虽然分辨率很高，但难以有效实现井间地层参数横向变化对比的地质要求。地震反演把约束反演技术与地质统计技术联合应用，建立精确的模型，利用地震、测井数据的互补性质，分析复杂地质条件下薄煤层的分布。图5为反演剖面，结果显示煤层的薄厚与煤层沉积规律是相吻合的，在高的地方煤层薄，低的地方煤层厚。

图5 反演成果剖面Fig.5 Inversion result profile

振幅属性的强弱也可定性的反映出煤层厚度的变化规律，如图6所示，煤层厚度变化规律比较明显，最厚位于勘探区中北部，厚度约为15 m，勘探区南部煤层缺失。属性分析与勘探区内钻孔揭露煤层厚度相吻合，表明地震属性对煤层厚度的预测具有一定的参考价值。

图6 振幅属性平面图Fig.6 Amplitude attribute plane

3.3 煤层缺失解释

勘探区内4煤为井田的可采煤层，厚度较大，在勘探区南部存在缺失范围。通过时间剖面和属性分析技术，解释了煤层的缺失边界。

煤层缺失在时间剖面上表现为特征明显的煤层反射波能量逐渐变弱或逐渐消失，而其它目的层的反射波仍然存在，并且连续没有变化，如图7所示。由图6可知，煤层缺失范围位于勘探区的南部，且缺失范围比前期钻探划分缺失范围变大。

图7 4煤层缺失在时间剖面上的反映Fig.7 The reflection of No.4 coal seam missing on time profile

4 结 论

（1）通过时间剖面和水平切片分析，勘探区4煤层整体一条走向NE向向斜褶曲，在其两翼发育有多条次一级背向斜褶曲，煤层倾角在主向斜的南翼变化较大，北翼倾角相对平缓。解释了正断层9条，落差小于5 m的断层有2条，落差大于5 m的断层有7条。

（2）通过反演方法和属性分析对4煤层厚度进行了解释，煤层厚度在向斜处煤层较厚，在背斜轴部较薄，甚至有缺失，每层厚度整体较稳定。

（3）通过时间剖面和属性，结合钻探资料，勘探区4煤的缺失范围位于勘探区南部，但分布范围比钻探确定的缺失范围有所变大。