二维地震勘探在新疆北部无钻孔地区找煤中的运用①

摘 要：新疆煤炭资源极其丰富，储量大，煤质好，开采条件简单，是我国重要的能源战略基地。随着地震勘探技术的快速发展，二维地震勘探在新疆找煤工作中具有越来越重要的指导作用。该文通过二维地震勘探在新疆北部无钻孔标定层位的不利因素下，运用了可控震源作为野外采集方法，获得了可靠的野外资料；通过静校正、反褶积、叠后去噪等一系列手段取得高保真度、高信噪比和高分辨率的数据体；运用成熟的解释方法提供了丰富的地质成果，很好地指导了钻探验证孔的布设。这被勘探开发实践证明是一条科学合理高效的找煤之路。

关键词：二维地震勘探 层位标定 可控震源 静校正 反褶积 叠后去噪

中图分类号：P63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0093-03

1 概况

新疆煤炭资源极其丰富，储量大，煤质好，开采条件简单，是我国重要的能源战略基地。随着地震勘探技术的快速发展，二维地震勘探在新疆找煤工作中具有越来越重要的指导作用。该次勘探区为空白区，依据区域地质图及邻区资料分析，侏罗系下统八道湾组（J1b）为一套湖沼相的含煤碎屑砾岩、泥岩，上部岩性为砂岩及泥岩互层。石炭系中统卡拉岗组（C2k）底部为凝灰砾岩、砂岩及炭质页岩，部分地方含劣质煤。邻区地质资料由老到新叙述如下：泥盆系中统阿尔明组（D2s）、石炭系中统卡拉岗组（C2k）、侏罗系下统八道湾组（J1b）、侏罗系中统西三窑组（J2x）、第三系乌伦古河组（E2-3w）、第四系上更新统全新统（Q3-4apdl）[5]。勘探区所处的地质构造位置为天山-兴安地槽褶皱区西北端，为其亚一级构造单元-准噶尔地槽褶皱系中心西准噶尔褶皱带，与哈萨克斯坦的扎尔马-萨吾尔褶皱带相应。主要构造方向为NEE-SWW，即近EW向[2]。

该次勘探区位于准噶尔盆地的西北部。地势西高东低，北高南低，由西向东呈阶梯状倾斜，海拔高程770～1105m，最大高差335m，西部为萨吾尔山，中部为洪积-冲积平原。地表为草场，有利于干扰波的压制，但表层土壤含水量低，对激发地震波有吸收作用，能量衰减严重。因此该区表、浅层地震地质条件较复杂。该区含煤地层为石炭系和侏罗系，组成以凝灰岩，凝灰角砾岩，砂岩为主，岩层之间物性差异小，不利于层间反射波的发育；对煤层而言，虽与围岩物性差异大，但由于煤层地层倾角较大，且煤层普遍发育较薄，全区较难形成反射波。因此该区中、深层地震地质条件差。

2 主要技术措施

2.1 数据采集措施

（1）合理的观测系统选择是高精度的资料采集与处理的基础，试验工作是基础中的基础。全区选择了3个试验点，共完成试验物理点66个。通过试验结果确定了二维直线观测系统，观测系统主要参数为：接收道数为96道，接收道距10m，接收线距20m，炮排距20m，覆盖次数24次。因为设备道数可以布满整条勘探线，所以在实际施工过程中，采用全排列接收，增加覆盖次数，大大提高了单炮资料的质量，见图1。

（2）勘探区为草场，高差很小，根据这一特点选用了可控震源激发方式。在单一因素变化的情况下，分别对震源的台数、驱动电平、扫描长度、振动次数和扫描方式进行试验，通过对比发现：震源2台，驱动电平80%，扫描长度14s，扫描方式为线性升频20～120Hz，震动5次，能取得较好的资料，见图1。

（3）为提高地震资料的分辨率，数据录制参数上采用宽频带接收，最大限度地保留反射信号中的高频成分。检波器全部挖坑埋置，通过现场资料可以看出这种方式可以有效地压制风的干扰。

2.2 资料处理措施

（1）地震资料数据处理是地震勘探工程的一个重要环节，合理的处理流程和参数能够将已有野外数据所包含的有用信息完整地展现给资料解释人员，提高解释精度。地震数据处理的主要特点是数据量大、计算量大。在该次二维地震勘探资料处理过程中，结合已有地质资料和对勘探区的认识，坚持以高保真为处理目标，采用保幅处理技术。因此，在处理过程中，处理流程和参数的选用应该符合该区资料的特点。该次处理使用法国CGG公司的Geovector Plus6200地震数据处理软件以及折射静校正软件进行处理，针对该次勘探的地质任务及资料特点，在处理流程和参数的设计时，进行了大量试验，反复对比处理结果，最终保证了处理效果达到最佳。

（2）将资料处理工作分为试验处理和批量处理两个阶段。试验处理是要认真做好处理流程及参数测试工作，根据试验处理确定的流程及参数对全区做批量处理，进行多次速度分析，提高叠加成像质量。参数试验工作是资料处理的第一阶段，在充分了解原始资料的基础上，按照地质任务、处理目标与处理要求，设计处理流程，测试处理参数，通过试处理结果的对比论证，确定了适合该区特点的处理流程。

（3）通过静校正、反褶积、叠后去噪等一系列手段取得高保真度、高信噪比和高分辨率的数据体，见图2、图3。

2.3 资料解释措施

（1）找煤过程中的地震勘探技术在资料解释中最重要的就是如何确定反射波的层位。该次地震勘探在解释中主要依据为区内1：20万地质图填图与邻近区域的地质勘查报告。在充分分析以上资料和地震资料的基础上，初步确定了反射波的地质层位。

（2）以垂直剖面解释为主，水平切片为辅，再配合其它方法，使资料解释更精细、更准确。

（3）在资料解释过程中综合分析地质资料，了解地层间的沉积关系，如不整合等。综合对比分析，并充分发挥地震剖面连续直观性较强的优势，通观整条测线，首先确定大套地层的剖面特征，再有针对性的研究各个反射波组的特征以及相互关系等，掌握剖面结构，研究规律性的地质构造特征。同时与甲方地质人员密切配合、相互沟通，使地质成果符合邻区已知资料的构造规律[3]。

（4）该区的地震测网的网度较大（密度较疏），相邻测线之间的地质情况一般变化较大。但是标准反射波的特征，构造形态等，在相交测线之间都有一定的相似之处。通过相交剖面的交点闭合，可以将各个剖面统一起来，但由于网度太大，不能进行大距离推断。

3 地质成果

该次二维地震勘探共完成物理点5141个，完成了合同规定的工作量。按照国家煤炭工业局2000年12月颁发的《煤炭煤层气地震勘探规范》，对原始记录进行分级检验，试验记录全部合格。甲级品3187个，占62.80%；乙级品1888个，占37.20%；废品0个，质量满足规范要求。随后通过静校正、反褶积、叠后去噪等一系列手段取得高保真度、高信噪比和高分辨率的数据体。再经过精细的资料解释，取得了丰富的地质成果。

（1）初步了解了覆盖层厚度的变化情况。

（2）初步了解了勘查区构造轮廓。

（3）预测了区内可能赋存煤层的范围。

（4）依据所预测煤层范围提供了找煤孔位置。

4 结语

该次二维地震勘探通过一系列技术措施，在勘探空白区域找到了明显的反射波，为勘探方提供了真实可靠的地质资料，这被勘探开发实践证明是一条科学合理高效的找煤之路[4]。

但是仍然存在几个问题：由于测线密度稀，断层组合和煤层等高线的方向等有很大的推断性，建议进一步开展钻探工作；由于勘查区无钻孔资料，使得地震反射波层位标定主要依据区域地质情况和反射波扫描速度特征间接确认，煤层的标定有待钻孔验证；由于勘探区无已知资料，在制作图件时反射波速度标定难度较大，所以该次所制作的地震剖面图会有较大误差。

建议甲乙双方加强信息交流工作，便于利用新发现资料对报告修改和补充，进一步提高二维地震勘探的可靠性和准确性，更好地为该区煤炭资源调查服务。以上几个问题将是我们今后工作中努力的方向。

参考文献

[1] 张琳，张慧利，景喜林，等.二维地震勘探在找煤中的应用[J].工程地球物理学报，2013（5）：642-647.

[2] 朱书阶，李林元，牛跟彦，等.永城矿区复杂条件下的三维地震勘探技术[J].煤炭技术，2008（2）：123-124.

[3] 赵显宗.二维地震勘探在河北泊头找煤中的应用[J].河北煤炭，2011（5）：34-35，44.

[4] 王松杰.二、三维地震勘探方法在新疆奥塔北井田的应用[J].中国煤炭地质，2015（2）：52-56.

[5] 郝鹏.可控震源技术在新疆阿勒泰地区二维地震勘探中的应用[J].西部探矿工程，2013（6）：177-181.