三維地震的精細構造解釋方法及應用

1、2010年第5期0引言當前常用的地震解釋(包括交互工作站解釋實質上是三維資料的二維平面解釋,從三維數(shù)據(jù)體中沿主測線inline和聯(lián)絡線crossline抽取若干個剖面進行解釋。這樣不僅使大量的地震資料未能有效利用,而且成果精度較低,難以發(fā)現(xiàn)小的構造和地層特征,造成小斷層和小構造的漏失,大大降低了對地下地質體的認識精度,同時也降低了三維地震的應用效果。利用常規(guī)的地震解釋技術,將不能很好的進行小斷層的解釋,甚至會出現(xiàn)假斷層的現(xiàn)象1。隨著三維勘探技術的迅速發(fā)展,三維地震勘探的資料解釋方法和技術也向著更真實、更準確、更清晰地反映地下地層各種地質信息的方向突飛猛進。目前,在三維地震勘探中發(fā)展最快的是全三

2、維地震資料解釋技術,該技術不僅提高地震資料解釋的準確性而且能夠提供較準確的鉆探井位,利用先進的解釋軟件打破常規(guī)的三維資料二維解釋,充分利用三維數(shù)據(jù)信息,獲得更精細的構造形態(tài)。因此,三維地震精細解釋技術受到高度重視。1三維地震勘探的精細解釋技術1.1小斷層的正演模擬對地質模型進行波場正演計算可以模擬地震波在地下介質中的傳播規(guī)律,以明確地質體地震記錄的特征,同時也能提供地下地質體地震波巖石物理響應特性,為正確研究地下地質環(huán)境提供地震波波場證據(jù),以便對解釋工作起到一定的指導作用。設計一個三層介質的地質模型進行正演模擬實驗,圖1(a是小斷層的地質模型。模型參數(shù):煤的斷距為5m,煤層厚度為8m,煤層速度

3、為2000m/s,圍巖地層速度自上而下分別為1800m/s、3200m/s、3200m/s;圖1(b為小斷層正演模擬的地震響應。根據(jù)正演模擬后的地震響應分析,斷距為5m的小斷層,地震剖面有一定的變化,為后期的地震資料解釋工作提供了依據(jù)。(a地質模型(b地震響應圖1正演模擬能源技術與管理三維地震的精細構造解釋方法及應用秦晶晶1,李德春1,程慧慧1,王空前2(1.中國礦業(yè)大學資源學院,江蘇徐州221008;2.中國礦業(yè)大學力建學院,江蘇徐州221008摘要論述了幾種三維地震資料精細解釋小斷層的應用方法,為了確保解釋的精度,利用數(shù)值模擬進行正演模擬試驗,為做好三維地震資料精細構造解釋提供了物質基礎。

4、并結合一個具體實例,從多方位觀測、方差切片、相干切片及地震屬性提取等方面對小斷層做了精細構造解釋,結果表明:以上幾種解釋技術有機結合,能夠提高三維地震資料的構造解釋精度和準確性,為礦井的安全生產(chǎn)提供了更可靠更豐富的勘探成果。關鍵詞精細解釋;多方位;方差切片;相干切片;地震屬性中圖分類號P631.4文獻標識碼B文章編號1672-9943(201005第5期1.2三維精細構造解釋的主要方法2-3精細解釋方法是建立在現(xiàn)代應用計算機信息技術理論、全空間三維解釋技術基礎之上,結合主要目的層位將原數(shù)據(jù)體轉化為參數(shù)屬性、相干屬性、方差屬性等數(shù)據(jù)體。在解釋流程中,首先將原數(shù)據(jù)體運

5、用數(shù)學變換方法處理成多種屬性數(shù)據(jù)體、方差數(shù)據(jù)體和順層切片。三維方差體、相干數(shù)據(jù)體、水平切片、地震屬性提取有機地結合可建立起全區(qū)地質構造骨架模型。解釋過程中,縱向、橫向和任意時間剖面相結合,時間剖面和方差切片、相干切片有機相結合,全方位的反復對比、反復檢查、反復修改確認,確保解釋結果正確性和可靠性。2應用實例本次精細解釋技術主要結合Geoframe解釋軟件和基于Windows操作系統(tǒng)研制開發(fā)的煤礦三維地震資料動態(tài)解釋系統(tǒng),來驗證地震精細解釋技術的可行性。以山東地區(qū)某礦某采區(qū)實際資料為例,研究發(fā)現(xiàn),斷層解釋以相干層切片為主,結合地震屬性提取、方差切片相互驗證,得到了比較滿意的構造解釋效果4。2.1

6、方差技術和相干技術圖2、圖3分別是某采區(qū)的相干切片和方差切片,可以看到兩種切片對小斷層的反應較明顯,由于相干及方差體的生成是在傳統(tǒng)解釋中進行的,它提供的斷層形態(tài)不存在由于解釋人員對比和層位自動拾取產(chǎn)生的偏差,精度高,人為因素少,所以利用相干切片和方差切片來追蹤構造面解釋小斷層可以獲得較高的精度;另一方面、利用三維相干及方差體技術可以得到地下任意位置的傾角信息,可以反映出地層的空間特征,有利于地層屬性解釋。利用相干及方差體技術進行小斷層的自動解釋是一種行之有效的方法。該方法工作效率高,解釋結果較為客觀,該技術與其它屬性結合使用勢必在全三維構造解釋中得到廣泛應用。圖2相干切片圖3方差切片2.2任意

7、方向測線解釋技術此技術主要利用基于Windows操作系統(tǒng)研制開發(fā)的煤礦三維資料動態(tài)解釋系統(tǒng),具有操作簡便,運行性能穩(wěn)定等特點。任意方向測向解釋主要實現(xiàn)思想為:AutoCAD文件格式的煤層底板等高線圖上拾取任意測線與動態(tài)解釋系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換解釋性處理與解釋利用巷道數(shù)據(jù)進行時間深度轉換生成地質剖面。如圖4為不同方位的地震剖面,可以看出不同方位地震剖面的斷層顯示有明顯差異。(a垂直斷層走向(b與斷層走向成60°(c與斷層走向成45°圖4不同方向地震剖面上斷層顯示圖圖4(a、(b、(c分別是垂直與SF01斷層走向、與垂直斷層走向偏60°和45°剖面,從圖可以看出當選

8、取的剖面垂直斷層走向時,地震剖面有明顯變化,解釋過程中可判斷此處有斷層SF01;與斷層走向偏60°和45°的地震剖面,層位幾乎沒有明顯變化。如果我們在解釋過程中僅選取若干個方位的地震剖面,就會使一些地震資料未有效利用,導致小斷層的漏失,因此,在解釋中應多方位選取地震剖面,才能獲得更精細的構造形態(tài)。圖4 (a中解釋的小斷層SF01與巷道實際揭露的位置吻合較好,說明了本文提出的三維地震精細解釋技術的可行性、準確性。2.3地震屬性的提取技術地震波在橫向均勻的地層中傳播時,由于各相鄰道的激發(fā)、接收條件十分接近,反射波的傳播秦晶晶,等三維地震的精細構造解釋方法及應用132010年第5

9、期路徑與穿過地層的差別極小,故對反射波而言,同一反射層的反射波走時接近,同時表現(xiàn)在地震剖面上是極性相同,振幅、相位一致,即為波形相似。當?shù)貙咏Y構發(fā)生變化(如存在斷層時,相鄰道之間所接收反射波的旅行時及振幅、相位、頻率等都將產(chǎn)生不同程度的變化。本次精細解釋主要提取了最大振幅、相似系數(shù)、時差、相關等6個對小斷層特征反映明顯的屬性參數(shù),然后將這些屬性進行了標準化處理,最后得出了6種屬性參數(shù)分析的綜合曲線圖。圖5為地震剖面解釋圖,圖6為屬性提取結果圖。結果表明:經(jīng)過綜合處理后,三維地震6種屬性參數(shù)的綜合曲線圖與地震剖面解釋的斷層達到吻合,得到了較好的驗證。從圖6可以看出:在三維地震參數(shù)綜合曲線圖上,小

10、斷層的位置、寬度反映明顯。其中FS51為實際揭露的斷層,進一步證明了精細解釋技術解釋小斷層構造的準確性和可靠性。圖5地震剖面解釋圖圖6屬性提取結果圖3與常規(guī)解釋技術的比較常規(guī)的三維地震資料解釋:第一、主要利用了反射波的運動學特征(如波至時間來解決構造地質問題,而沒有充分利用反射波的動力學特征(如振幅、頻率等;第二、解釋人員仍未擺脫二維解釋思路的束縛,無形中浪費了大量的有用信息,造成小斷層和小構造的漏失,甚至造成小斷層的誤判,大大降低了三維地震解釋的準確度;第三、無法準確解釋5m及5m以下落差的斷層,如:對于一個5m落差的小斷層,煤層速度按2500m/s計算,其實際時間落差為4ms左右;在常規(guī)比

11、例顯示的地震時間剖面上1mm代表4ms,所以5m斷層的時差為時間剖面上的1mm,如此小的時間異常依靠人的肉眼難以給予準確解釋與識別,更何況人的肉眼無法提取和很難同時利用地震波運動學、動力學等信息來進行三維地震資料的精細地質解釋,這也是導致5m以下小斷層的三維地震解釋沒有獲得突破的主要原因之一。三維精細解釋技術主要采用Geoframe解釋軟件和基于Windows操作系統(tǒng)研制開發(fā)的煤礦三維地震資料動態(tài)解釋系統(tǒng),將相干切片、方差切片、多方位剖面解釋技術和雙極性顯示有機結合起來,有效地解釋5m落差的小斷層,突破常規(guī)解釋技術“垂直分辨率”的極限,最后經(jīng)過地震屬性的提取來驗證解釋斷層的準確性,為礦井安全開采提供了進一步的保障。4結論常規(guī)的解釋技術無形中浪費了大量的有用信息,導致了小斷層的誤判和漏判,除此之外,人的肉眼對小斷層也難以給予準確的識別,這些成為當今煤田無法解釋5m以下小斷層構造的主要原因。針對目前三維地震解釋技術的發(fā)展現(xiàn)狀,利用Geoframe解釋軟件和煤礦三維地震資料動態(tài)解釋系統(tǒng),聯(lián)合相干技術、方差技術、地震屬性技術等方法,能夠有效地提高小斷層構造的解釋精度,為礦井生產(chǎn)提供更豐富更可靠的勘探成果。參考文獻1程建遠,何文欣,朱書階.三維地震資料的精細解釋技術J.煤田地質與勘探,2001(122蔡涵鵬.方差體的改進算法及在地震解釋中的應用J.煤