三維地震的精細構(gòu)造解釋方法及應(yīng)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(zhì)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(luò)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(gòu)造和地層特征,造成小斷層和小構(gòu)造的漏失,大大降低了對地下地質(zhì)體的認識精度,同時也降低了三維地震的應(yīng)用效果。利用常規(guī)的地震解釋技術(shù),將不能很好的進行小斷層的解釋,甚至?xí)霈F(xiàn)假斷層的現(xiàn)象1。隨著三維勘探技術(shù)的迅速發(fā)展,三維地震勘探的資料解釋方法和技術(shù)也向著更真實、更準確、更清晰地反映地下地層各種地質(zhì)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(shù),該技術(shù)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(gòu)造形態(tài)。因此,三維地震精細解釋技術(shù)受到高度重視。1三維地震勘探的精細解釋技術(shù)1.1小斷層的正演模擬對地質(zhì)模型進行波場正演計算可以模擬地震波在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律,以明確地質(zhì)體地震記錄的特征,同時也能提供地下地質(zhì)體地震波巖石物理響應(yīng)特性,為正確研究地下地質(zhì)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(dǎo)作用。設(shè)計一個三層介質(zhì)的地質(zhì)模型進行正演模擬實驗,圖1(a是小斷層的地質(zhì)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(yīng)。根據(jù)正演模擬后的地震響應(yīng)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(zhì)模型(b地震響應(yīng)圖1正演模擬能源技術(shù)與管理三維地震的精細構(gòu)造解釋方法及應(yīng)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(xué)資源學(xué)院,江蘇徐州221008;2.中國礦業(yè)大學(xué)力建學(xué)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(yīng)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(gòu)造解釋提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

4、并結(jié)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(gòu)造解釋,結(jié)果表明:以上幾種解釋技術(shù)有機結(jié)合,能夠提高三維地震資料的構(gòu)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(guān)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(gòu)造解釋的主要方法2-3精細解釋方法是建立在現(xiàn)代應(yīng)用計算機信息技術(shù)理論、全空間三維解釋技術(shù)基礎(chǔ)之上,結(jié)合主要目的層位將原數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)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(xué)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(jié)合可建立起全區(qū)地質(zhì)構(gòu)造骨架模型。解釋過程中,縱向、橫向和任意時間剖面相結(jié)合,時間剖面和方差切片、相干切片有機相結(jié)合,全方位的反復(fù)對比、反復(fù)檢查、反復(fù)修改確認,確保解釋結(jié)果正確性和可靠性。2應(yīng)用實例本次精細解釋技術(shù)主要結(jié)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(shù)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(jié)合地震屬性提取、方差切片相互驗證,得到了比較滿意的構(gòu)造解釋效果4。2.1

6、方差技術(shù)和相干技術(shù)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(yīng)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(gòu)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(shù)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(shù)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(jié)果較為客觀,該技術(shù)與其它屬性結(jié)合使用勢必在全三維構(gòu)造解釋中得到廣泛應(yīng)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(shù)此技術(shù)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(zhuǎn)換生成地質(zhì)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(dǎo)致小斷層的漏失,因此,在解釋中應(yīng)多方位選取地震剖面,才能獲得更精細的構(gòu)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(shù)的可行性、準確性。2.3地震屬性的提取技術(shù)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(gòu)造解釋方法及應(yīng)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(jié)構(gòu)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(guān)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(jié)果圖。結(jié)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(shù)解釋小斷層構(gòu)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(jié)果圖3與常規(guī)解釋技術(shù)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(xué)特征(如波至?xí)r間來解決構(gòu)造地質(zhì)問題,而沒有充分利用反射波的動力學(xué)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(gòu)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(xué)、動力學(xué)等信息來進行三維地震資料的精細地質(zhì)解釋,這也是導(dǎo)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(shù)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(shù)和雙極性顯示有機結(jié)合起來,有效地解釋5m落差的小斷層,突破常規(guī)解釋技術(shù)“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(jié)論常規(guī)的解釋技術(shù)無形中浪費了大量的有用信息,導(dǎo)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(gòu)造的主要原因。針對目前三維地震解釋技術(shù)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(shù)、方差技術(shù)、地震屬性技術(shù)等方法,能夠有效地提高小斷層構(gòu)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(shù)J.煤田地質(zhì)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(yīng)用J.煤