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地震勘探资料精细解释技术研究

2015/11/04 阅读:

三维地震勘探技术在煤田地质勘探中有良好应用效果,逐渐成为中国地质勘探的重要技术之一,在各行各业中发挥着重要作用。但随着采煤技术不断发展,煤田地质勘探对于地震勘探技术要求不断提高,要求三维地震勘探资料必须具备丰富的信息及数据支持,因此,常规三维地震解释方法已很难适应快速发展的煤矿行业,必须加强三维地震勘探的精细解释技术,保证煤矿开采准确性。

1三维地震勘探技术简述

三维地震勘探技术是综合物理、数学、计算机等学科为一体的应用技术,通过三维地震勘探技术的应用,能使勘探区地质结构更加清晰、勘测位置更加准确,为石油、天然气、煤炭等能源的开采和探测提供了技术支持,并发挥着积极作用。通过三维地震勘探资料的分析利用,能了解煤层的地质结构、空间赋存等情况,提高采矿设计准确性和科学性,提高煤矿作业安全性。通过对研究区进行三维地震勘探,获取地震数据体如图1,通过图1能详细看出,勘探区内煤层的起伏状态及断层处煤层变化的情况。对地震勘探资料进行了精细解释,并通过获取的三维数据体进行了全方位地质结构分析,加强了研究区地质情况的科学分析,提高了采矿设计的合理性和安全性。

2三维地震勘探资料解释新方法原理

2.1小波变换20世纪80年代,小波分析逐渐发展起来,从最开始的处理数字信号到地震数据处理,形成了科学系统的理论成果,在石油、煤矿勘探中有广阔发展前景,取得了良好的经济、技术价值。经过多年研究实践,小波分析在图像处理和故障诊断方面有了重大技术突破,通过小波变化可将任意一种信号映射到通过伸缩和平移方式形成的小波函数中,实现信号实时分离,且能保证数据的完整性和科学性。小波变换功能的实现,提高了机械设备频率分析和故障排除,提高了信号稳定性,提高了机械设备工作效率。传统信号分析主要方法是Fourier变换(傅立叶变换是一种分析信号的方法,它可分析信号的成分,也可用这些成分合成信号。许多波形可作为信号的成分,比如正弦波、方波、锯齿波等,傅立叶变换用正弦波作为信号的成分),它属于全局变换分析,具有信号不稳定、局部分析能力弱的缺陷,为解决信号稳定性问题,人们在Fourier分析的基础上,发展出能满足信号平稳性要求的新的信号分析理论,包括短时Fourier变换、时频分析、小波变换等分析方法[2]。其中,短时Fourier变换采用固定的短时函数,其信号分辨率较为单一,具有严重使用缺陷。小波变换是Fourier分析、调和分析等技术的结合体,是一种局部时频分析法,能在时间和频域变换中获取有效信息,克服了传统信号分析理论的不稳定性和局部分析缺陷,提高了信号对局部地区的反应能力。在实际三维地震勘探中,重点观察部分是地震信号局部范围内的特征。运用小波分析时,其窗口大小不发生变化,形状可根据用户要求自行调节变化,通过不断伸缩和平移,实现勘测信号精细分析,无论是处于低频部分或是高频部分,都能清晰显示出局部范围内的时频特征[3]。由于小波分析的精确性和高分辨率,被广泛应用于信号处理、图像处理和语音处理等学科领域。同时,利用小波变化,针对三维地震资料,编制出科学的计算机程序,提高三维地震勘探资料的精细化处理,提高地震勘探资料质量[4]。

2.2三维数据体属性分析与图象分析三维数据体属性分析是根据三维地震一步法偏移的数据为依据,利用可视化解释软件为操作平台,提取相关地震参数,利用三维地震勘探数据信息,结合图像处理技术,实现三维地震勘探图高分辨率,从而实现煤炭矿区地质结构精细解释。三维地震勘探中地震层拉平剖面与平衡剖面相似,通过层拉平后的三维地震数据,能有效消除局部断代层对数据准确性的影响,并将煤层反射波波组拉平,能提高地震层位的可靠性和科学性,如图2所示。同时,通过观察,可了解到不同层位在不同时间的结构变化,对断层结构的展示更加具体,为三维地震勘探资料精细解释提供了良好技术支持[5]。图2水平切片图三维立体显示能通过不同角度和不同颜色更加直观地展现出地质结构的形态,具有较高灵活性和可操作性,且能及时准确反映出勘探区周围地质结构变化,提高了对勘探区地质状态的动态了解,丰富了勘探区的地震数据和资料,提高了三维地震勘探资料精细解释。

2.3方差体解释三维地震数据体能准确反映规则网格反射情况。当断层或局部地层变化连续性较差时,三维地震数据体反映出规则网格的反射情况出现一些偏差,地震反射道与周围所反射出的数据出现差异,通过地震道之间的差异检测,能检测出断层和不连续变化的信息。方差体技术是求得所有数据体样点的方差值,通过周围地震道时窗中的所有样点计算出平均主值的方差,最后加权归一化计算出方差值。方差体参数的选取理论上主要有以下原则:根据所要预测的断层走向选择加法模式或乘法模式。乘法模式的计算结果不受预测断层走向的影响,效果较好,但参与运算的数据量大,运算速度较慢。而加法模式由于只是主线和联络线方向的数据参与运算,因此对走向既不垂直于主线又不垂直于联络线的断层效果相对差一点[6]。所以,在预测断层走向与主线或联络线的问题时,可利用加法模式,提高运算准确度。其中,必须严格根据预测体大小决定运算所需参数,当预测体为大断层时,可选择大参数,相反,小断层应选择相对较小的参数,提高运算参数准确计算,否则会影响结果精确性。另外,在选择计算时窗时,根据地层倾角大小,选用适当比例的时窗,如果地层倾角较大,应选择大比例时窗,相反,选择比例较小时窗,结合实际提高参数准确性,降低对方差体技术的人为因素干扰,提高方差体解释的科学性和准确性。

3结语

三维地震勘探技术的不断发展和应用,提高了地震勘探的科学性和准确性,为中国采矿行业提供了良好技术支持和理论支撑,提高其经济价值和社会价值。三维地震勘探技术利用可视化解释软件的操作平台,结合先进图像数据处理技术,实现了三维数据体的精细解释,更加直观地展示了勘探区周围地质结构的变化,丰富了中国三维地震勘探资料精细解释的准确性和完整性。

作者:郑庆生 单位:山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局

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