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复杂煤田地形的三维地震勘探成果

发布日期:2020-01-31  浏览次数:162
 关键词:三维地震勘探;地震反射波对比追踪法;层分叉合并;断层;胜利煤田

  
胜利煤田地处内蒙古高原中东部,大兴安岭西延的北坡。东一号矿区地处胜利煤田中东部的剥蚀堆积地形与低缓丘陵地形过度地带。勘探区被第四系全部覆盖。胜利煤田位于二连盆地群~乌尼特拗陷西部边缘隆起带的中部,是北东向展布的断拗型盆地。本区位于盆地东南部,属于胜利向斜的东南翼,地层较稳定,煤层发育好,地层倾角除因断层切割而发生变化外,一般为0~12°。本区构造运动强烈,断层大量发育,采用单一的勘探方法不能取得满意的勘探效果,解释精度及准确性难以保证。其它钻井等勘探技术结合高分辨率三维地震技术进行勘探,可对地下构造进行更直观且准确的控制。

  1三维地震勘探技术简介

  三维地震勘探其野外采集的关键是实现面积观测,通过三维偏移成像处理等一系列技术处理其采集到的大量原始数据,从一个个界面点空间堆砌成三维地震数据体(x、y、t)。所以三维地震资料解释可以任意从x、y、t方向观测地质界面的形态,能够更直观的研究地质体在三维空间的变化。

  在勘探领域,如果把钻井比作一把锋利的手术刀,那么三维地震勘探技术就是一台先进的CT透视机,通过三维地震技术可以把地下构造或地质体建立成一个全三维立体空间模型,如同对大地进行CT透视,可获得高品质的地质图像。

  2构造复杂地区三维地震勘探成果

  2.1地震勘探前后构造对比

  (1)区内原详查报告解释断层4条。经三维地震勘探验证此4条断层均存在,并对其产状要素进行了修改,F2断层在区内延伸长度较短,仅由19-5一个钻孔直接控制,19-4钻孔直接控制的是DF23断层;17-1钻孔直接控制的是F2-1断层。详查报告把三个钻孔直接控制的F2、DF23、F2-1三条不同的断层组合为一条断层,与实际情况相差甚远。F2-1与原断层西部基本一致,东部差异较大,该断层向西南方向延长了330m;在A12线向北摆动80m左右,在东南部A17-K3孔至2-3孔向南摆动200m~300m。由2-4与2-7钻孔间接控制的断层是F2-1断层的分支断层DF26和DF27。由2-7与2-3钻孔间接控制的断层才是F2-1。F6与原断层基本一致,该断层向东北方向延长了400m左右;在117、17-3两个钻孔之间断层整体向南摆动40~150m,17-3孔以西向北摆动0~200m,并延伸至区外。F8-1与原断层南部基本一致,北部差异较大,该断层南部延长了200m以上,并延伸至区外;北部向西摆动了400m左右,并与F2-1和DF27相切割。由2-7与2-3钻孔间接控制的断层是F2-1,并非是F8-1断层。详查报告中2-5、2-6、11-2、15-2、17-4、18-1、19-4、19-5共8个钻孔,由于煤岩层对比存在问题,漏掉了9个断点。

  (2)三维地震新发现断层45条,其中断层DF13仅断4煤。本区断层较发育,构造为中等偏复杂。

  2.2地震勘探前后煤层隐伏露头对比

  区内原详查报告解释4煤、5煤及6煤的平面位置。经三维地震勘探验证此三层煤的位置与原详查报告解释的位置有较大差异,对其位置进行了修改。

  2.3地震勘探前后煤层形态对比

  三维地震勘探解释的煤层形态总体变化不大,为一向北西倾斜的单斜构造,区内小挠曲、波状起伏较发育。

  3三维地震勘探成果验证

  3.1钻探验证孔的布置及验证结果

  为了验证DF40断层,利用钻探机动工作量在14-K0孔南200m布置了14-K14孔,验证结果为煤层全部断失,与地震解释一致。为了验证DF42、DF43、DF44断层以及此处存在较厚煤层,利用钻探机动工作量在A16-K1孔南200m布置了A16-K0孔,在135孔南200m布置了17-K8孔,在135孔南400m布置了17-K9孔,验证结果为断层位置和煤层赋存情况与地震解释一致。为了验证6煤层隐伏露头,利用钻探机动工作量在18-K1孔南200m布置了18-K0孔,验证结果为6煤层全部被剥蚀、6下、7煤赋存正常,与地震解释一致。19-K8孔未见煤层,此处新生界反射波之下没有较强的反射波,无法判断F8-1断层的落差。19-K8孔南部新生界反射波之下有较强的反射波,其周围没有已知钻孔来判断这些反射波是煤层还是其它岩层产生的反射波,也无法判断F8-1断层的落差。为此,利用钻探机动工作量在19-K8孔南200m布置了19-K0孔,验证结果为新生界反射波之下较强的反射波是8煤和砾岩、粗砂岩产生的反射波,7煤及上部煤层全部被剥蚀,19-K0孔与F8-1断层下降盘的其它钻孔间接控制了F8-1断层的落差。

  通过后期施工的6个钻探验证机动孔,进一步验证了三维地震解释的断层、主要煤层隐伏露头和各个目的层深度的正确性,解释精度满足规范要求。

  3.2断层解释精度评价及钻探验证情况

  地震解释的断层与钻孔实际揭示的资料吻合好。有51个钻孔直接验证了19条断层的55个断点;另外,“三边”工作中钻探未解释18条断层的26个断点,经对26个钻孔的钻探、测井资料及煤岩层对比重新分析,均有断点显示。有9条联井剖面,各由两个及以上钻孔直接验证了7条断层的12个断面视倾角。

  3.3主要煤层隐伏露头平面位置的解释精度评价及钻探验证情况

  (1)4煤层隐伏露头的验证。7-K4、A7-K4等37个钻孔4煤层上部被剥蚀变薄,其南部各个钻孔4煤层被剥蚀无煤,北部4煤层赋存正常,钻探很好地验证了地震解释的4煤层隐伏露头。

  (2)5煤层隐伏露头的验证。7-K3、A7-K3等23个钻孔5煤层上部被剥蚀变薄,其南部各个钻孔5煤层被剥蚀无煤,北部5煤层赋存正常,钻探很好地验证了地震解释的5煤层隐伏露头。

  (3)6煤层隐伏露头的验证。A14-K0、15-K1等11个钻孔6煤层上部被剥蚀变薄,其南部各个钻孔6煤层被剥蚀无煤,北部6煤层赋存正常,钻探很好地验证了地震解释的6煤层隐伏露头。

  3.4主要煤层底板标高解释精度评价及钻探验证情况

  三维地震勘探在主要煤层底板标高解释过程中,认真分析研究各种速度资料,做好主要煤层反射波的时—深转换工作,从本区时—深关系曲线图(略)可以看出,区内及外围附近已知295个钻孔的时—深样点较为集中,相对于综合时深曲线偏离误差小于3%,使用综合时—深关系绘制的中间成果资料主要煤层底板标高解释精度较高,深度误差不超过4m。

  4结语

  笔者以内蒙古林浩特市胜利煤田煤炭勘探为研究对象,利用三维地震勘探技术对本区进行勘探,对区内地质情况进行了更严密的控制,为开采设计及生产提供了更可靠的地质依据,最终完成了规定的地质任务。通过实际案例阐明了三维地震勘探技术在实际勘探工程中的必要性及在煤矿勘探综合勘探中的重要作用。

  参考文献

  1张胜业,潘玉玲.应用地球物理学原理[M].武汉:中国地质大学出版社,2004

  2刘天佑.应用地球物理数据采集与处理[M].武汉:中国地质大学出版社, 2004

  3王妙月.勘探地球物理学[M].北京:地震出版社,2003

  4史诃.地球物理学基础[M].北京:北京大学出版社,2002

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