波阻抗反演在高精度地震勘探中的应用_吴大林
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收稿日期： 2012 － 01 － 31 作者简介： 吴大林（ 1985—） ，男，陕西白水人，2010 年毕业于长安大 学，硕士研究生，现从事地震勘探工作。
术实质就是： 以具有丰富的高频信息和完整的低频 成份的测井资料，补充地震有限带宽的不足，用已知 的地质信息和测井资料作为约束条件，推算出高分 辨率的地层波阻抗资料，精细地描述煤岩层的平面 展布、深度、厚度、物性的变化规律。
［1］ 徐伯勋，白旭滨，于常青． 地震勘探信息技术提 取、分析和预测［M］． 北京： 地质出版社，2001．
［2］ 邓志文． 复杂山区地震勘探［M］． 北京： 石油工业 出版社，2006． 5．
［3］ 阎世信，吕其鹏． 黄土塬地震勘探技术［M］． 北 京： 石油工业出版社，2002．
［4］ 李大心． 地球物理方法综合应用与解释［M］． 武 汉： 中国地质大学出版社，2003．
ML53、MD24、ML45 孔为区内相邻钻孔，图 3 为 过三孔的联井剖面与地震解释井间煤层对比图。
图 1 41-2 孔合成记录标定图
由于反射波由围岩到煤层顶板，反映为高速到 低速的过程，其反射系数为负，因此煤层的顶板反射 为一负相位的强反射层。同理，反射波由煤层底板 到围岩为低速到高速的过程，其反射系数为正，底板 所对应的为一正相位的强反射层。在阻抗数据体 上，煤层表现低阻抗，煤层厚度轮廓可清晰的反映出 来，图 2 为联井波阻抗反演剖面，从图中可以看出煤 层分布相对比较稳定，只是在局部煤层厚度发生一 些变化，分辨率比较高，与钻孔吻合良好。 2． 2 勘探区 2
地质任务为结合钻孔解释煤层厚度变化趋势， 为了充分利用钻井资料，达到多井约束的目的，对工 区内测井资料逐一进行层位标定，共提取了 3 个子 波进行试验分析，制作合成记录，最终确定区内反演 所用的综合子波。图 1 为 区内 41-2 孔合成记录标 定图，从标定图的对应关系较好，煤层底界面对应一 强波峰，连续性好，借助高分辨率的反演剖面可以进 行煤层横向及厚度变化的识别。
1 反演依据及煤层标定
1． 1 反演依据 地震资料、测井约束反演是一种基于模型的波
阻抗反演技术，它以地震资料解释的层位为依据，把 测井资料求得的波阻抗沿层位横向外推，外推的同 时可按层位的厚薄对测井曲线进行拉伸和压缩，在 多井约束时，井间可进行测井曲线的距离加权内插， 以此作为合成记录最佳逼近于实际地震记录。其技
图 2 联井波阻抗反演剖面
斯台向斜东胜隆起区，其构造形态总体为一向西倾 斜的单斜构造，倾向 260° ～ 280°，地层倾角 1° ～ 3°， 地层产状沿走向及倾向均有一定变化，但变化不大。 沿走向发育有宽缓的波状起伏，区内未发现大的断 裂和褶皱构造，地质任务为解释煤层厚度变化趋势。
参与井约束反演共采用了 18 个钻孔的声波及 密度资料，区内测井资料较为复杂，有的钻孔上、下 段测井资料相差较大。经过对测井资料的整理、校 正与调整，基本达到了相同岩性物性响应值的刻度 统一。相位校正是通过纯相位整形滤波来实现的， 其结果是反射剖面的振幅不变，相位改变。通过使 用测井资料计算子波相位谱而得到的相位校正量。
地震剖面上反射波的同相轴反映了地下反射界 面的几何形态，同一反射界面上的反射波具有相似 的波形特征。在地震剖面上有较密的横向采样，有 较敏感的横向岩性变化，可以长距离、大面积的进行 几何形态的追踪。对尖灭、断层和隆起等在同相轴 都有反映； 测井资料主要是岩性和物性的较直接的 综合反映，它的纵向分辨率高，可划分出较精确的岩 性地层单 元，能 提 供 地 下 介 质 较 准 确 的 岩 性 参 数。 震井联合反演或约束反演是将地震与测井两者结合 起来，取长补短的一种最有效、最经济的方法。 1． 2 煤层标定
0 引言
煤层对于地震勘探来说，都属于薄层，常规地震 技术难以实现薄煤层纵、横向高分辨率的要求，而测 井技术虽然分辨率很高，但难以有效实现井间地层 参数横向变化对比的地质要求。地震反演是把约束 反演技术与地质统计技术联合应用，建立精确的模 型，利用地震、测井数据的互补性质，分析复杂地质 条件下薄煤层的分布。在地震资料的引导下，综合 利用已有的地质信息，有效利用地震和测井资料的 互补性，使测井数据的高分辨率拓展到井间地震反 演的数据中，提高物性参数的分辨率，从而实现对煤 层的厚度变化、物性特征的分析和解释。
位处黄陇侏罗纪煤田中南部，属中—低山森林 区，区内地形复杂，山峦起伏，沟谷发育、陡峭。总体 构造形态为有一定起伏、倾向北西的单斜构造，地层 倾角一般 2° ～ 10°。地质任务为控制无煤区边界， 解释主采煤层厚度变化趋势。
在常规地震剖面上，当煤层较厚时，煤层顶、底 波分别与围岩层形成复合反射波，当煤层较薄时，煤 层顶底板相互复合，形成一个能量较强的单相位反 射波。在联井常规地震剖面图上，其振幅主要是由 煤层顶、底板的反射系数决定的，无法辨别煤层厚度 的变化。
图 4 为同一联井剖面的反演时间剖面，由于反 演地震剖面 反 映 了 地 层 的 波 阻 抗 变 化，煤 层 在 煤 系 地 层 中 特 征 明 显 ，其 波 阻 抗 值 很 低 ，与 围 岩 存 在 较大的阻抗 值 差 异，因 此 能 够 比 较 准 确 地 分 辨 出 煤 层 与 围 岩 ，以 便 于 煤 层 的 对 比 分 析 ，提 高 解 释 精 度 ，根 据 这 些 细 微 的 变 化 ，便 可 得 出 煤 岩 层 厚 度 变 化趋势。
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陕西煤炭
2012 年
2 应用实例及效果分析
2． 1 勘探区 1 三维勘探区位于渭北黄土塬，渭北煤田处于新华
夏系第三沉降带—鄂尔多斯盆地东南缘复合部位。 勘探区基本构造形态为一向北倾斜的单斜构造，地层 倾角一般 4° ～ 9°，伴有断裂及次一级褶曲构造。通过 详查工作在井田西南部发现小断裂 4 条。
图 4 联井反演地震剖面
3 结论
随着勘探精度的发展，反演技术越来越多地应 用于预测煤层厚度的变化趋势，解释煤层的宏观结 构变化等，为煤层的开采提供准确的地质依据。通 过对三类不同地区的反演效果分析，可以清楚地看 到，地震剖面上有较密的横向采样，与纵向分辨率高 的测井资料相结合，取长补短，这种最有效、最经济 的方法无疑将为煤矿开采提供越来越精确的地质资 料，在煤矿开采中起到越来越重要的作用。 参考文献：
测井曲线校正及分析： 通过对所有测井资料的 逐一整理和认真的分析，最终选定了长源距伽玛伽 玛曲线、自然伽玛或双收时差作为基础曲线。
实际子波提取及合成记录制作： 子波的提取是 波阻抗反演的基础，能确定地震反射与地质界面的 对应关系，也是认识工区地震资料波组特征的关键。 在对井资料分析的基础上，对工区内煤层的主要波 组分析研究，选取与地震剖面频率相吻合的子波进 行合成地震记录的制作，进而对煤层进行标定。
第4 期
吴大林 李米田 波阻抗反演在高精度地震勘探中的应用
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波阻抗反演在高精度地震 勘探中的应用
吴大林，李米田
（ 陕西省煤田地质局物探测量队，陕西 西安 710005）
摘 要： 煤层厚度解释一直以来是地震勘探的难点。本文从反演理论入手结合三维勘探区反演实 例，分析了不同地区反演的效果，直观地反映了煤厚的变化，结合钻孔资料分析煤层宏观结构变化， 为地质判层提供了充足的依据，获得了信噪比较高的地震资料和丰富的地质成果，达到了预期的 效果。 关键词： 煤层厚度； 地震勘探； 钻孔； 宏观结构； 信噪比 中图分类号： P631． 4 文献标识码： B 文章编号： 1671 － 749X（ 2012） 04 － 0097 － 03
三维勘探区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审 旗境内，毛乌素沙漠的东缘，地貌单元为毛乌素风沙 滩地和固定沙丘的过渡地带，属于华北地台鄂尔多
图 3 过井反演地震剖面井间煤层变化对比图
第4 期
吴大林 李米田 波阻抗反演在高精度地震勘探中的应用
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三孔所 见 煤 层 差 异 较 大，ML53 孔 见 煤 4 层， MD24 孔见煤 3 层，ML45 见煤 2 层，且煤层厚度变 化 较 大 ，煤 层 围 岩 变 化 不 大 ，仅 依 据 煤 层 厚 度 变 化 来对煤层 进 行 追 踪 对 比，困 难 较 大。从 剖 面 图 中 可以明显看出 ML53 孔的上层煤层为一单独的煤 层，在 MD24 孔及 ML45 处未沉积； MD24 孔处的上 层煤为一 分 叉 煤 层，分 辨 率 较 高。由 于 勘 探 区 内 钻孔较少，地质推断 ML53 孔的上层煤为煤层分岔 后形成的。高精度的反演成果为地质判层提供了 充足的依据。 2． 3 勘探区 3
Application of wave impedance inversion in the high precision seismic exploration
WU Da-lin，LI Mi-tian （ Geophysical Prospecting Entity，Shaanxi Coalfield Geology Bureau，Xi＇an 710005，China） Abstract： The interpretation on the thickness of coal seam is difficulty in seismic exploration． Based on the inversion principle and inversion instances of 3-D seismic exploration，the paper analyzed the inversion effect in different district and got the seismic data of high signal to noise ratio that can reflect the thickness of coal seam and can provide basis for geological pre-estimating． Key words： thickness of coal seam； seismic exploration； drill； macrostructure； signal to noise ratio
术实质就是： 以具有丰富的高频信息和完整的低频 成份的测井资料，补充地震有限带宽的不足，用已知 的地质信息和测井资料作为约束条件，推算出高分 辨率的地层波阻抗资料，精细地描述煤岩层的平面 展布、深度、厚度、物性的变化规律。
［1］ 徐伯勋，白旭滨，于常青． 地震勘探信息技术提 取、分析和预测［M］． 北京： 地质出版社，2001．
［2］ 邓志文． 复杂山区地震勘探［M］． 北京： 石油工业 出版社，2006． 5．
［3］ 阎世信，吕其鹏． 黄土塬地震勘探技术［M］． 北 京： 石油工业出版社，2002．
［4］ 李大心． 地球物理方法综合应用与解释［M］． 武 汉： 中国地质大学出版社，2003．
ML53、MD24、ML45 孔为区内相邻钻孔，图 3 为 过三孔的联井剖面与地震解释井间煤层对比图。
图 1 41-2 孔合成记录标定图
由于反射波由围岩到煤层顶板，反映为高速到 低速的过程，其反射系数为负，因此煤层的顶板反射 为一负相位的强反射层。同理，反射波由煤层底板 到围岩为低速到高速的过程，其反射系数为正，底板 所对应的为一正相位的强反射层。在阻抗数据体 上，煤层表现低阻抗，煤层厚度轮廓可清晰的反映出 来，图 2 为联井波阻抗反演剖面，从图中可以看出煤 层分布相对比较稳定，只是在局部煤层厚度发生一 些变化，分辨率比较高，与钻孔吻合良好。 2． 2 勘探区 2
地质任务为结合钻孔解释煤层厚度变化趋势， 为了充分利用钻井资料，达到多井约束的目的，对工 区内测井资料逐一进行层位标定，共提取了 3 个子 波进行试验分析，制作合成记录，最终确定区内反演 所用的综合子波。图 1 为 区内 41-2 孔合成记录标 定图，从标定图的对应关系较好，煤层底界面对应一 强波峰，连续性好，借助高分辨率的反演剖面可以进 行煤层横向及厚度变化的识别。
1 反演依据及煤层标定
1． 1 反演依据 地震资料、测井约束反演是一种基于模型的波
阻抗反演技术，它以地震资料解释的层位为依据，把 测井资料求得的波阻抗沿层位横向外推，外推的同 时可按层位的厚薄对测井曲线进行拉伸和压缩，在 多井约束时，井间可进行测井曲线的距离加权内插， 以此作为合成记录最佳逼近于实际地震记录。其技
图 2 联井波阻抗反演剖面
斯台向斜东胜隆起区，其构造形态总体为一向西倾 斜的单斜构造，倾向 260° ～ 280°，地层倾角 1° ～ 3°， 地层产状沿走向及倾向均有一定变化，但变化不大。 沿走向发育有宽缓的波状起伏，区内未发现大的断 裂和褶皱构造，地质任务为解释煤层厚度变化趋势。
参与井约束反演共采用了 18 个钻孔的声波及 密度资料，区内测井资料较为复杂，有的钻孔上、下 段测井资料相差较大。经过对测井资料的整理、校 正与调整，基本达到了相同岩性物性响应值的刻度 统一。相位校正是通过纯相位整形滤波来实现的， 其结果是反射剖面的振幅不变，相位改变。通过使 用测井资料计算子波相位谱而得到的相位校正量。
地震剖面上反射波的同相轴反映了地下反射界 面的几何形态，同一反射界面上的反射波具有相似 的波形特征。在地震剖面上有较密的横向采样，有 较敏感的横向岩性变化，可以长距离、大面积的进行 几何形态的追踪。对尖灭、断层和隆起等在同相轴 都有反映； 测井资料主要是岩性和物性的较直接的 综合反映，它的纵向分辨率高，可划分出较精确的岩 性地层单 元，能 提 供 地 下 介 质 较 准 确 的 岩 性 参 数。 震井联合反演或约束反演是将地震与测井两者结合 起来，取长补短的一种最有效、最经济的方法。 1． 2 煤层标定
0 引言
煤层对于地震勘探来说，都属于薄层，常规地震 技术难以实现薄煤层纵、横向高分辨率的要求，而测 井技术虽然分辨率很高，但难以有效实现井间地层 参数横向变化对比的地质要求。地震反演是把约束 反演技术与地质统计技术联合应用，建立精确的模 型，利用地震、测井数据的互补性质，分析复杂地质 条件下薄煤层的分布。在地震资料的引导下，综合 利用已有的地质信息，有效利用地震和测井资料的 互补性，使测井数据的高分辨率拓展到井间地震反 演的数据中，提高物性参数的分辨率，从而实现对煤 层的厚度变化、物性特征的分析和解释。
位处黄陇侏罗纪煤田中南部，属中—低山森林 区，区内地形复杂，山峦起伏，沟谷发育、陡峭。总体 构造形态为有一定起伏、倾向北西的单斜构造，地层 倾角一般 2° ～ 10°。地质任务为控制无煤区边界， 解释主采煤层厚度变化趋势。
在常规地震剖面上，当煤层较厚时，煤层顶、底 波分别与围岩层形成复合反射波，当煤层较薄时，煤 层顶底板相互复合，形成一个能量较强的单相位反 射波。在联井常规地震剖面图上，其振幅主要是由 煤层顶、底板的反射系数决定的，无法辨别煤层厚度 的变化。
图 4 为同一联井剖面的反演时间剖面，由于反 演地震剖面 反 映 了 地 层 的 波 阻 抗 变 化，煤 层 在 煤 系 地 层 中 特 征 明 显 ，其 波 阻 抗 值 很 低 ，与 围 岩 存 在 较大的阻抗 值 差 异，因 此 能 够 比 较 准 确 地 分 辨 出 煤 层 与 围 岩 ，以 便 于 煤 层 的 对 比 分 析 ，提 高 解 释 精 度 ，根 据 这 些 细 微 的 变 化 ，便 可 得 出 煤 岩 层 厚 度 变 化趋势。
98
陕西煤炭
2012 年
2 应用实例及效果分析
2． 1 勘探区 1 三维勘探区位于渭北黄土塬，渭北煤田处于新华
夏系第三沉降带—鄂尔多斯盆地东南缘复合部位。 勘探区基本构造形态为一向北倾斜的单斜构造，地层 倾角一般 4° ～ 9°，伴有断裂及次一级褶曲构造。通过 详查工作在井田西南部发现小断裂 4 条。
图 4 联井反演地震剖面
3 结论
随着勘探精度的发展，反演技术越来越多地应 用于预测煤层厚度的变化趋势，解释煤层的宏观结 构变化等，为煤层的开采提供准确的地质依据。通 过对三类不同地区的反演效果分析，可以清楚地看 到，地震剖面上有较密的横向采样，与纵向分辨率高 的测井资料相结合，取长补短，这种最有效、最经济 的方法无疑将为煤矿开采提供越来越精确的地质资 料，在煤矿开采中起到越来越重要的作用。 参考文献：
测井曲线校正及分析： 通过对所有测井资料的 逐一整理和认真的分析，最终选定了长源距伽玛伽 玛曲线、自然伽玛或双收时差作为基础曲线。
实际子波提取及合成记录制作： 子波的提取是 波阻抗反演的基础，能确定地震反射与地质界面的 对应关系，也是认识工区地震资料波组特征的关键。 在对井资料分析的基础上，对工区内煤层的主要波 组分析研究，选取与地震剖面频率相吻合的子波进 行合成地震记录的制作，进而对煤层进行标定。
第4 期
吴大林 李米田 波阻抗反演在高精度地震勘探中的应用
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波阻抗反演在高精度地震 勘探中的应用
吴大林，李米田
（ 陕西省煤田地质局物探测量队，陕西 西安 710005）
摘 要： 煤层厚度解释一直以来是地震勘探的难点。本文从反演理论入手结合三维勘探区反演实 例，分析了不同地区反演的效果，直观地反映了煤厚的变化，结合钻孔资料分析煤层宏观结构变化， 为地质判层提供了充足的依据，获得了信噪比较高的地震资料和丰富的地质成果，达到了预期的 效果。 关键词： 煤层厚度； 地震勘探； 钻孔； 宏观结构； 信噪比 中图分类号： P631． 4 文献标识码： B 文章编号： 1671 － 749X（ 2012） 04 － 0097 － 03
三维勘探区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审 旗境内，毛乌素沙漠的东缘，地貌单元为毛乌素风沙 滩地和固定沙丘的过渡地带，属于华北地台鄂尔多
图 3 过井反演地震剖面井间煤层变化对比图
第4 期
吴大林 李米田 波阻抗反演在高精度地震勘探中的应用
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三孔所 见 煤 层 差 异 较 大，ML53 孔 见 煤 4 层， MD24 孔见煤 3 层，ML45 见煤 2 层，且煤层厚度变 化 较 大 ，煤 层 围 岩 变 化 不 大 ，仅 依 据 煤 层 厚 度 变 化 来对煤层 进 行 追 踪 对 比，困 难 较 大。从 剖 面 图 中 可以明显看出 ML53 孔的上层煤层为一单独的煤 层，在 MD24 孔及 ML45 处未沉积； MD24 孔处的上 层煤为一 分 叉 煤 层，分 辨 率 较 高。由 于 勘 探 区 内 钻孔较少，地质推断 ML53 孔的上层煤为煤层分岔 后形成的。高精度的反演成果为地质判层提供了 充足的依据。 2． 3 勘探区 3
Application of wave impedance inversion in the high precision seismic exploration
WU Da-lin，LI Mi-tian （ Geophysical Prospecting Entity，Shaanxi Coalfield Geology Bureau，Xi＇an 710005，China） Abstract： The interpretation on the thickness of coal seam is difficulty in seismic exploration． Based on the inversion principle and inversion instances of 3-D seismic exploration，the paper analyzed the inversion effect in different district and got the seismic data of high signal to noise ratio that can reflect the thickness of coal seam and can provide basis for geological pre-estimating． Key words： thickness of coal seam； seismic exploration； drill； macrostructure； signal to noise ratio