三维地震的精细构造解释方法及应用

2010年第5期
0引言
当前常用的地震解释(包括交互工作站解释)实质上是三维资料的二维平面解释，从三维数据体中沿主测线inline和联络线crossline抽取若干个剖面进行解释。

这样不仅使大量的地震资料未能有效利用，而且成果精度较低，难以发现小的构造和地层特征，造成小断层和小构造的漏失，大大降低了对地下地质体的认识精度，同时也降低了三维地震的应用效果。

利用常规的地震解释技术，将不能很好的进行小断层的解释，甚至会出现假断层的现象［1］。

随着三维勘探技术的迅速发展，三维地震勘探的资料解释方法和技术也向着更真实、更准确、更清晰地反映地下地层各种地质信息的方向突飞猛进。

目前，在三维地震勘探中发展最快的是全三维地震资料解释技术，该技术不仅提高地震资料解释的准确性而且能够提供较准确的钻探井位，利用先进的解释软件打破常规的三维资料二维解释，充分利用三维数据信息，获得更精细的构造形态。

因此，三维地震精细解释技术受到高度重视。

1三维地震勘探的精细解释技术
1.1小断层的正演模拟
对地质模型进行波场正演计算可以模拟地震波在地下介质中的传播规律，以明确地质体地震记录的特征，同时也能提供地下地质体地震波岩石物理响应特性，为正确研究地下地质环境提供地震波波场证据，以便对解释工作起到一定的指导作用。

设计一个三层介质的地质模型进行正演模拟实验，图1(a)是小断层的地质模型。

模型参数：煤的断距为5m，煤层厚度为8m，煤层速度为2000m/s，围岩地层速度自上而下分别为1800m/s、3200m/s、3200m/s；图1(b)为小断层正演模拟的地震响应。

根据正演模拟后的地震响应分析，断距为5m的小断层，地震剖面有一定的变化，为后期的地震资料解释工作提供了依据。

（a）地质模型
（b）地震响应
图1正演模拟
doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2010.05.005
能源技术与管理
三维地震的精细构造解释方法及应用
秦晶晶1，李德春1，程慧慧1，王空前2
（1.中国矿业大学资源学院，江苏徐州221008；2.中国矿业大学力建学院，江苏徐州221008）［摘要］论述了几种三维地震资料精细解释小断层的应用方法，为了确保解释的精度，利用数值模拟进行正演模拟试验，为做好三维地震资料精细构造解释提供了物质基础。

并结合一个具体实例，从多方位观测、方差切片、相干切片及地震属性提取等方面
对小断层做了精细构造解释，结果表明：以上几种解释技术有机结合，能够提高三
维地震资料的构造解释精度和准确性，为矿井的安全生产提供了更可靠更丰富的
勘探成果。

［关键词］精细解释；多方位；方差切片；相干切片；地震属性
［中图分类号］P631.4［文献标识码］B［文章编号］1672-9943(2010)05-0012-03
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1.2三维精细构造解释的主要方法［2-3］
精细解释方法是建立在现代应用计算机信息技术理论、全空间三维解释技术基础之上，结合主要目的层位将原数据体转化为参数属性、相干属性、方差属性等数据体。

在解释流程中，首先将原数据体运用数学变换方法处理成多种属性数据体、方差数据体和顺层切片。

三维方差体、相干数据体、水平切片、地震属性提取有机地结合可建立
起全区地质构造骨架模型。

解释过程中，纵向、横向和任意时间剖面相结合，时间剖面和方差切片、相干切片有机相结合，全方位的反复对比、反复检查、反复修改确认，确保解释结果正确性和可靠性。

2应用实例
本次精细解释技术主要结合Geoframe解释软件和基于Windows操作系统研制开发的煤矿三维地震资料动态解释系统，来验证地震精细解释技术的可行性。

以山东地区某矿某采区实际资料为例，研究发现，断层解释以相干层切片为主，结合地震属性提取、方差切片相互验证，得到了比较满意的构造解释效果［4］。

2.1方差技术和相干技术
图2、图3分别是某采区的相干切片和方差切片，可以看到两种切片对小断层的反应较明显,由于相干及方差体的生成是在传统解释中进行的，它提供的断层形态不存在由于解释人员对比和层位自动拾取产生的偏差，精度高，人为因素少，所以利用相干切片和方差切片来追踪构造面解释小断层可以获得较高的精度；另一方面、利用三维相干及方差体技术可以得到地下任意位置的倾角信息，可以反映出地层的空间特征，有利于地层属性解释。

利用相干及方差体技术进行小断层的自动解释是一种行之有效的方法。

该方法工作效率高，解释结果较为客观，该技术与其它属性结合使用势必在全三维构造解释中得到广泛应用。

图2相干切片
图3方差切片
2.2任意方向测线解释技术
此技术主要利用基于Windows操作系统研制开发的煤矿三维资料动态解释系统，具有操作简便，运行性能稳定等特点。

任意方向测向解释主要实现思想为：AutoCAD文件格式的煤层底板等高线图上拾取任意测线→与动态解释系统数据交换→解释性处理与解释→利用巷道数据进行时间深度转换→生成地质剖面。

如图4为不同方位的地震剖面，可以看出不同方位地震剖面的断层显示有明显差异。

（a）垂直断层走向（b）与断层走向成60°（c）与断层走向成45°图4不同方向地震剖面上断层显示图
图4(a)、(b)、(c)分别是垂直与SF01断层走向、与垂直断层走向偏60°和45°剖面，从图可以看出当选取的剖面垂直断层走向时，地震剖面有明显变化，解释过程中可判断此处有断层SF01；与断层走向偏60°和45°的地震剖面，层位几乎没有明显变化。

如果我们在解释过程中仅选取若干个方位的地震剖面，就会使一些地震资料未有效利用，导致小断层的漏失，因此，在解释中应多方位选取地震剖面，才能获得更精细的构造形态。

图4 (a)中解释的小断层SF01与巷道实际揭露的位置吻合较好，说明了本文提出的三维地震精细解释技术的可行性、准确性。

2.3地震属性的提取技术
地震波在横向均匀的地层中传播时，由于各相邻道的激发、接收条件十分接近，反射波的传播
秦晶晶，等三维地震的精细构造解释方法及应用13
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路径与穿过地层的差别极小，故对反射波而言，同一反射层的反射波走时接近，同时表现在地震剖面上是极性相同，振幅、相位一致，即为波形相似。

当地层结构发生变化(如存在断层)时，相邻道之间所接收反射波的旅行时及振幅、相位、频率等都将产生不同程度的变化。

本次精细解释主要提取了最大振幅、相似系数、时差、相关等6个对小断层特征反映明显的属性参数，然后将这些属性进行了标准化处理，最后得出了6种属性参数分析的综合曲线图。

图5为地震剖面解释图，图6为属性提取结果图。

结果表明：经过综合处理后，三维地震6种属性参数的综合曲线图与地震剖面解释的断层达到吻合，得到了较好的验证。

从图6可以看出：在三维地震参数综合曲线图上，小断层的位置、宽度反映明显。

其中FS51为实际揭露的断层，进一步证明了精细解释技术解释小断层构造的准确性和可靠性。

图5地震剖面解释图
图6属性提取结果图
3与常规解释技术的比较
常规的三维地震资料解释：第一、主要利用了反射波的运动学特征（如波至时间）来解决构造地质问题，而没有充分利用反射波的动力学特征（如振幅、频率等）；第二、解释人员仍未摆脱二维解释思路的束缚，无形中浪费了大量的有用信息，造成小断层和小构造的漏失，甚至造成小断层的误判，大大降低了三维地震解释的准确度；第三、无法准确解释5m及5m以下落差的断层，如：对于一个5m落差的小断层，煤层速度按2500m/s计算，其实际时间落差为4ms左右；在常规比例显示的地震时间剖面上1mm代表4ms，所以5m断层的时差为时间剖面上的1mm，如此小的时间异常依靠人的肉眼难以给予准确解释与识别，更何况人的肉眼无法提取和很难同时利用地震波运动学、动力学等信息来进行三维地震资料的精细地质解释，这也是导致5m以下小断层的三维地震解释没有获得突破的主要原因之一。

三维精细解释技术主要采用Geoframe解释软件和基于Windows操作系统研制开发的煤矿三维地震资料动态解释系统，将相干切片、方差切片、多方位剖面解释技术和双极性显示有机结合起来，有效地解释5m落差的小断层，突破常规解释技术“垂直分辨率”的极限，最后经过地震属性的提取来验证解释断层的准确性，为矿井安全开采提供了进一步的保障。

4结论
常规的解释技术无形中浪费了大量的有用信息，导致了小断层的误判和漏判，除此之外，人的肉眼对小断层也难以给予准确的识别，这些成为当今煤田无法解释5m以下小断层构造的主要原因。

针对目前三维地震解释技术的发展现状，利用Geoframe解释软件和煤矿三维地震资料动态解释系统，联合相干技术、方差技术、地震属性技术等方法，能够有效地提高小断层构造的解释精度，为矿井生产提供更丰富更可靠的勘探成果。

［参考文献］
［1］程建远，何文欣，朱书阶.三维地震资料的精细解释技术［J］.煤田地质与勘探,2001(12)
［2］蔡涵鹏.方差体的改进算法及在地震解释中的应用［J］.煤田地质与勘探，2008(2)
［3］程建远．三维地震资料解释性处理技术［M］.北京：石油工业出版社,2004
［4］郭恒庆，程建远，杨文钦，等.济宁二号煤矿3煤层宏观结构三维地震精细解释［J］.煤田地质与勘探, 2007,35(5):66-68
［作者简介］
秦晶晶（1986-），女，河南洛阳人，硕士研究生，现就读于中国矿业大学资源学院地球探测与信息技术专业。

［收稿日期：2010-06-02］
能源技术与管理14。