复杂构造区二维地震勘探需要注意的问题_孙玉民

图 6 不同数据分布特征图（ 引自 Daniel J．Tearpork［10］）
数据空白区的有效人工干预可以参考标准地质 图、野外地质填图（ 基岩出露区） 和槽探、坑探（ 第四 系覆盖区） 等地质数据，通过空白区内优选关键点， 测量地层产状数据来检验和约束时间、速度和深度平 面图，提高二维地震数据的归位准确性，进一步减小 最终二维勘探成果图的误差。
图 3 过 M1 井 NEE 向地震剖面解释图
图 4 M1 井区推测三维地质模型图（ 左） 补充过井剖面及地震射线示意图（ 右）
与之相反的情况是断块区测网布设过密造成的 工作量浪费问题，见图 5。该区测网密度为 0．5 km×1 km，图 5 上部剖面对应的测线上，目的层反射波成像 质量高，断点清晰，容易对比解释，可靠性强。而与其 正交的测线（ 图 5 下） ，两端与断裂小角度相交，中部 处于断块内，由于其与断层走向交角较小，且过于靠 近断面，波场变得极为复杂，无法对比解释，可利用程 度低，工作量基本浪费。
以上案例说明，在深部复杂区进行二维地震勘探 部署时，应注意：
1） 充分收集探区内基础地质和物探成果，在构
2014 年第 7 期
孙玉民等： 复杂构造区二维地震勘探需要注意的问题
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图 5 断块内两正交测线地震时间剖面图
造分区的基础上，根据构造复杂程度合理规划测网密 度。构造复杂程度中等或以上时，测网不宜过大，以 免出现控制程度不足的问题。
3 复杂构造条件下的地质成图问题
复杂构造条件下的地质成图精度主要依赖地层 及断层的空间归位或校正精度，空间校正可利用水平 叠加剖面，也可以利用叠偏剖面。一般来说，偏移剖 面较水平 叠 加 剖 面 有 许 多 优 点，如 绕 射 波 大 部 分 收 敛，反射波沿测线基本或部分归位，干涉带被分解，断 层及其特征也较明显。用偏移剖面编制构造图，空校 方法比水平剖面简单，空校后不会出现断层两盘“打 架”、“裂开太宽”等不合理现象。地层变形较小时可 直接换算成深度图； 变形较大时，在构造扭曲或转折 部位、断点处，再作一次垂直于测线的校正，即可完成 三维空间的校正［4－7］。
另外，勘探井穿透的煤层往往是多层的，当沉积 环境稳定且煤层间距较大时，地震资料中也会有与其 对应的反射波信息，会涉及多层成果图的绘制任务。 实际工作中通常会碰到有上部煤层而没有下部煤层 数据的情况，见图 8，编号 a 井仅钻遇 A 层，b 井则穿 透 A、B 层。也就是说，做为关键约束条件，不同井中 不同煤层的控制程度是不同的，上部煤层往往更高一 些。由于在不存在角度不整合面的情况下，相邻层之 间实际垂直厚度不如地层表面复杂［10］，因此，可以考 虑采用层间时差和层间速度获得层间厚度，再用约束 条件更多的上部煤层深度减去层间距，估算下部煤层 的构造形态，其精度可能要高于单纯利用下部煤层反 射波的 T0 值和该层的平均速度直接计算得到的构 造图。
摘 要 充分认识二维地震方法的固有缺陷，合理部署二维地震方案和勘探井，可有效降低地质 勘探风险并提高勘探准确性。通过分析复杂地区的典型二维地震实例，讨论了二维地震勘探部署不 当，二维地震剖面所反映的地层形态空间偏差过大导致的控制不足问题，大断裂附近异常波极为发 育、无法合理解释造成的工作量浪费问题。提出了利用二维时间剖面数据和时深转换速度进行计算 机地质成图时，数据空白区网格化质量的问题和相应的人工干预对策。
深部构造复杂区往往需要在叠偏剖面的基础上， 作正交方向上的二次偏移归位，因此，偏移量的大小 仍取决于目的层深度（ 时深转换速度和 T0 值） 、地层 的倾角和倾向［8］。当前地质成图方法多采用计算机 自动成图技术，利用 T0 值和时深转换速度，通过空间 插值、网格化间接获得空间曲面的深度、各节点的倾 角和倾向，继而完成空间校正。
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图 8 多层情况下的井约束差异（ 引自 Daniel J．Tearpork［10］）
4结语
充分认识二维地震资料的归位不准问题，特别是 深部复杂构造变形区，地震测线与反射点位的偏差更 不可忽视，这种情况下，实现二维数据的完全归位是 不可能的，只能减小其误差。此外，复杂构造变形区 的计算机成图 方 法 也 需 要 加 强 研 究［11］，而 三 维 地 震 是查明深部复杂构造和地层形态的根本方法。
2） 在大规模断裂构造区布设联络方向测线时， 测网不宜过密，如果过于靠近断面，地震工作量容易 被浪费。
3） 地层赋存形态复杂时，必须考虑二维地震归 位不准的问题，进行空间归位校正。根据校正结果， 优选探井位置，部署到地震测线以外。为进一步规避 勘探风险和减小深度误差，可在井位处补充布设二维 宽线或一条正交二维测线。
某探区位于沁水盆地南部，测线网度为 5 km×10 km。失利探井 M1 井布置在地震测线上（ 见图 2） ，过 M1 井测线（ NEE 走向） 的二维地震偏移剖面解释成 果（ 见图 3） ，剖面上波组关系清晰、特征明显，预测 980 m 见 3#煤层。但实际钻井揭露一正断层，620 m 见 3#煤层，明显变薄，缺失的二叠系下盒子、上石盒 子和部分石千峰组地层厚约 300 m，没有达到指导探 井施工的目的。
离散数据网格化方法众多，常用的网格化方法 可分为四大类趋势面拟合、插值、综合法、克里金法， 但是都有其局限性，克里金法相对来说效果较好［9］。 当数据点分布均匀、规则时，大多数情况下可以得到
理想的网格化数据（ 见图 6） 。但是，在二维地震数据 空间分布极不均匀的不利条件下，无论哪种计算机自 动网格化 方 法，二 维 测 线 间 的 空 白 数 据 区 的 速 度 和 T0 值的最终网格化数据的质量、精度和可信程度会 明显降低［10］，需要人工干预，使计算机绘制的速度和 T0 值平面更符合地质和地球物理规律。
本文从典型案例出发，分析了在复杂断块区二维 地震勘探部署不当的情况下，地震资料难以归位的根 本问题，易导致构造控制程度不足和工作量浪费等工 程问题。讨论了在二维地震数据空间分布不规则且 方向性强，数据少且横纵向分布不均的不利条件下， 利用二维时间剖面数据和时深转换速度进行计算机 地质成图时可能出现的错误，并提出了相应的对策。 1 复杂构造条件下的偏移归位问题
收稿日期： 2014－05－05 作者简介： 孙玉民（ 1971—） ，男，河北深泽人，1992 年毕业于山西矿业学院，工程师，主要从事煤矿地质、物探技术研究和管理工作
（ E－mail） wqw_803@ 163．com
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地震测量，尽可能避免测线与地层和断裂等线性构造 的小角度相交。
通过垂直与原测线的补充二维勘探发现，该探井 失败的主要原因是 M1 参数井恰好处在 F3、F4 两正 断层夹持的断块边缘（ 图 2） ，断层两侧地层发生了明 显的局部牵引现象，倾角变陡。测线的网度过大，与 构造复杂 程 度 不 匹 配，工 作 量 不 足 导 致 控 制 程 度 变 差。其次是测线方向布设不合理，原地震测线方向与 过孔断层走向基本平行（ 夹角 10°） ，通过三维模型与 地震波的模拟发现，原二维地震时间剖面在井位附近 实际反映的完全是断层下降盘煤层面法线方向上的 形态，见图 4（ 右） 阴影区，南距 M1 孔约 260 m，而不 是原测线正下方的地层形态，因而在原地震剖面井位 附近没有断层的迹象，二维偏移没有任何作用。补充 过井剖面及地震射线示意图见图 4（ 右） 。
关键词 勘探部署； 二维偏移； 计算机成图 中图分类号： TD166 文献标识码： B 文章编号： 1672－0652（ 2014） 07－0053－04

二维地震勘探是煤炭煤层气勘探过程中的一个 重要环节。二维方法主要以构造为首要任务，从理论 上来说，其具有先天的方法局限性，从 20 世纪 30 年 代以来，研究人员就这一问题展开了大量的讨论［1］， 已形成了明确的认识―在深部地层发生复杂或局部 强烈构造变形的情况下，二维地震勘探方法的局限性 表现的更 为 突 出［2］。 因 而，在 合 理 部 署 地 震 勘 探 方 案的基础上，尽可能提高成果精度，并合理利用其成 果，指导实施地质钻探工作，在当前煤炭资源勘探向 深部以及 复 杂 区 发 展 的 趋 势 下，是 一 个 不 可 忽 略 的 问题。
根据反射波勘探理论，当地层水平及近水平时，
二维地震不存在归位问题。如果地震测线与地层走 向大角度相交且地层埋深较浅时，二维偏移处理的归 位效果较好，成果剖面上构造与形态的空间偏移误差 相对较小，一般也可以忽略。
但是，地层的构造形态一般较为复杂，在勘探前 是未知的或有一个大致的轮廓，存在一个明显的逐步 认识的过程。无论是预（ 概） 查、普查、详查还是精查 勘探阶段，二维地震主测线在绝大多数情况下都不可 能是真正的倾向测线，或与断层等线性构造的走向正 交，而联络测线则往往与地层、构造走向线平行或小 角度斜交。 在 这 种 情 况 下，无 论 是 叠 加 还 是 偏 移 数 据，反映的地层形态都不是沿测线各点铅垂线方向上 地层的赋存形态，而是通过测线的射线平面与地层分 界交线上的空间形态，而且偏移量的大小取决于目的 层深度、地层倾角、上覆地层速度等因素［3］。地层的 埋深越大、赋存形态变化越剧烈（ 倾角大和倾向变化 大） ，地层速度越高，偏差越大，可达数十、数百米甚 至更多。事实上，此时地震剖面上各点所对应的实际 反射点位往往与地表测线位置存在较大的偏差（ 见 图 1） 。避免偏差或归位不准的有效方法是合理布设
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图 2 QN 探区二维地震勘探部署图
图 1 地震测线位置及目标层反射点空间位置示意图
2 地震部署不当的典型案例 在大断裂发育的情况下，如断块区，地层产状变
化剧烈，而且断面波、断点绕射、侧面波、回转波等与 构造有关的异常波发育。如果勘探测网布置不合理， 如网度过大或者测线与构造和地层的走向夹角过小， 二维偏移处理无法归位，很难去除上述异常波，而且 目标层反射点线与测线之间离散度更大，很容易造成 钻井失败或地震工作量浪费的问题。
参考文献