全数字高密度煤矿采区三维地震技术研究与实践

通过分析常规煤矿采区三维地震勘探存在的问题及技术瓶颈,提出了全数字高密度煤矿采区三维地震勘探的主要技术框架,即:数字检波器、单点接收、更小的接收道距与线距、更小的激发点距与线距、单炮超多道数、小面元、全方位、高覆盖次数观测,真实记录全波场海量数据的采集技术,及其与之相配套的高精度地震成像处理和精细综合地震解释技术。与以往的常规三维地震勘探相比,全数字高密度煤矿采区三维地震勘探技术在断层方位、小断层识别、陷落柱探测、下组煤层探测、高陡构造勘探等多个方面都有明显优势。     

煤矿采区高密度三维地震勘探模式与效果

煤矿安全高效生产对三维地震勘探精度要求越来越高,如何进一步提高勘探精度,设计思路、采集方法、处理和解释过程中的每个环节都至关重要。煤矿采区高密度三维地震勘探采用数字检波器接收,观测方式为全方位、高密度、大偏移距,获得更接近理想波场的信息;采用宽频带处理,获得宽频带、高保真度的数据体,为解释工作打下良好基础。以淮北矿区近年施工的高密度三维地震勘探工程为例,从观测系统设计优化、处理解释思路及方法、工程施工过程控制等方面入手,总结出一套煤矿采区高密度三维地震勘探新模式,对进一步提高煤矿采区三维地震勘探精度以及为煤矿采区设计、工作面开采提供详实的地质保障基础资料具有一定的意义。      

复杂构造条件下多煤层地震勘探新思路

HDGD煤矿具有可采煤层较多、逆断层发育、断层交叉垂直、微小地质体发育等特点,常规的地震勘探方法难以解决此类复杂地质问题。通过对全方位观测系统优势比较,从小道距、小炮点距、小面元("三小")对地质体的分辨能力、炮点和接收点组合方式对分辨率的影响,数字检波器及激发层位对信号及能量的影响等方面进行分析,认为全方位角数字高密度三维地震勘探是构造复杂区获得高保真数据的有效手段。并以HDGD煤矿为例,介绍了三维波场分离法剔除规则干扰,分频剩余静校正、高密度双谱速度校正改善高频弱信号,叠前时间偏移改善大角度地层偏移成像等数据处理的效果。实例表明,全方位角高密度地震数据采集与处理技术在该矿的应用,可有效克服上覆高速层的屏蔽及高倾角断层的影响,清晰刻画其小断块和微幅褶皱等复杂构造影像。     

地震数学模型技术在煤矿采区地震勘探观测系统设计中的应用

根据安徽淮南某煤矿的地质构造特点及煤层赋存形态,在三维地震测区中部选择了一条典型地质剖面,据此建立了陡倾角二维地震数学模型,并从波动方程出发确立了模型的三维地震观测系统。通过对正演模拟得到的炮集记录、叠加剖面、偏移剖面上的波场特征的分析,确定了适合勘探区地质条件的采集和处理方法。对该二维模型数据的处理结果表明,叠后偏移手段不适合陡倾角区煤层地震资料的处理,而叠前时间偏移可有效保证陡倾角勘探区块的地质目标成像。根据陡倾角目的层及逆掩断层区域开展地震勘探的难点问题,提出了适当调整观测系统、提高空间采样密度等措施。根据多年在淮南矿区开展采区三维地震勘探的工作经验,认为该区最佳观测系统为方位角特性好、共面元道集内炮检距分布均匀的八线八炮制束状规则观测系统。     

叠前反演技术在公山庙高密度三维区块致密砂岩储层预测及抽稀试验中的应用

针对公山庙高密度三维区块沙溪庙组储层与围岩阻抗差异小及高密度采集成本与勘探效果难以平衡的问题,本文首先利用基于Xu-White模型的横波预测、近中远道精细储层标定和岩石物理模板的建立等叠前反演关键技术,进而通过叠前同时反演对工区内具有潜力的3号大型规模河道进行定量预测,以此指导井位部署。其次,较小的地层倾角及较小的的地震速度变化为抽稀地震成像成果数据指导地震采集设计提供了可能性,因此依据面元和覆盖次数设计了抽稀后的3种不同观测系统。然后为使各套数据没有时差,抽稀后的观测系统采用高密度数据的约束层析静校正量,其余处理参数参照高密度处理流程进行调整,并分析不同观测系统情况下对地震资料品质的影响。最后结合不同的观测系统设计对应的反演流程,分别从纵向分辨率与横向分辨率对各个观测系统识别不同规模河道的能力进行评价,综合考虑有效性和经济型,依次优选出一套与高密度数据识别效果相当的观测系统。本次研究的抽稀试验期望从叠前反演的角度为该地区最佳观测系统论证提供技术支撑。     

全方位偏移成像技术在南马庄潜山构造带的应用

随着油气勘探开发的不断深入,地质目标越来越复杂,对地震成像精度的要求不断提高,尤其是随着高密度宽方位宽频带地震勘探技术的发展,方向各向异性在地震数据处理中越来越突出。然而,常规的Kirchhoff叠前时间、深度偏移利用的均是偏移距道集,道集的方位角信息未能充分利用,因此已无法满足目前的地震处理需求。全方位偏移成像是通过全波场、多路径的方式,在地下局部角度域以连续方式应用所有的地震数据,生成两个互补的全方位方向角道集和全方位共反射角道集。该方法在南马庄潜山构造带偏移成像中取得了较好的应用效果,成像精度提高,地质现象清晰,裂缝密度和发育方向预测更可靠。     

双向多偏移距及同步挤压变换在岩溶地层地震映像资料处理中的应用研究

隐蔽岩溶岩洞对城市地下交通建设施工造成严重影响,厘清岩溶分布常用的地球物理方法之一是地震映像法.地震映像法常采用的单偏移距或多偏移距观测系统,能够较好识别地质结构简单的不良地质体,但针对岩溶发育不规则的喀斯特地区,常规方法难以获得"最佳"效果,提出双向多偏移距地震映像观测系统来提高地震映像勘探精度,并将同步挤压变换应用...     

准噶尔盆地宽方位角三维地震应用效果分析

宽方位角采集比窄方位角具有更好的地震照明度.宽方位角三维地震以其多方位视角高分辨率成像数据之优势、识别储层的各向异性能力强,能提高薄层砂体和小断裂的识别精度.针对准噶尔盆地某区块储层非均质性强、单层砂体薄(单层10-15 m,有效储层<10 m)、砂岩层平面变化大的特点,新疆油田分公司实施宽方位角三维地震高分辨勘探.通过运用地震属性、反演等地震技术,结合沉积环境分析和沉积演化研究,开展岩性圈闭识别和储层预测工作, 识别出有效的砂岩层(储集体),达到预测目的,取得了很好的勘探效果.     

宽频宽方位处理技术在淮北矿区全数字高密度地震勘探中的应用

与常规三维地震勘探相比,全数字高密度地震勘探采用高横纵比、宽方位观测系统,使用单点数字检波器接收。宽方位地震勘探有利于高陡构造和复杂断块成像,但存在各向异性问题,而单点数字检波器地震信号频带宽、保幅性好、噪声强。为了充分发挥全数字高密度地震资料优势,克服其缺点,必须将宽频、宽方位处理技术运用到煤炭高密度三维地震数据处理中,以提升数据处理效果。以淮北矿区全数字高密度地震资料为基础,针对淮北矿区地质构造复杂特点,以叠前保幅去噪、振幅补偿、OVT处理技术以及全方位角偏移成像技术为重点,开展了煤炭全数字高密度地震资料的宽频、宽方位处理技术研究。结果表明:保幅去噪在几乎不损伤有效信号的前提下实现了对噪声的有效压制,振幅补偿恢复了地震信号高低频能量的损失,宽方位处理不仅消除了各向异性影响,改善了成像效果,还获得了丰富的叠前数据。宽频宽方位处理技术是全数字高密度地震资料处理的必要手段,其处理成果比常规处理成果频带更宽,对复杂构造成像更好,分辨率更高,能够实现煤田复杂地质条件地震资料精细成像。      

成组加密法宽方位三维观测系统设计方法及应用

三维地震勘探是一种面积勘探方法,观测系统形式很多,常用的线束型三维观测系统,由于其排列片狭片,存在方位角分布不均匀的弊端。为了改善面元的方位角分布特性,笔者于９９年８月提出了一种新型三维观测系统设计法,又称之为成组加密法宽方位三维观测系统设计方法。文中系统叙述了该方法的设计原理,并对共主要设计参数进行了理论分析。该设计方法在徐州张双楼煤矿三维地震勘探中首次投入使用,取得了很好的技术效果和显著的经济     

RVSP方法正演模拟及在煤田采空区中的应用

为了提高煤田采空区的地震勘探精度,精准定位采空区边界。在传统VSP地震数据处理成像方法的基础上,通过正演模拟系统地研究了RVSP地震数据处理成像方法,并对采空区填充物及大小分别建立模型进行地震正演模拟数据分析,研究其成像特征。利用正演模拟研究成果,对某水务工程关键地段煤田采空区地震试验数据进行精细处理,并取得了理想的成像效果;形成了一套适合煤田采空区RVSP地震数据处理成像方法,对精准探测煤田采空区具有重要的实际意义。      

新型矿井多波多分量地震反射波观测系统的设计

针对DTC-150防爆地质超前探测仪在工程应用中存在的几个问题,提出了研制新型矿井多波多分量地震反射波观测系统的必要性。通过对大量工程预测预报资料的分析,结合煤岩有效地震波频率特性等4个关键技术的研究,得出了煤岩有效地震波频率范围和观测系统的有效布设方式,研制了高速、高精度、多通道数据采集及处理系统,给出了掌子面绕射回波形成的探测盲区和巷道声波的处理方法,提出了掌子面绕射回波与直达波不重叠的条件。新型矿井多波多分量地震反射波观测系统的研制成功为矿井提供了更为准确、更长距离的超前预测预报手段,同时也为煤矿安全生产提供了有力的保证。     

贵州织金浅煤层地震勘探技术的实践与认识

贵州织金地区二叠系龙潭组煤层连片稳定分布、累计厚度大,为中高阶煤煤层气重点有利目标区;但主力煤层地震反射资料信噪比低、剖面成像效果差,制约了该区煤层气勘探开发工作。工区内灰岩大面积裸露、目的层埋藏浅是导致该区地震资料信噪比低的最主要因素。实践表明:基于数字盒子波调查的模拟检波器多道组合接收技术具有较好的噪声压制效果,基于煤层反射最大信噪比的岩性-井深-药量匹配激发技术提高了地震激发效率,宽线观测、小道距数字检波道组合技术是改善二维地震成像的有效方法,小道距、小线距、高炮密度及高横纵比的三维地震观测技术显著提升了煤层资料品质。该技术系列适用于山地灰岩出露地区浅煤层地震采集。      

煤矿井下高压端连续水力加砂压裂增透技术与装备研究

针对煤矿井下作业空间小,供电供水能力有限,地面加砂压裂装备无法直接应用于煤矿井下的现状,提出了高压端加砂压裂的技术思路。基于液动冲击混携砂原理,研发了高压端连续水力加砂压裂装备。该装备不需要外部动力源进行混砂,而是通过压裂液流态和流场的变化形成旋流冲击实现混砂和携砂。理论分析、数值模拟和室内仿真试验均表明,该装备在原理上是可行性的,能够有效混砂和携砂。研发的装备整体耐压达到55 MPa,一次可装石英砂750 kg,可实现单个或者多个穿层钻孔的连续加砂压裂。配套设计了三通道并联的煤矿井下高压端连续水力加砂压裂控制系统,该系统通过矿用压风实现开关的开合,与压裂泵的控制系统协同对加砂过程实现远程集中控制,确保加砂过程安全可靠。运用该装备在安徽淮南矿区潘三煤矿进行了5个底板穿层钻孔的现场试验。结果表明:该装备携砂能力较强,仅需开启通道二即可实现有效加砂,最大连续加砂量150 kg,最大注水量316 m3,加砂压裂钻孔瓦斯抽采纯量、百孔瓦斯抽采量分别是清水压裂钻孔的2.38和2.03倍,增透效果明显。研发的装备可应用于煤矿井下高压水射流、水力切割以及水力加砂压裂等领域。      

红岭煤矿水文地质特征及充水因素分析

通过对矿区含、隔水层及断层带水文地质特征的分析和井下水文地质现象的观测,认为目前矿井开采煤层较浅,以二1煤顶板直接含水层充水为主,水量不大;但随采掘的延深,煤层下伏的太原组灰岩和奥灰含水层,会在断层的影响下,与其它含水层发生水力联系,对矿井开采形成威胁。根据对矿井充水因素的分析结果,指出目前矿井的充水强度不大,充水通道主要为断层带,在开拓-800m水平时,应注意构造破坏或隔水层薄弱地段,此地段有可能出现奥灰水突入矿井的危险。为防止矿井突水,提出了建立健全地下水观测系统,加强井下钻探和物探工作,重视邻近矿井老窿水监测等矿井水害防治工作建议。     

永陇矿区LYL井田2号煤层顶板沉积环境及其稳定性评价

为了对煤层顶板稳定性做出合理的评价,从沉积环境入手,通过顶板岩层精细划分对比、岩心精细描述、各类岩石样品的系统采集及测试分析,结合地球物理测井（包括水文测井）、抽水试验、矿井生产资料等,研究顶板沉积环境及其与工程地质、水文地质的关系。结果表明:研究区煤层顶板的沉积环境为曲流河沉积,主要发育泛滥平原沉积微相,零星的发育决口扇、点砂坝沉积微相。泛滥平原顶板岩石稳定性差,点砂坝、决口扇顶板稳定性中等。顶板直接含水层主要形成于延安组曲流河中的决口扇、点砂坝沉积微相形成的中-厚层状透镜状砂岩中;直罗组底部的砂岩含水层形成于多期河道砂岩纵向叠置形成的巨厚层状砂岩中。沉积环境不仅影响煤层顶板工程地质特征而且影响煤层顶板含水层的分布、富水性、导水裂隙带的高度等水文地质特征。      

煤矿地质灾害的弹性波探测技术

断层、老窑、陷落柱和煤层缺失等地质异常是煤矿潜在的地质灾害,因地质异常不清造成事故和生产停顿的事,在煤矿时有发生。我们根据弹性波对不同地质体之间密度和波传播速度等物性差异的敏感性,分析了纵波、横波、瑞利波和槽波在地层中的传播特性,研究了弹性波地震探测技术。包括探测仪器研制、资料采集和数据处理技术研究。并应用该技术从地面、井下巷道和工作面侧壁,在许多煤矿进行地质异常探测试验,取得明显效果,为煤矿建井、掘进和开采提供了可靠的地质保障,并为煤矿装备了有力的探测手段。