岩性反演技术在煤田三维地震勘探中的应用

以开滦集团范各庄矿某采区岩性勘探为例,介绍利用地震反演技术解决煤层顶底板岩性问题。该项技术是以测井资料作为约束条件,对地震资料进行反演,推算出波阻抗资料,进而计算煤层厚度,并对顶底板岩性作出推断。通过对部分资料验证,采用岩性反演技术解释的该采区5煤、7煤、9煤、12煤的深度、厚度及其顶底板岩性,与实际情况基本相符。     

滤波处理提高道积分法反演煤层厚度的精度

道积分法反演煤层厚度,其计算的煤层厚度往往受到地震子波的类型和主频的影响。根据煤厚的分布范围,选择合适的滤波频带,对道积分剖面进行滤波处理可以提高煤厚的反演精度。      

滤波处理提高道积分法反演煤层厚度的精度

利用道积分法能够反演煤层的厚度，但其计算的煤层厚度往往受到地震子波的类型和主频的影响，根据煤厚的分布范围，选择合适的滤波频带，对道积分剖面进行滤波处理可以提高煤厚反演的精度     

利用钻孔雷达探测煤矿井下顶底板界面的数值模拟研究

为了更好地在实际生产中识别煤层顶底板位置和对采掘有威胁的地质构造,验证钻孔雷达在煤矿井下探测的有效性,笔者根据时间域有限差分原理,基于gprMax2D软件对煤矿井下钻孔雷达数据进行了模拟。建立了多频多煤层厚度的水平钻孔模型、多倾角下的倾斜钻孔模型、正断层模型、裂隙带模型、陷落柱模型和夹矸模型并得到相应数值模拟结果。结果表明,钻孔雷达能够识别顶底板位置并有效发现异常地质体;雷达中心频率在50～600 MHz时能够得到较好的探测结果且分辨率随频率升高而升高;斜钻孔对于顶底板识别影响较小;断层、裂隙带、陷落柱和夹矸等在数值结果中显示出了各自的特点,这些特点在实际生产中可为雷达剖面解释提供参照。总体上看,利用钻孔雷达对煤矿井下顶底板界面和特殊构造进行探测是可行的。     

波阻抗反演技术在煤田地震岩性勘探中的应用

在煤田地震勘探中,岩性勘探已成为人们研究的一个热门课题。与其他地震反演技术相比,波阻抗反演技术不仅可提高原始地震资料的垂向分辨率,而且可以将地震波转换为地层信息。介绍了波阻抗反演技术的原理及实现方法,并以平顶山某采区岩性勘探为例,说明波阻抗地震反演方法可以进行岩性勘探,并可用来预测煤层厚度,同时还可以识别煤层中的夹矸。     

影响龙泉矿井采煤方法的地质因素分析

太原煤炭气化集团有限责任公司龙泉矿井是新建的大型现代化矿井，依据该矿井大部分钻孔揭露的煤层厚度大于6．0m．在综合分析该矿井开采深度，煤层厚度、煤层结构、夹矸层数及其硬度和厚度、煤层顶板岩性及其厚度、煤岩体裂隙发育程度等地质因素基础上，考虑瓦斯聚积程度及煤尘量等影响因素，对长壁综采分层开采法、综采一次采全高采煤法和长壁综采放顶煤采煤法三个采煤方案进行优选，最终选定该矿采用长壁综采放顶煤采煤方法，依靠地压破煤及自重放煤．提高厚煤层的回收率。     

张家口市万全煤田煤层地下气化开发条件研究

根据万全煤田地质构造、水文地质、地层岩性、煤类与煤质、煤层(组)厚度与夹矸的具体分布特点,对万全煤田煤层地下气化开发条件及其前景进行了较为全面的分析和研究.结果表明该区地质构造简单,水文地质条件单一,煤层顶底板主要为泥岩、碳质泥岩和粉砂岩,而煤层为褐煤,均为煤层进行地下气化的良好条件;唯有煤层夹矸层多是不利于地下气化的因素.     

地震属性参数在煤层厚度预测中的应用对比

高分辨率三维地震勘探能够获得地下空间三维数据体的大量地质信息,为工作区煤层厚度的确定提供依据.通过常用的三种方法谱:矩法、振幅谱平方比法、地震振幅谱和子波振幅谱比法,提取三维地震数据体中地震属性,编制相应的软件程序,对煤层厚度进行预测.研究对比了这三种算法的预测效果,为煤田煤层厚度的预测提供了可靠的参考依据.     

含煤地层AVO正演模型参数优选分析

采用GEOVIEW软件,选取顶底板为泥岩,中间为煤层（厚度变化范围0～30m）的三层介质作模型,通过改变中间煤层的厚度、处理采样率、子波等参数,并保持上下围岩参数不变的方式来讨论相关参数对AVO响应的影响,结果表明当处理采样率越高时,AVO截距和梯度精度就越高;子波采样率过低,会引起AVO截距和梯度值的扰动现象;当子波采样率提高到一定程度时,扰动现象消除;子波主频的大小决定了调谐效应的范围,提高地震波主频,有利于提高分辨率;子波长度的变化对AVO截距和梯度值求取影响不大。上述结论为AVO正演模型参数优选提供了依据,其最佳参数的选取可有效提高含煤地层AVO正演模型的精度。     

波阻抗反演在东胜煤田勘探中的应用

东胜煤田为陆相沉积煤田,具有含煤层数多、厚度不均、层间距不稳定等特点,勘探区内地震反射波追踪对比存在多解性,严重影响了煤层的追踪对比。为破解该难题,对东胜煤田地震勘探资料进行了以模型为基础的多井约束岩性宽带反演,即:利用该勘探区的地震数据资料、对煤层反射波解释层位、断层数据,结合测井数据、岩性柱状数据及其它地质资料,进行多井约束下的二维叠后反演,对所得到的反演数据体再依据反演原理,结合已知测井数据进行地震属性反演,最终得到能够反映岩性变化的波阻抗数据。对波阻抗反演数据进行煤层追踪对比解释,准确圈定出区内煤层的赋存范围,并合理解释了煤层分叉、合并、尖灭及厚度变化等地质现象,取得了较为可靠的地质成果。     

地震反演——煤田地震勘探的新进展

地震反演根据数据来源、信息类型、反演结果及实现方法可划分不同种类,地震反演的基本方法可分为基于波动方程的反演和以地震褶积模型为基础的反演二大类。目前国内建立在地震记录褶积模型基础的主要反演软件有STRATA、JASON、ISIS。依托国家重大产业技术开发专项“西部煤炭资源高精度三维地震勘探技术”,在阳泉二矿7个钻孔中．应用STRATA和JASON软件对其三维地震资料进行波阻抗反演,其结果不仅可提高纵向分辨率,准确界定煤层顶、底板,提高下组弱反射煤层的连续性,而且通过波阻抗切片,可获得煤层及顶板的岩性信息。另外通过对比STRATA和JASON软件,发现前者的分辨率较高,而后者在波形连续性表现较好。     

利用岩性反演和谱分解技术确定岩浆岩侵入煤层范围

岩性地震反演技术是根据钻孔测井数据纵向分辨率很高的有利条件,对井旁地震资料进行约束.并在此基础上,对孔间地震资料进行反演,推断煤系地层岩性在平面上的变化情况.谱分解技术是利用薄层调谐体离散频率的特性,通过分析复杂岩层内陷频谱变化和局部相位的不稳定性,识别薄地层横向分布特征.这里根据崔庄煤矿三采区的地震资料,综合利用地震反演技术和谱分解技术等岩性解释方法,来确定岩浆岩侵入煤层的范围.经过实际检验,该方法提高了岩浆岩和煤层边界的分辨能力,较好地解决了岩浆岩侵入煤层的识别问题.     

含夹矸煤层槽波频散特性及其影响因素分析

槽波地震勘探是常用的井下物探技术,为达到预测煤层夹矸结构的目的,依据弹性波理论,推导了含夹矸煤层的勒夫型槽波频散方程,在此基础上,分析了夹矸的结构和物性变化对槽波频散特性的影响。研究表明槽波频散特性受夹矸厚度、位置以及速度变化的影响较大:夹矸厚度越大,夹矸距离煤层中心位置越近,夹矸速度越大,勒夫型槽波的速度就越大,埃里相特征也就越不明显。     

地震反演技术在煤田勘探中的应用探讨

煤炭企业对地质安全保障的期望越来越高,特别是对查清煤层赋存形态、构造、煤层厚度、煤层顶底板条件、岩浆岩侵蚀范围等方面的要求已远超规范。以岩心、测井为约束条件的波阻抗反演,可有效提高目标地质体的预测精度。Jason反演所导出的结果是一宽频带的反射系数序列和宽频带的波阻抗数据,同时加入了低频分量,使反演结果能正确地反映地层变化规律。实例表明,在波阻抗剖面上,不仅可以预测出煤层厚度的变化趋势,而且可以反映煤层夹矸及围岩的变化规律及煤层受岩浆岩侵蚀的范围。     

薄互煤层中透射槽波探测断层的正演模拟

为了研究西南地区矿井薄互煤层中透射槽波探测断层的可行性,选择具有代表性的攀枝花煤业集团某矿为研究对象,根据实际地质资料建立不含夹矸、含3层夹矸、含3层夹矸和断层的3个薄互煤层的地质模型,通过三维弹性波正演模拟分析槽波的波场特征和频散特征,总结振幅衰减系数成像在薄互煤层中槽波探测断层发育位置及延展方向的有效性;并结合实际应用,探讨了透射槽波在薄互煤层中的传播速度及频散特征,以及断层、夹矸对槽波传播的影响。结果表明:薄互煤层中透射槽波探测,断层在影响薄互煤层槽波传播中占主导作用;0.5 m以下夹矸对槽波的发育和能量成像影响不大;在煤厚相同的情况下,含夹矸层状模型相比不含夹矸层状模型的槽波主频低,槽波对煤厚2 m、夹矸厚度0.5 m以下的薄互煤层能够进行比较准确的探测。透射槽波可在薄互煤层中探测断距大于1/2煤厚的断层位置、走向及延展长度,可为西南地区薄互煤层中构造探查提供参考。      

波阻抗反演技术在泉店煤矿二1煤层顶底板岩性趋势研究中的应用

通过泉店煤矿三维地震勘探区三维资料的分析研究,采用波阻抗反演技术对二1煤层顶底板岩性趋势进行研究,分析预测煤层顶底板岩石各种物理力学参数,如密度、横波速度、动弹性参数、抗压、抗拉强度、凝聚力等参数.     

地面钻探技术在断层勘查中的应用

根据里必矿首盘区地面以往三维地震勘探成果,设计首采3101工作面东侧约90m发育DF₂断层,为了进一步对里必矿首盘区中部的DF₂断层进行验证勘探,确保矿井的安全生产。采用地面钻探技术,对里必矿断层进行了勘查,施工了2个钻孔(钻孔DF₂-1、DF₂-2),共计1 700m,并在3煤、15煤顶、底板30m内取样,查明验证了DF₂断层的发育特征、产状、落差等情况。根据两孔内煤层重复落差情况对比及岩性特征、标志层、层间距等综合判断,该断层为逆断层,结合以往地表三维地震勘探资料,判断该断层走向N10°E,倾向N80°W。上盘位于西侧,下盘位于东侧,上盘抬升、下盘下降,地层及煤层发生挤压,断层倾角25°左右,落差在31～34m。根据钻孔水文简易观测情况,结合矿区水文地质条件、钻孔煤层顶底板地层岩性特征、断层面岩性特征,综合研判DF₂断层在该施工区域内不具备导水性条件,断层导水性对煤层开采影响较小;查明了可采煤层的厚度、结构,并对DF₂断层附近地层...     

用地震反射波定量解释煤层厚度的方法

煤层变薄模型地震反射特征的研究发现:对层厚小于λ/4(λ为地震主波长)的煤层来说,煤层顶、底板的反射波迭加形成复合反射波,几乎不能拾取顶底板反射波的初至时间;地震波的动力学特征(振幅等)与煤厚不是一一对应的,而是出现多个极值点,在层厚为λ/4、λ/2等处出现极值,但在区间〔0,λ/4〕及〔λ/4,λ/2〕内振幅是层厚的单调函数。因此,利用地震波的运动学及动力学特征就可以进行煤层厚度的定量解释。山西朔县地震资料的定量解释结果与钻探资料对比最大误差不超过0.6m,证明了该解释方法的可靠性。     

地震反演的子波敏感性分析

确定地震反演子波以及处理其与各井最优标定子波之间的差异是地震反演与解释所面临的问题之一。以陕北侏罗纪煤田榆横矿区某勘探区为例,对其地震资料采用不同的子波进行标定与反演实验,研究地震子波变化引起的波阻抗数值和结构在纵横向上的变化规律,并讨论其对地质解释的影响。研究表明,在基于模型的反演中,标定和反演所用的地震子波对最终得到的波阻抗具有明显的影响,具体表现在波阻抗幅值、时间轴偏移、纵向变化细节以及横向连续性等。在该区选取子波的研究中还发现,子波变化产生的波阻抗差异逾700(m/s)*(g/cm3),这将导致在密度为2.6 g/cm3的地层中速度误差达300 m/s,其结果必会影响岩性解释的准确性。     

反演技术在解决煤层顶板岩性应用中的几个重要环节

淮南矿区煤层为石炭二叠纪煤层,13-1煤属下石盒子组,煤层全区稳定,平均厚度为3．5m。由于该区视电阻率曲线在砂岩及煤层反映为高电阻率,而泥岩电阻率相对平缓,针对这个特点,利用约束稀疏脉冲反演方法,结合地震数据,重构富含顶底板砂泥岩信息的波阻抗曲线,得到了联井波阻抗剖面及煤层顶板属性切片图,该成果图可清晰反映13—1煤层及顶板以上10m范围内的砂、泥分布。通过该实例的应用,对如何建立地质模型、重构波阻抗的方法、子波估算方法及稀疏脉冲反演中的A值的选择等几个重要环节进行了剖析。