结合非线性贝叶斯反演算法的油田储层参数反演

基于地球物理反演算法，利用地表沉降信息快速获取油田储层状态信息，对于油田储层安全的实时监控具有重要意义。目前国内外对油田储层参数反演的研究相对较少，因此本文以典型的因石油开采引起地表沉降的辽河盘锦地区作为研究区域，以InSAR沉降监测结果作为观测数据，以Okada模型作为反演模型，首次将非线性贝叶斯反演算法引入到油田储层参数反演中。在试验过程中，发现油田地下存在不止一个油层，首次将双Okada模型引入到油田储层参数反演中。试验表明：①非线性贝叶斯反演算法不仅能够获取模型参数的最优值，同时可以对反演结果的不确定性做出解释。②与单源Okada模型相比，双Okada模型更符合该地区油田储层参数变化与地表沉降之间的映射关系，基于双Okada模型反演得到的油田储层参数更可靠。     

基于SBAS InSAR的新疆哈密砂墩子煤田开采沉陷监测与反演

矿区地表沉陷监测能够为当地安全生产防护、开采规划和管理提供关键支撑信息。以新疆哈密砂墩子煤田矿区为研究对象,利用SBAS InSAR方法调查了其于2018年9月—2019年10月期间的地表沉陷特征。InSAR形变监测结果显示砂墩子矿主井西北侧存在一个沉陷漏斗,最大年均沉陷速率约为150 mm/a。时序形变结果显示沉陷漏斗在2018年9月—2019年6月间发生明显线性下沉,而之后逐渐趋于稳定。基于InSAR观测形变,采用Okada矩形位错模型反演得到砂墩子矿综采面采深约349.89 m,走向长约1 001.27 m,倾向宽约211.80 m;结合煤层视密度估算得到该矿在2018—2019年间开采量约3.18 Mt,与已有资料报道的该矿年产能基本一致。本研究为利用InSAR形变约束反演煤矿综采面参数,并结合煤层视密度构建综采面参数与开采量之间关系提供了一种可行思路。     

优化先验模型参数的矿区多轨InSAR三维形变监测

监测煤矿开采导致的地表三维形变对于矿区地质灾害防控和开采沉陷机理研究至关重要。针对单轨道InSAR和先验模型融合解算矿山三维形变存在精度不高、时间分辨率差的问题,本文提出了一种通过优化先验模型参数的矿区多轨InSAR三维形变解算方法。首先,利用Weibull模型同步4个轨道LOS向形变位移,以此削弱不同轨道之间时间异步对三维形变解算精度的影响,并采用加权最小二乘求解矿区垂直向和东西向形变;然后,根据垂直向和东西向形变优化矿区开采先验模型参数;最后,解算南北向形变位移。利用覆盖大同矿区的TerraSAR-X数据和3个轨道Sentinel-1 InSAR数据集对本文方法进行验证。研究结果表明,与地面GPS监测点相比,本文方法可以获得相对精确的三维形变结果,垂直向RMSE、东西向RMSE和南北向RMSE约为1.1、1.4和2.1 cm。     

位错模型的矿区地表沉降监测

为获取连续的矿区地表沉降变形场,揭示沉陷规律,及时预计沉降范围与大小,保障生产,该文提出了以精密水准测量数据为约束的加权位错监测及预计模型。视开采工作面为简化位错几何模型,顾及工作面近远场观测数据的不同,根据计算模型值与水准测量实测值的残差确定不同的权比,利用最小二乘线性算法反演垂直方向上的张裂参数。由张裂参数正演获取连续的地表形变场。并以多期观测反演所得的一维张裂参数的变化序列拟合预计模型,预测地表未来形变场。研究表明,提出的加权位错预计模型能更好地监测并预计矿区开采后的地表沉降变化,为采矿安全生产提供了依据。     

基于InSAR形变的辽河油田曙光采油厂储层参数反演

对油田储层参数及开采量进行反演,可以及时掌握油田的储层状态及开采量变化,有效监控储层的健康和安全。目前国内对于油田储层参数反演的研究较少。以辽河油田最大的采油厂——曙光采油厂为研究对象,采用2007年1月—2010年9月的21景L波段ALOS/PALSAR数据,使用StaMPS (stanford method for persistent scatterers)技术提取该区域的形变结果,并以此为观测量,分别使用Mogi模型和椭球模型对储层参数进行反演和分析,并与经典的Okada模型的反演结果进行对比。结果表明:①曙光采油厂沉降显著,监测周期内最大沉降速率高达-189. 6 mm/a,最大累积沉降量约为750 mm,沉降面积约为28 km~2;②与Okada模型和Mogi模型相比,椭球模型反演的储层深度精度最高,且模拟的形变结果与观测形变结果最吻合,说明椭球模型的反演结果更可靠,更适用于该油田储层参数的反演。本研究可为InSAR油田沉降监测及储层参数反演提供科学参考。     

基于概率积分法的矿区地表沉陷预计分析

为了预防矿区开采造成的沉陷及其诱发的自然地质灾害,进行必要的沉陷预计工作。以兖州某煤矿10303工作面开采为例,选取适宜本区域的概率积分法作为预计模型,采用该矿地表观测站实测分析得到的岩移参数作为预计参数,进行地表移动变形预计,根据预计结果绘制村庄地表破坏分区图,并根据临界变形值标准划分实际的地表破坏等级范围,为进一步确定开采方案提供参考。     

彭庄矿区村庄下条带开采地表的移动规律

为了研究条带开采工作面的地表移动规律,本文以4302工作面的已有资料和和该工作面的实际水准及水平观测数据为基础,对该区域地质条件下的彭庄煤矿4302工作面该条采工况推进过程中的地表沉陷规律进行了研究,根据已有的理论基础沪指移动角制图并解算出地表各项移动参数,在理论分析的基础结合实际观测情况上运用概率积分法对矿区地表形变进行了预计。预计结果表明,条带开采对于控制地表移动变形有较好的效果。     

注浆采区地表形变时空演化SMD-InSAR监测分析法

当前矿区合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)监测研究大多局限于以地表移动为对象,求取其他形变指标通常仍需野外测量。针对这一不足,构建出一种提取地表移动变形(surface movement and deformation,SMD)面域信息的模型——SMD模型。模型可求解的量有:①地表沿任意方向的倾斜、曲率,地表倾斜、曲率最大值与其所沿方向;②水平或近水平煤层开采下,矿区地表沿任意方向的水平移动、水平变形,地表水平移动、水平变形最大值和其所沿方向。SMD模型在垂直形变图的基础上,按照方向导数原理计算地表倾斜和曲率;地表水平移动和水平变形则根据开采沉陷先验规律计算。模拟试验显示,该模型可以较高精度获取地表移动变形值。淮北矿区某矿进行了充填开采,应用SMD模型结合时序InSAR分析该矿地表形变时空演化过程,以及充填开采的减沉减变效果,分析认为注浆活动可以有效控制地表形变。日平均注浆量、工作面推进距离与最大下沉速度之间的关系可以用多元线性回归模型来描述。SMD模型可用于分析区域地表形变综合情况,为范围评估开采沉陷对建构筑物的影响提供有力依据。     

时序双极化SAR开采沉陷区土壤水分估计

开采沉陷地质灾害诱发矿区生态环境恶化的关键因子是土壤水分变化。研究提出了一种利用Sentinel-1A双极化SAR和OLI地表反射率数据联合反演土壤含水量的方法,即基于归一化水体指数(NDWI)反演植被含水量;采用Water-Cloud Model(WCM)模型消除植被对Sentinel-1A后向散射系数产生的影响,将其转化为裸土区的后向散射系数;利用基于AIEM模型和Oh模型建立的经验模型反演研究区地表参数,并用OLI光学反演结果进行验证;最后比较了开采沉陷区内外土壤水分含量。研究表明:(1)与基于OLI的土壤水分监测指数(SMMI)的土壤水分含量反演结果相比,两种极化方式中VH极化反演的水分结果具有更好的一致性,且两种极化方式反演结果也表明荒漠化草原区比黄土丘陵沟壑区反演效果更好,说明地形对后向散射的影响不可忽略。(2)在2016年内72期数据中,VH极化反演结果对比区土壤水分含量大于沉陷区的有41期,所占比例为57%;VV极化反演结果对比区土壤水分含量大于沉陷区的有36期,所占比例为50%,且不同矿区内的沉陷区受到的影响不同。说明开采沉陷造成的地表粗糙度的增加会对地表土壤水分产生负面影响,但不同矿区之间又有差异。     

永久散射体雷达差分干涉反演矿区时序沉降场

针对永久散射体差分干涉测量(PSIn SAR)算法流程,发展了基于周期函数模型的空间维解缠方法,并将其应用于矿区时间序列地表变形反演。通过在研究区域内安装人工角反射器(CR),将CR点上计算所得的周期模型参数分量作为整个网络的约束,通过空间约束平差以实现空间维解缠。选取了河南省境内白沙水库附近的煤矿密集区为主要研究区域,采用周期函数模型对矿区线性及非线性形变分量进行模拟,反演了2007年2月—2010年2月的时间序列形变场,并采用研究区域内的水准实测数据作为外部验证数据。实验结果表明:白沙水库周围区域存在着较为明显的沉降,在煤矿分布区域内累积最大沉降量超过了10 cm。沉降区域内以线性沉降趋势为主,非线性沉降较为缓慢,仅在水库的西南方向较为明显。应用已有的水准点实测形变值对实验结果进行验证分析,结果表明该方法精度可达约±2.1 mm,证实了本文采用的方法在矿区地表时序形变反演中的可行性和可靠性,对预防过度采矿导致的矿区塌陷具重要现实意义。     

基于回归分析的地表移动值与岩移参数变化规律研究

煤矿开采引起的地表移动和变形,会导致开采沉陷,一直是煤矿安全的隐患。本文选取王楼煤矿13301工作面作为研究对象,分析整理了历年来地表移动变形观测资料和观测站相关地质采矿技术条件,利用回归分析的方法进行了统计分析、曲线拟合、建立回归方程,系统性地得出地表移动值与岩移参数变化规律,求取出了矿区具体采矿技术条件下开采引起的岩层与地表移动变形参数,为矿区生产及类似地质采矿条件下岩移参数求取等提供依据。     

基于GIS的梁北煤矿底板突水危险性评价

我国有60％的煤矿不同程度地受到底板岩溶承压水的威胁,尤其是奥陶系和寒武系灰岩含水层水量大、水压高,已经发生多次重大突水事故。底板突水的控制因素很多,主要有矿山压力、含水层水压、隔水层阻水能力、原始导高、构造复杂程度等,本文以梁北煤矿突水为例,在分析矿井突水因素基础上,综合选取上述因素作为评价指标并定量化,利用ArcGIS平台,构建了底板突水危险性多因素评价模型。评价结果表明,该矿在现有疏水降压条件下,从2008年8月,矿井东部采区11111,11151,21031工作面由中等危险区转为安全区,疏水降压取得显著效果。研究表明,GIS可在矿井防治水工作中发挥重要作用。     

黄土山区煤层群分层开采地表位移规律分析

为了研究黄土山区地形对煤层群开采地表位移的影响,以榆林某矿为地质原型,利用数值软件模拟地表为近水平、正坡、负坡、凸面和凹面五种地形条件下煤层群开采。结果表明:黄土山区地形的变化,对煤层群开采顶板垂直应力影响不明显,对地表位移影响较大;单向坡开采,斜坡滑移引起的下沉量在坡顶与开采沉陷量形成“叠加”,在坡底形成“抵消”;在组合坡中,煤层群开采地表位移量相差很大,说明在变坡点附近地表位移较为复杂。     

电子水准仪在矿区沉降监测中的应用

煤炭开采引起的地面沉降区沉降周期长、范围大,造成的环境危害也日益显著,如何高效、准确地为矿区环境治理提供基础资料成为工作人员的当务之急。本文利用DiNi03电子水准仪对马莲台煤矿采矿区地面进行沉降监测,详细介绍了电子水准仪在沉降监测中的工作优点和技术方法,并且对测量数据进行了分析,提出了一些方法和建议,为因煤炭资源开发造成的地面沉降等灾害的基础资料获取提供技术参考。     

井区沉陷与边坡稳定监测及预报分析方法研究

深入研究井区沉降和边坡的稳定性监测方法、分析预报方法,并对不同煤层情况下的监测成果采用多项式数学模型、指数数学模型进行了趋势分析,利用得到的趋势函数,通过公式推导,获得了不同煤层对应岩层最大沉降的位置和时间。     

南方灵锐S86GPS RTK在煤田火区探测中应用

煤层自燃是煤炭资源的主要危害之一,它对煤层破坏作用巨大,导致自燃煤层周围煤炭资源的开采困难和贬值,同时也对生态环境产生了恶劣影响.利用GPS RTK技术测定平庄煤田火区1∶2 000地形图,确定火区位置,用物探、遥感和遥测等新技术进行煤火监测,火区灾害防治和矿区环境保护,火区灭火工程、矿井安全生产和矿区可持续发展都具有...     

IKONOS影像在矿山环境遥感监测中的应用——以白银煤矿区为例

选取以地下开采方式为主的白银煤矿区为研究区,以IKONOS卫星影像数据为主要信息源,在遥感解译与野外验证的基础上,对研究区内矿山环境的现状进行了分析。研究表明IKONOS融合图像对于煤矿区的监测效果理想,较好地实现了对矿业活动占地情况、矿山地质灾害以及矿山周边环境的监测。