煤矿陷落柱的地震响应特征与识别

根据煤矿陷落柱的地质特征,设计了两类非均匀陷落柱模型,通过有限差分法模拟陷落柱的地震波场.通过对模拟波场叠加剖面和偏移剖面的对比,得出了大、小陷落柱的地震响应特征,并指导了实际地震剖面的陷落柱识别.结果表明:大的陷落柱的地震响应在时间剖面上特征表现为标准反射波的中断;而较小的陷落柱的地震响应在时间剖面上特征表现为弱反射能量异常.     

煤矿陷落柱地震识别技术研究

岩溶陷落柱是煤田开采中一种常见的地质灾害体.由于地质条件、区域构造不同,岩溶陷落柱发育具有随机性特点,单从地质上对其预测并不能从根本上解决现阶段的实际问题.为正确研究识别地震勘探手段所能探测的岩溶陷落柱及其尺寸,本文给定相同地层模型及探测条件,得到对应于不同规模岩溶陷落柱的同一时间叠加剖面和偏移剖面,通过对其波剖面比较以及地震响应分析,研究不同规模岩溶陷落柱在地震剖面上的变化规律,提出识别陷落柱的依据,对正确分辨和圈定陷落柱具有一定指导意义.     

利用正演技术识别地震解释中的假象

绕曲、小型地堑以及陷落柱在地震时间剖面上地震特征容易混淆,相互之间不易识别从而形成地震假象,给地震构造解释带来的困惑.为了识别这些地质现象在地震时间剖面上的真实反映.通过利用正演模拟技术研究这些地震假象的识别方法,采用地质资料设计不同地质现象的地震模型,正演分析了在叠加、叠后偏移和叠前偏移等地震时间剖面上的响应特征以及采用不同初始迭代速度模型处理的叠前偏移剖面上的特征.认为通过分析地震绕射波的响应特征、采用适合的初始迭代速度进行叠前时间偏移处理可以分辨出这些地震假象.最后利用地震勘探实例对总结方法的效果进行了验证.     

谱分解和C3相干联合识别煤层小断层研究

C3相干具有较好的煤层小断层识别能力,但其易受随机噪声的影响,在信噪比较低的情况下容易产生假异常.另一方面,基于S变换的谱分解可以提高地震资料的时频分辨率,并对随机噪声具有一定的压制作用.为提高煤矿采区煤层小断层解释精度,结合谱分解技术与C3相干技术,以提高煤层小断层的解释精度和可靠性.本文分别利用正演剖面和实际三维地震数据,对所提出的方法进行了验证.首先建立了含不同落差的单一煤层模型,利用正演模拟方法获得了其正演剖面和含白噪声剖面.对于这两类剖面,利用S变换获得了其对应于不同频率的谱分解剖面.通过沿煤层反射波提取C3相干属性,获得了不同剖面所对应的C3相干值.对于无噪声地震剖面来说,文中所述方法能明显提高小断层的识别率;对于含白噪声的地震剖面来说,文中所述方法能显著提高所有落差断层的识别率,并基本克服了C3相干算法在低信噪比低情况下容易产生假异常的缺点.将文中所述方法应用到济宁二号煤矿15301工作面的实际三维地震数据中,发现较高频段的谱分解剖面所计算的C3相干同样比常规剖面所计算的C3相干有更好的小断层识别能力.对于煤系地层地质构造较简单的采区来说,利用较高频段谱分解剖面计算的C3相干对落差小于3m的小断层有明显反映.经过井巷工程的实际验证,所解释小断层的可靠性和精度都较高.但当煤系地层地质构造较复杂时,识别落差小于3m小断层的难度较大,还需进一步研究.总之,将谱分解技术和C3相干技术相结合,利用较高频段谱分解剖面计算C3相干,能够明显压制低信噪比所产生的假相干异常,提高煤层小断层的识别精度和可靠性.     

波阻抗反演中的不确定性分析

在波阻抗反演中引入一种新的计算机统计分析方法,通过实际地震资料作Ｂｏｏｔａｔｚａｐ试验,用重采样的方法获取大量的地震数据集,对数据集中所有地震剖面的反演结果作统计分析,获取反演结果的均值,方差,量信区间等统计结果,分析波阻抗反演的不确定性。     

基于矩阵Toeplitz稀疏分解的相对波阻抗反演方法

针对利用地震道进行相对波阻抗反演中遇到的横向连续性难以保持、初始子波容错度差以及随机噪声干扰影响反演结果等问题,提出了一种基于矩阵Toeplitz稀疏分解的相对波阻抗反演方法.该方法将地震数据剖面的Toeplitz稀疏分解问题分解为两个子反演问题,其一以Toeplitz子波矩阵元素为待反演的参数,用Fused Lasso方法求解,可保证子波具有紧支集且是光滑的;其二以稀疏反射系数矩阵元素为待反演参数,用基于回溯的快速萎缩阈值迭代算法求解,大大降低了目标函数中参数选择的难度.通过交替迭代求解上述两个子反演问题可将地震数据剖面因式分解为一个Toeplitz子波矩阵和一个稀疏反射系数矩阵;然后由反射系数矩阵递推反演可以得到高分辨率的相对波阻抗剖面;利用测井资料加入低频分量后,也可得到高分辨率的绝对波阻抗剖面.Marmousi2模型生成的合成记录算例和实际地震资料算例均表明:本文方法可以从带限地震数据中有效地反演相对波阻抗,反演结果分辨率高并且能够很好地保持地震数据的横向连续性;即使在初始估计子波存在误差和地震数据被随机噪声污染的情况下也能取得较好的效果.     

三维地震神经网络反演在探明煤层富水灾害层的应用

在常规测井约束反演的的基础上,开展神经网络特征参数反演,将波阻抗等地震属性转化为与含水性更为密切的孔隙度、视电阻率数据体,使地震反演的地质属性与测井上的地质属性达到最优的相关性,从而实现应用三维地震对煤层顶板富水进行评价的目的。由于煤层顶板富水区的特殊性质,它同样也是地震后的易破坏层,因而对它的探明从抗震角度以及震害预测角度都是有价值的。以淮北某采区为例,通过孔隙度及电阻率的神经网络反演对研究区10#煤层顶板的富水性进行预测。反演结果表明采区北部发育一个强富水陷落柱,与钻孔揭示结果吻合。采区西部10#煤层顶板与第四系含水层呈不整合接触关系,神经网络反演结果预测为强富水区,同样与井下工程揭示富水特征吻合。利用多属性融合的神经网络反演可有效预测煤层顶板的富水特征,为煤矿安全生产以及抗震提供重要保障。     

煤层陷落柱散射波数值模拟与成像

煤层陷落柱是煤田勘探开发中常见的一种典型的非均匀地质体.由于来自陷落柱的反射信号少、反射能量弱,使得基于反射波原理的常规地震成像方法难以有效识别陷落柱.本文以散射波理论为基础,采用数值模拟方法,研究了陷落柱的散射波场特征,研究表明地面接收的波场中含有来自陷落柱陡倾角界面的散射波场.通过共散射点道集波场的模拟,可以清晰地识别散射波,获得地下散射点和非均匀地质体的信息,判断散射点的位置,从而勾画出不均匀地质体的形态.采用等效偏移距假设抽取共散射点道集,在此基础上进行叠前偏移,对陷落柱成像;模拟与实际数据成像结果对比表明此方法能够合理地提取散射点的散射波场信息,对陷落柱形态及内部结构准确成像,是一种有效的煤田陷落柱成像方法.     

基于BP神经网络的波阻抗反演及应用

人工神经网络是近期发展最快的人工智能领域研究成果之一.本文在介绍BP神经网络的有关原理的基础上,提出一种基于BP神经网络模型的波阻抗反演方法,该方法克服了常规基于模型的波阻抗反演方法严重依赖于初始模型的选择和易陷入局部最优等局限性.利用该方法对实际地震剖面进行了波阻抗参数反演处理,结果表明人工神经网络方法在波阻抗反演中的应用是可行的并且是有效的.     

利用微动勘察方法探测煤矿陷落柱

陷落柱是危害煤矿安全生产的主要因素之一,如何有效探测陷落柱是实现煤矿安全、高效生产的当务之急.本文首次将微动勘察方法应用于煤矿采区勘探,结果表明,该方法对陷落柱异常区反映敏感.在山西潞安漳村煤矿2002工作面测区已知陷落柱上,无论是单点反演获得的S波速度结构,还是微动视S波速度剖面,均能清晰显示陷落柱.微动剖面确定的陷落柱位置与巷道揭露位置一致,边界误差在10 m左右.微动勘察方法是探测陷落柱的一种行之有效的物探方法,由于其分辨率高、无需人工源、野外施工方法灵活便捷、不受施工场地限制等特点,对探测村庄覆盖区之下的煤层构造、圈定陷落柱等,具有得天独厚的技术优势和应用前景.     

利用地震岩性信息研究煤层冲刷规律

通过构建煤层冲刷带地质模型,进行正演模拟计算,利用正演模拟数据研究煤层冲刷规律.应用地震属性技术,谱分解/地震相分析技术和地震反演技术获取多种地震岩性信息.利用这些信息,结合钻孔资料和矿井地质资料,对煤层冲刷规律进行综合分析研究.与传统解释方法相比,地震岩性信息综合解释方法能够更准确地圈定煤层冲刷范围.     

高分辨率非线性三维整体反演研究(英文)

高分辨率非线性三维整体反演方法是基于非线性理论,在层位控制下,将工区多井(或全部井)的测井数据与井旁地震道数据输入具有多输入多输出的网络,同时进行整体训练,可获得整个工区的自适应权函数,并建立综合非线性映射关系,并根据储层在纵横方向上的地质变化特征更新这种非线性映射关系,这样,就能对反演过程及其反演结果起到约束和控制的作用,从而获得稳定且分辨率高的地震反演剖面(速度反演剖面/波阻抗反演剖面/密度反演剖面),实现整体反演,该方法通过模型试算和实际资料处理,获得较好的地质效果,证明该方法精度高、实用性强,可用于储层的定量分析。     

利用地震数据反演海水温盐结构

利用地震剖面获取海水层温度、盐度、密度等物理参数成为地震海洋学研究的一个重要问题.本文提出了以CTD(Conductivity-Temperature-Depth)温盐深剖面仪观测资料为约束的波阻抗、温-盐结构反演方法.该方法包括两个步骤:首先把少量的CTD作为"约束井"进行地震数据的波阻抗反演;然后利用从CTD资料获得的研究海区的温-盐关系式,结合波阻抗数据反演得到温度和盐度剖面.通过合成数据的试算表明,基于少量的CTD资料控制,利用地震数据可以反演得到高分辨率的二维温度、盐度结构.基于地震数据的温-盐结构反演方法有望弥补传统物理海洋学观测方法的不足,为海洋学研究提供大量的基础数据,有广泛的应用前景.     

测井约束与神经网络联合反演储层预测技术

目前地震反演方法广泛应用于储层预测,并已取得重要进展.常规反演技术以测井数据为约束,有效结合测井资料与地震资料的优势频段信息,根据反演结果波阻抗的差异区分储层.但在复杂地质条件下薄储层砂泥岩波阻抗信息较为接近,反演结果难以满足储层精细刻画要求,为此在已有波阻抗信息的基础上进行神经网络岩性反演,将波阻抗等地震属性转化为与岩性更密切的伽玛数据体,使地震反演的地质属性与测井标定的地质属性达到最大程度的相关,从而提高对簿储层的识别能力.实际资料的应用效果表明,该方法较为准确地实现了对簿储层的精细刻画,为非构造油气藏的勘探提供了重要依据.     

地震勘探中广义弹性阻抗的正反演

常规的地震道反演方法建立在反射P波垂直入射假设 的基础上,而实际地震资料采集时多数是非零炮检距的，反射振幅是共中心点道集叠加的结 果 . 因此，利用常规地震道反演方法就不能得到可靠的波阻抗或其他岩性信息. 本文利用Patr ick Connolly弹性阻抗的思想，通过对Zoeppritz方程的进一步简化，推导出适合常规叠后 资料的、非零炮检距条件下纵波反射系数递推公式，提出了广义弹性阻抗的概念，解决了非 零炮检距条件下，常规叠后地震道正反演的关键问题. 广义弹性阻抗不仅包含波阻抗，还包 含了纵横波速度等岩性信息，具有很好的实用价值. 进行广义弹性阻抗的反演，能较常规地 震道反演获得更多、更可靠的流体、孔隙度、砂泥含量等信息，有助于解释常规地震道反演 和道积分剖面中的假象，降低反演的多解性，提高储层预测的精度.     

波阻抗映射法外推

首先介绍了自适应滤波的方法和波阻抗映射法外推的基本原理．在小反射系数的假设条件下推导了对数波阻抗和地震道之间近似为线性映射的关系,应用自适应滤波的方法可以实现这种映射．实际资料的试算结果表明,该方法能够提供分辨率明显高于常规方法的波阻抗或层速度剖面,并与测井资料较吻合．因此,它作为测井约束反演的补充手段,是一种可用于开发地震的新方法．最后讨论了映射法波阻抗反演的局限性．     

陷落柱的地震响应特征分析及应用

通过分析陷落柱的地质特征和物性特征,进行地震数值模拟,分析其地震响应特征,在实际资料中进行应用.结果表明:从单炮记录上观测陷落柱,主要是考虑陷落柱的下凹特征,需考虑凹界面的曲率与埋深之间的关系.从物性上看,陷落柱内部与外部的物性差异变化为地震资料区分陷落柱建立了基础.在陷落柱上方,地层裂隙发育,引起地震振幅能量弱,具有...     

多道地震波阻抗反演预处理技术的改进及应用（英文）

叠后地震数据波阻抗反演是储层预测的一种有效方法。目前所常用的叠后反演处理通过递归积分公式在单道上求得波阻抗,不能进行横向正则化约束。采用多道波阻抗反演方法,并对波阻抗模型进行高维(二维或三维)边缘保持平滑滤波预处理,从而将边缘保持先验信息引入地震反演中。经边缘保持平滑滤波预处理后的阻抗模型具有块状化特点(反演出的波阻抗具有清晰的地层边界与边缘,即具有边缘保持性质)。反演得到的波阻抗剖面具有清晰的构造界线与地质体边缘,并具备鲁棒性。然后,通过两个地层波阻抗模型验证了该方法的可行性与稳定性。最后,应用该方法处理了中国西南某三维地震工区数据并进行解释,精确揭示出本工区目的层含气生物礁储层段。     

煤层冲刷带地震响应特征及其与煤层瓦斯突出的相关性分析

阳泉新景煤矿生产实践发现3#煤层发生的煤与瓦斯突出事故大部分位于煤层冲刷带.三维地震勘探记录地层连续性好、控制精度高,是识别煤层冲刷带最常用的技术手段.本文以新景矿芦南二区为研究区,建立二维正演模型,研究煤层的地震响应规律,发现其振幅和相位属性对煤层冲刷带响应明显.利用该区现有的三维地震资料,综合瞬时振幅属性特征、地震相分类特征及声波阻抗响应特征,圈定冲刷带平面位置及分布范围.运用有限元分析软件对煤层冲刷带应力分布进行三维正演模拟,结合煤样测试结果,对区内应力异常带的煤层瓦斯和煤体结构等进行分析.研究发现煤层冲刷带过渡区段突出危险性最大,是圈定冲刷带的关键部位,研究成果与实际突(喷)出点位置吻合度较高.总之:1)煤层冲刷作用是导致瓦斯地质条件差异性的主要因素之一,过渡区段为重点防突区域;2)综合多种地震岩性信息响应特征在准确识别煤层冲刷带位置及分布范围方面效果显著.     

井-地电阻率法在煤田安全中的应用研究

针对利用电法研究煤田生产中的陷落柱等问题,本文实现了点电流源三维地电场正演,并将模拟结果应用到了实际地质试验中.正演模拟结果以及实际测量结果的分析表明:该技术能很好的探测陷落柱位置及其富水性,可以为煤矿井下安全生产起到一定的指导作用.