陷落柱的地震识别技术及其应用

通过地震资料解释的研究与实践,对华北石炭二叠系中陷落柱的地震识别技术及其应用情况,进行了较系统的分析和总结。这对今后正确分辨和圈定陷落柱具有一定指导意义。地震剖面、水平时间切片和沿层振幅切片、相干体技术、波阻抗反演技术等,在对陷落柱的发育部位及其空间关系的解释方面,各有其独特效果。山西某矿陷落柱相当发育,利用陷落柱的综合地震识别技术进行解释,效果明显。      

地震波形差异技术在山西ky矿预测陷落柱中的应用

地震波形差异主要表现在陷落柱边界部位的差异、不连续/间断的异常特征。在地震时间剖面分辨率不能满足陷落柱精细解释时,依靠地震波形差异属性特征值的空间变化,可以有效地刻画出陷落柱在各煤层中的发育边界及高度。以山西ky矿为例,在陷落柱的解释中,对三维地震勘探技术中的常规时间剖面、波形差异属性雕刻技术、方差体切片等进行对比分析,结果表明利用地震时间剖面解释陷落柱的边界及高度误差较大,而地震波形差异属性可以精细刻画出陷落柱的边界及冒落高度。通过地震波形差异技术在该区的运用,圈定陷落柱7处,其结果经矿方实际采掘验证,效果较好。     

模型正演技术在煤田复杂地质体识别中的应用

根据波动方程正演模拟的基本原理,模拟某矿的地质条件,建立以实际地层速度为基础的深度域层速度模型,在该地质模型中共设计了6个直径为15~120 m、高度不等、影响层位不同的陷落柱。通过对正演合成记录的叠前、叠后数据处理得到的正演剖面进行分析,发现陷落柱在模型正演叠加剖面均表现绕射波发育,在叠加和偏移剖面上表现为反射能量变弱,同相轴扭曲或中断,相位发生变化,叠前深度偏移技术更有利埋藏较深、高度较小的偏移成像。通过实际地震数据和模型正演数据的对比分析,有助于在地震剖面上识别陷落柱等复杂地质体以及验证地震解释成果的正确性。     

煤田陷落柱特殊波对陷落柱解释的影响

对典型陷落柱建立圆锥状陷落柱数学模型,采用波动方程法对陷落柱模型进行地震射线追踪和波场模拟。模拟结果说明:由于陷落柱构造形态的特殊性,在陷落柱附近形成了正常煤层反射波、断陷点绕射波、延迟绕射波、延迟反射波及柱顶绕射波组成的纵波波场。在此基础上,模拟野外放炮,然后对生成的单炮记录进行常规处理,形成叠加、偏移剖面。通过对正演剖面和实际揭露资料分析,认为陷落柱特殊波的存在,是判别陷落柱构造的一个重要特征,但又造成了实际揭露陷落柱规模往往小于地震资料解释结果。将研究结果用于实际勘查,效果较好。     

利用三维地震解释技术识别煤田陷落柱

三维地震资料能够识别的陷落柱大小与三维地震横向分辨率密切相关,在三维数据体中,三维偏移剖面的最佳水平分辨率取决于反射界面的平均速度及零相位子波的中心频率。为验证三维地震资料分辨陷落柱最小直径的能力,设计了9个直径从30 m到100 m不等、影响深度不同的陷落柱模型,其波动方程正演结果表明:陷落柱直径大小、垮塌高度都对地震反射波产生影响,进而影响到地震解释陷落柱的精度;陷落柱的直径与垮塌高度越大,则其在地震剖面上的反映越明显,反之则不易识别。并通过煤矿采区三维地震勘探技术应用实例,展示了常规三维地震解释技术结合方差、曲率等多属性综合分析技术在识别煤层陷落柱的有效性。     

三维地震资料拼接处理技术在山西赵庄矿区的应用

在赵庄矿区不同时期采集的两块三维地震资料连片处理中,针对资料存在着采集方向不同(面元方向不同)、地震子波存在差异、地质构造相对复杂、偏移成像效果差等问题,采用了统一划分面元,块间地震子波匹配滤波,地表一致性振幅补偿,叠前时间偏移等技术。此次连片处理效果较原有地震时间剖面在信噪比、分辨率、地震保真度等方面都有较大提高,反映的地质现象更清晰:其中解释新增19条断层,均为落差较小的断层;新增5个陷落柱,否定4个陷落柱。     

特殊剖面在陷落柱研究中的应用

本文探讨了陷落柱在地震三瞬(瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位)剖面和拟层速度(GLOG)剖面上的反映特征,以及利用特征剖面研究陷落柱要素的方法,并指出,利用地震特殊处理剖面结合常规时间剖面识别陷落柱、研究陷落柱的特征是可能的。      

基于地震波形差异属性精细分析煤矿陷落柱边界及发育高度

通过对煤炭采区三维地震属性的研究,提出了基于地震波形差异属性解释煤矿陷落柱的发育边界、发育高度的技术方法,实例表明：地震波形差异属性对地质异常体的分辨能力与参与波形差异比较的道数及时间分析窗口大小有关,多道数、大时窗,可突出大的地质异常;相反少道数、小时窗可有效反映小的地质异常体,特别是对小地质异常体边界的刻画会更准确。与地震时间剖面、地震属性切片及倾角属性剖面相比,地震波形差异属性解释陷落柱在煤层中的发育边界、发育高度方面具有明显的优势。     

复杂地区煤田地震资料的叠前时间偏移处理

研究区属高瓦斯矿井,迫切需要查明陡倾挠曲和陷落柱的发育情况。针对地震资料处理中存在的水平叠加偏移处理难以实现挠曲的准确成像、解释多解性强的问题。笔者从克希霍夫叠前时间偏移技术应用角度出发,遵循保幅处理原则,在叠前噪声去除、精细静校正等前期工作的基础上,通过精细偏移速度分析、偏移参数优选,完成了最终的叠前偏移处理。应用成果表明:挠曲的叠前时间偏移成像效果明显优于叠后偏移,增强解释成果可靠性的同时,降低了多解性。另外,通过叠前偏移保幅处理突出了陷落柱的振幅响应特征,进而提高了陷落柱的识别率。因而,保幅的叠前时间偏移处理是类似地区高精度三维采区构造地震勘探的必要手段。     

分频相干、形态指数技术在沁南东陷落柱解释中的应用

煤层气地层中的陷落柱不利于煤层气的保存,又易引起井壁垮塌,影响钻井工程质量,尤其是水平井。陷落柱的存在严重制约了煤层气开发效率,因此准确判断尤其重要。以沁南东三维区为例,根据陷落柱在地震剖面上的特征,优选了分频相干、形态指数、方差体等地震属性,准确地预测了该区陷落柱的平面分布规律。与常规地震剖面圈定的30个直径100~300m陷落柱相比,应用分频相干、形态指数、方差体等属性技术,圈定直径20~0m的陷落柱达40个,修正了陷落柱的大小及形态。本区的精细解释结果为井位部署,尤其是水平井位部署提供了技术保障。在全区的200口开发井中,由于避开了陷落柱,使低效井比例由前期的28%降低到10%,有效提高了水平井质量及单井日产气量。     

高密度三维地震技术在潞安矿区高河煤矿的应用效果

对潞安矿区高河煤矿进行了高密度三维地震勘探试验,通过实验获得区内合理的采集参数,并在处理和解释中采用了多项关键技术,如分频剩余静校正迭代技术、叠前时间偏移技术、正演模型技术、三维可视化技术、属性体切片和彩色剖面联合技术等。高密度三维地震勘探解释结果与常规三维地震勘探解释结果的对比表明,高密度三维地震能够提高构造成像准确度和精度,避免误判,还可以提高下组煤层反射波的能量和连续性,是进一步提高潞安矿区三维地震勘探精度的有效技术手段。     

煤矿采区三维地震资料解释中的切片技术及其应用

长期以来,煤矿采区三维地震勘探资料解释的工作流程与二维地震勘探基本相同,三维地震资料相对二维地震资料所具有的许多解释方面的优越性未能有效发挥出来,人机联作的过程相对简单.在三维地震勘探获取的三维数据体基础上,可做进一步的运算和分析,提取速度、振幅、频率、相位等相关信息,并利用等时切片、层拉平切片、断层切片、面块切片、方差体、相干体等各种技术,有效解释小构造、小褶曲及岩性方面的信息.     

高精度三维地震勘探技术在煤田安全生产中的应用

高精度三维地震勘探技术在提高数据采集密度的同时,可以有效提高地震信号的信噪比及纵横向分辨率,为解决复杂地区的精细构造解释及煤矿瓦斯预测奠定良好的数据基础。在淮南某煤矿采用了5m×5m小面元、64次覆盖、纵横比为0.8的高精度三维地震采集技术,及叠前去噪、保持振幅、提高分辨率、叠前时间偏移等处理技术,获得了高质量的地震剖面。在解释工作中,将方差、曲率等属性进行综合分析,有效提高了解释的准确性。该研究区的高精度三维地震勘探实例表明,沿煤层的方差体切片,可以有效识别断距2~5m的断层;方差属性和曲率属性能够清晰显示20m左右的小陷落柱,且不受附近大陷落柱等地质体的影响;而利用叠前道集数据得到的煤层泊松比与煤层气呈负相关关系,即低泊松比区为煤层气(瓦斯)的相对富集区,并与断层关系密切。     

高精度三维地震勘探关键技术研究及应用

针对目前中西部三维地震勘探存在的主要问题,以晋城成庄和潞安五阳两个采区三维地震勘探项目为依托,进行了高精度三维地震勘探技术攻关研究,总结出一套适合中西部复杂地区的"高精度三维地震勘探技术",即:以合理得当的观测系统、行之有效的成孔工具、严密完善的质量保证体系为基础,采用高密度采集技术、层析反演静校正技术、叠前时间偏移技术和岩性反演解释技术来提高三维地震勘探的精度和准确率。其中高密度采集技术具有小采样间隔、高覆盖次数、宽方位角、均匀的炮检距道集等优点,在提高横向分辨率的同时,也有效提高其纵向分辨能力,有利于小断层、小陷落柱或其它小地质异常的识别及解释;层析反演静校正技术特别适用于山地复杂地表条件,是解决山地资料静校正的一种有效方法;叠前时间偏移技术适用于速度纵向发生变化,而横向速度变化不大的地区,能够实现真正的共—反射点叠加,具有较好的构造成像效果和保幅性;岩性反演解释技术是将连续观测的地震资料与具有高纵向分辨率的测井资料进行关联实行优势互补,提高三维地震资料的纵、横向分辨率和对地下地质情况的勘探研究程度高。二个采区的的应用效果表明,上述技术极大提高了煤炭地质勘探的精度、准确率和解决地质问题的能力。     

陷落柱地震波超前探测数值模拟与应用

针对陷落柱与周围煤体之间存在明显波阻抗差异的特点,建立巷道内地震波超前探测陷落柱数值模型。采用波场正演模拟方法,分析巷道前方存在陷落柱时的地震波场特征,总结出基于绕射偏移的陷落柱边界探测方法。在新元矿南二正巷实际超前探测中,该方法准确圈定了巷道前方陷落柱的范围。探测结果和实际揭露情况对比表明：地震波超前探测技术可以对巷道前方120m范围内的陷落柱构造进行有效预测。     

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。     

高密度三维地震勘探在四川复杂山区的应用效果

勘探区位于四川盆地与云贵高原的过渡地带,地形高差大、地层倾角陡、煤层薄、地质情况复杂,浅表层地震地质条件较差。通过实验,采用端点下倾方向激发的观测方法。在资料处理中,采用了多种静校正方法与去噪处理技术;在资料解释时,利用三维地震数据体等时水平切片、均方根振幅属性等多种方法对断层、陷落柱及采空区进行解释,其中解释溶洞2个,陷落柱1个,断层38条,并圈定了C13、C19、C25三层煤的采空范围。实践证明:若满足地形高差不超过500m、地层倾角不能大于45°、煤系地层上覆灰岩厚度不大于200m等条件,在四川山区开展煤田地震工作具有可行性。     

三维地震属性分析解释技术在山西赵庄矿的应用

依托山西晋煤集团赵庄矿三维地震勘探项目进行三维地震属性分析解释技术的应用研究,对其关键技术进行了重点描述,并应用多种属性联合解释方式与三维可视化技术、三维地质建模技术相结合,对小的断层和陷落柱等进行了解释。同时,选取多种属性作为BP神经网络预测模型的基本参数,预测了煤层的厚度。通过对比目前煤田三维地震勘探中通行的常规资料处理解释和属性分析解释两种方法的效果,认为属性分析解释更加精细,成果更加可靠。     

房柱式小窑采空区地震探测研究

在关停不具备安全生产条件的小煤矿中,多数采用房柱式开采方式。该方式下产生的采空区周围并未出现大的物理变形,因此常规的地震勘探方法和解释手段很难准确圈定其采空区范围。为此在鄂尔多斯高原选择已知采空区块为试验区,采用高密度三维地震观测系统,在高保真处理的基础上,利用方差顺层切片及综合层属性切片,准确地解释出采空区的范围。试验证明,地震属性的综合运用是识别房柱式采空区的有效手段。