AVO技术在煤层气勘探中的应用

现有研究成果表明,煤层气含气性和密度间存在负相关关系,煤储层的含气量与纵波速度、横波速度的变化密切相关.在达到AVO技术对地震资料的品质要求下,这种关系则可以通过AVO异常反演直观的体现出来.研究区韩试12井与合试5井的11#煤层正演模拟结果表明,韩试12井11#煤的AVO响应特征为反射振幅随偏移距增大而减小,其煤层顶板为负截距、正梯度,底板为正截距、负梯度,表现为典型的煤层气富集特征;而合试5井11#煤则无AVO异常响应,表现为低含气量,该解释结果与排采数据较吻合.韩试12井AVO的反演结果证明,依据截距、梯度数据体运算获得的AVO异常综合剖面图,可有效预测煤层气富集有利区域及部署煤层气高产井井位.     

AVO反演预测煤层瓦斯富集区

以赵家寨煤矿为例,对叠前地震数据进行滤波、超道集、保幅等一系列处理,得到高信噪比的叠前地震数据,进而计算出多种AVO(振幅随偏移距的变化Amplitude Versus Offset)属性。通过多种AVO属性与实际钻孔含气量的线性分析,认为极化量属性(PM)具有较好的相关性。对PM属性进行Kriging内插值,最终得到勘探区煤层含气量分布。为验证AVO反演预测煤层瓦斯富集区的准确性,选取矿区14采区18个钻孔进行对比,结果表明,预测的瓦斯含量平均误差为0.95%,最大误差也小于1.5%,均在误差范围内,可见利用AVO反演能够比较准确的圈定瓦斯富集区。     

山西经坊煤矿3-807工作面顶板富水异常区验证及涌水量预算

顶板砂岩裂隙水是经坊煤矿3号煤层开采的主要充水水源之一,但其富水性具有不均一性,使工作面回采过程中涌水量变化较大,不利于安全、经济的排水。通过分析煤矿3-807工作面地面电法解释的顶板砂岩富水异常区、构造及可能的富水砂岩层段,探讨合理的布设井下探放水钻孔的位置,并对探放水后工作面回采过程中的涌水量进行预测。研究发现,对3-807工作面顶板砂岩探放水过程中,布设在电法解释的顶板富水异常区、向斜轴部的探放水钻孔,放水量持续且较为稳定,出水层位均为K9、K10砂岩,且K10砂岩富水性强于K9砂岩;3号煤层工作面涌水量的预测采用比拟法较为准确,可以为后期排水设备的布设提供参考依据。     

测井方法在观测采空区上覆岩层导水裂隙带发育高度中的应用

新安矿区主采煤层上部至小浪底库区水体之间地层主要以砂岩、泥岩和砂质泥岩互层为主,厚度90~210m。为研究该矿开采状态下上覆岩层破坏程度和导水裂隙发育高度,在井下3个不同采厚的工作面上布置了7个地面钻孔,采用声波扫描成像测井及其它测井参数对采前、采后上覆岩层进行动态观测。以K3钻孔为例,介绍了超声波扫描成像测井的原理及辨别井孔中裂缝发育程度的方法。K3孔在第一次测量时,井深217～218m处明显存在裂隙,但在第二次测量后该裂隙呈现出闭合反应,证实煤层开采放顶后上部岩石下沉使得原有裂隙闭合;同时发现自194m以上因煤层采空放顶后发育有高度为69.10m的裂隙带。根据新安煤矿K2、K3、K5、K6、K7号孔超声波扫描成像及其它常规测井的地质解释成果可见,该矿导水裂隙带的发育高度随着推进距离和采厚增大而增大,但新安矿区软硬互层上覆岩层的地质构造可有效抑制导水裂隙带的发育程度。     

东沙岛西南泥火山区的地震烃类检测

近年来通过多道地震、浅剖及海底采样调查在东沙岛西南海域发现了大量喷溢甲烷的泥火山,通过研究泥火山可能会发现含气层,具有重大的油气资源指示意义.一条多道地震剖面显示,在该海域一泥火山MV3附近存在一个具有极性反转的埋藏背斜构造,其振幅绝对值随偏移距增大而增大.为探究该背斜是否含有烃类气体,开展了速度分析、AVO反演和频率吸收衰减分析.结果表明:该极性反转下方存在纵波低速层;该带在截距P及梯度G剖面表现为负值,在P、G交会图中落入第三象限,在横波反射率剖面中表现为正值,在泊松比变化率剖面中表现为高负值;该带高频成分快速衰减,低频成分相对增加.以上多属性特征预示着该带含气,可能与深部甲烷泄露有关.      

宁东鸳鸯湖矿区红柳煤矿顶板砂岩突水机理分析

宁东鸳鸯湖矿区地处西北干旱地区,但其红柳煤矿1121综采工作面在初采期却经历了4次较大规模的突(涌)水,最大突水量达3 000m3/h,工作面被迫两次停产.通过对采场水文地质条件及覆岩离层分布规律的深入分析研究,可以认定该工作面的周期性突水为煤层开采后顶板砂岩中聚集的离层水所致.在此基础上,总结了开采过程中对煤层顶板砂岩含水层离层水进行有效疏放的方法与成功经验.该研究对宁东鸳鸯湖矿区及其他开采侏罗系煤层矿井的防治水工作具有同等重要意义.     

天然气水合物层和游离气层的地震反演识别——布莱克海台USGS95-1测线应用实例

利用基于弹性波阻抗的AVO反演方法对美国布莱克海台实际水合物存在区域的USGS95-1测线进行处理,得到了地震纵波波阻抗和横波波阻抗,并据此计算出泊松比和拉梅系数等弹性参数。对反演得到的各弹性参数分析发现：与同沉积的水饱和地层相比,含水合物的地层具有高的波阻抗和拉梅系数;而游离气层具有低的纵波波阻抗、泊松比和拉梅系数。据此推断出该测线上水合物层和游离气层的分布范围。认为波阻抗剖面和拉梅系数剖面上的近似平行于海底的高值带指示水合物层,且水合物层下伏所圈闭的低泊松比和低纵波波阻抗区域指示游离气的存在;还发现该条测线上的BSR主要是由其下的游离气的聚集引起。     

基于弹性波阻抗理论的构造煤预测方法研究

从弹性波阻抗基础理论出发,通过对不同煤体结构的模型计算和分析,探讨弹性波阻抗对煤体结构变化的敏感性,发现与利用Whitcombe方法进行归一化与未做归一化,其弹性波阻抗都表现为随着角度的增大对煤体结构变化的敏感性下降。研究表明,纵、横波速度之比(υ_p/υ_s)及泊松比(σ)随煤体破坏程度的增大而增大,具有很好的相关性。通过纵、横波速度之比的平方与泊松比的乘积[(υ_p/υ_s)~2×σ](G属性)能够很好的区分煤体结构。可采用基于弹性波阻抗反演的方法来提取G属性。以寺河煤矿西二盘为例,利用测井曲线计算和分析了各个钻孔中3~#、9~#和15~#煤层的G属性值,最终把G=2.5的区域划分为构造煤发育区域。     

山西潞安集团李村煤矿水文地质条件及矿井涌水量预测

李村煤矿为新建矿井,位于潞安矿区西部深埋区,计划开采山西组3号煤,矿井水害为煤层顶板砂岩裂隙水.在分析矿井水文地质条件的基础上,采用瞬变电磁探测成果,对3号煤顶板富水规律进行了研究,认为首采区的各含水层的富水区与构造相差程度高,且为片状分布,主要分布于两个较大倾斜构造和X7陷落柱及工业广场南部的陷落柱附近.采用富水系数法和解析法对井井底车场和首采工作面的涌水量进行了预测,认为富水系数法计算的涌水量成果较为可靠;利用承压含水层非稳定流定降深法对首采区1302工作面的涌水量进行了动态预测,发现顶板砂岩含水层是以疏干充水为特征.该研究对李村煤矿矿井建设及采区生产的防治水工作具有指导意义,同时对于山西潞安矿区西部煤层深埋区新建矿井排水系统及矿井防治水措施具有重要的参考作用.     

淮北煤矿水害类型及其防治的研究

淮北煤矿为全隐蔽煤田,主要含煤地层为二叠系。煤矿的水害类型主要为三种,即煤层下伏太原群灰岩岩溶水底板突水水害,煤层顶底板砂岩裂隙水水害,以及煤层上覆新生界砂砾层孔隙水水害。通过大量研究,对各类水害的特征和影响因素作了分析。对一些重要问题我们作了试验和检测。经大量数据统计,作出了煤层底板突水系数图和底板突水危险程度分区。最后我们对各类水害提出防治措施和方法。     

鄂尔多斯盆地北部深埋煤层工作面涌水量预测方法

鄂尔多斯盆地北部侏罗纪深埋区中生代地层以河流相沉积为主,呈分阶段的多旋回演化特点,导致煤层顶板含隔水层交替分布;由于地表大部分为毛乌素沙漠,降水入渗补给系数大,第四系松散层储水能力强,充足的补给水源造成煤层顶板直接充水含水层富水性较强,其中最主要的充水含水层为七里镇砂岩,以七里镇砂岩为关键层,将煤层至七里镇砂岩概化为一个直接充水含水层。承压水井大降深抽水时,当井中水位低于含水层顶板,井附近的含水层会出现无压水流区,形成承压–无压水井,采用分段法计算流向井的流量,包括无压水区和承压水区。实际工作面回采过程中,井中水位已降低至煤层底板;传统的承压–无压水井公式假设条件为井径较小(≤m级),而实际工作面回采过程中,随着覆岩导水裂隙带对七里镇砂岩关键充水含水层的破坏,导致整个煤层顶板形成巨大的采空区疏水井(102~103 m级),且该采空区疏水井半径逐渐增大,传统公式适用性不高。基于《地下水动力学》中的承压–无压水井公式,结合鄂尔多斯盆地北部深埋煤炭开采过程中采空区疏水井演化过程,建立适合于深埋区开采扰动下的采空区疏水井承压–无压水公式;以葫芦素煤矿首采工作面为研究对象,利用地质勘探和井下揭露获得的相关水文地质参数,计算葫芦素煤矿首采工作面回采过程中涌水量。结果表明:工作面回采初期,由于导水裂隙带未充分发育,尚未沟通七里镇砂岩,此阶段实际涌水量偏小;中后期导水裂隙带发育至七里镇砂岩,涌水量计算值与实际值较为接近,证明深埋煤层工作面涌水量计算公式可较准确地预测研究区工作面回采过程中的涌水量。本次建立的深埋工作面涌水量计算公式,广泛适用于我国西部侏罗纪煤田区,可为深埋煤田区煤炭资源安全开采提供科学的水害防治依据。      

陕北侏罗纪煤田榆神矿区麻黄梁井田水文地质特征及矿床充水条件分析

陕北侏罗纪煤田榆神矿区麻黄梁井田位于榆神矿区东南部,榆林城东北方向。井田内地质构造简单,煤炭资源丰富。从鄂尔多斯盆地东部地下水类型、含水岩组等区域水文地质条件入手,对陕北侏罗纪煤田榆神矿区麻黄梁井田水文地质条件进行探讨。此基础上,从煤层上覆基岩所处的古地形、煤层顶板上覆基岩厚度、煤层顶板上覆基岩的岩性及与煤层燃烧区的关系对巷道突水强度进行了分析,对该煤矿在巷道掘进的进程中出现较强突水的原因进行研究,为今后的生产提供技术资料。     

宁武煤田朔南矿区5、6号煤层沉积环境及对比研究

宁武煤田朔南矿区5号、6号煤层位于太原组上段,5号煤厚0～3．20m,6号煤厚0～2.94m,均属局部可采煤层,在实际工作中往往难以区分对比。通过对矿区含煤地层及煤层顶板砂岩K2、K3、K4沉积环境的研究,认为5号煤层形成于三角洲水下分流河道之间的泛滥盆地,6号煤层形成于三角洲前缘河口砂坝基础上发育的潮坪环境,属于三角洲平原水下沉积体系的两个不同旋回。运用岩性标志,物性参数及煤质特征可有效区分5、6号煤层,并进行追踪对比,为进一步勘探和煤矿开采提供了资料。     

鄂尔多斯盆地中部下古生界白云岩含气性地震检测

利用AVO、叠前弹性参数反演和高频地震能量衰减等方法检测砂岩是否含气得到了较为广泛的应用,但是这些方法是否适用于层状白云岩储层含气性检测并不清楚。针对鄂尔多斯盆地马五5白云岩的岩性和含气性变化,采用岩石物理分析、AVO类型分析、叠前反演、叠后能量衰减等多种地震方法进行了试验研究。研究表明,岩石物理参数交会图不能严格区分含气白云岩、不含气的含灰白云岩和含泥白云岩,但白云岩气层与灰岩和砂泥岩的参数差异较明显。通过截距-梯度交会图与正演模型相结合可以判断研究区白云岩属于第Ⅰ类和第Ⅳ类AVO异常,但因影响因素过多,因此不能完全依靠AVO类型进行含气性判别。在各种叠前弹性参数反演中,纵横波速度比反演以及泊松比反演可以较好地反映白云岩含气层厚度、分布与尖灭。分频能量衰减分析表明,含气段比不含气段的最高能量对应的频率会降低大约5Hz。叠前弹性参数反演和分频能量衰减检测白云岩是否含气具有一定的效果和一致性。     

基于微震监测的深埋煤层顶板导水裂隙带发育特征

导水裂隙带发育高度是矿井水害预测的重要技术参数之一。以彬长矿区文家坡煤矿4103工作面为研究对象,利用井-地联合微震监测技术对顶板导水裂隙带发育特征进行研究。研究结果表明:深埋煤层开采时,微震事件超前工作面回采位置发育,超前影响角最大为35°,最小为28°;断层的存在降低了覆岩稳定性,相较于正常基岩,更易在回采影响下发生应力集中和破坏;断层加大了微震事件发生的超前距,而采空区则使微震事件的高密度区向其所在部位发生偏移,加剧覆岩破坏程度,增大导水裂隙带发育高度;垂向上,4103工作面监测区内的微震事件高密度区域主要集中在高程+400~+520 m,结合微震事件数量和能量分布特征,判定4103工作面垮落带发育高度为50 m,垮采比13.16,导水裂隙带发育高度为117 m,裂采比为30.79。该成果可为彬长矿区类似煤矿深埋煤层顶板导水裂隙带发育高度研究及顶板水防治提供重要依据。移动阅读      

基于多源空间信息融合的含水煤层顶板复合岩层富水性分区

侏罗系煤田煤层开采普遍受到顶板复合含水层水影响。选取陕北榆横矿区袁大滩煤矿2煤开采顶板复合砂岩地层为研究对象,基于经验公式和实测公式,计算导水裂缝带发育高度,确定2煤至直罗组顶界为富水性分区范围;选取评价层段砂岩等效厚度、砂–泥互层特征等7个岩性结构指标,重点考虑2煤含水性特征,计算了各钻孔位置富水性综合指数,借助Arcgis软件,绘制了研究区富水性分区图,揭示区内富水性从西北向东南递减,与区域富水性背景一致。研究结果对于富水性指数法在煤层含水条件下的应用有推动作用。      

西部侏罗系矿区充水含水层水文地球化学特征及矿井水来源综合识别

本文以水文地球化学理论为指导,基于研究区水文地质条件及矿山水害研究基础,构建了不同充水含水层水化学和氢、氧同位素基础特征值,结合不同煤层埋深煤矿含隔水层组合特征和导水裂隙带发育高度,综合识别了浅埋、中深埋和深埋多个煤矿的矿井水来源。研究结果显示,受水岩作用和水动力条件等因素影响,煤层上覆不同充水含水层地下水水化学类型和氢、氧同位素值差异明显;随着煤层埋深的增大,矿井水的矿化度呈显著增加趋势,氢、氧同位素整体呈减小趋势;在此基础上,综合采用水化学和环境同位素的方法对研究区不同煤层埋深煤矿的矿井涌水进行识别,认为浅埋煤矿矿井水为第四系松散含水层地下水和侏罗系砂岩含水层地下水的混合水,深埋和中深埋煤矿矿井水主要为侏罗系砂岩含水层地下水。     

微量元素在福建马坑铁矿崎濑泉形成条件识别中的应用

崎濑泉是福建马坑铁矿区附近流量最大的泉,与矿区的关系一直没有查清。本文通过对前人勘察资料研究和在不同部位采水样进行分析的基础上,运用聚类分析和指示岩溶水、碎屑岩地下水补给来源和径流过程的Sr /Ca与Rb /K值研究了福建马坑铁矿崎濑泉补给来源和径流途径。结果表明,取自崎濑泉泉口水样与及矿区水文钻孔的岩溶水水样相关系数达到0.98,而与取自矿区北部砂岩裂隙水的水样相关性则很差;灰岩水和砂岩水间的相关系数仅为0. 26;崎濑泉水的Sr / Ca、Rb /K值与岩溶水的都比较相近,而砂岩裂隙水的Rb /K值则明显地较崎濑泉水与岩溶水的高,说明崎濑泉水的来源应当是深部的岩溶水,与其上部的砂岩裂隙水并无密切关系;崎濑泉的形成是大气降水在矿区东北部天山凹附近的灰岩裸露区渗入岩溶含水层并向西径流,至矿区中西部沿F10断层附近的岩溶强径流带径流至崎濑村,受陈坑- 崎濑断层阻挡然后涌出地面,而并非前人所说的是先由大气降水补给砂岩裂隙含水层,然后再由砂岩裂隙含水层补给下部的岩溶含水层。      

川东北五宝场地区须五段致密砂岩叠前储层预测

川东北五宝场地区须家河组须五段具有特低孔特低渗致密砂岩储层特征,常规叠后纵波阻抗难以区分泥岩背景下的储层,储层预测和含气性检测难度大。本文基于Gassmann方程进行流体替换并对工区缺失横波资料的井进行横波预测,并分别正演饱含不同流体性质的道集。研究发现储层饱含水为一类AVO响应特征,储层饱含气为二类AVO特征,AVO规律明显,进而采用实钻井的样本点建立岩石物理模板,选取纵横波速度比联合纵波阻抗圈定致密砂岩储层,利用更低的纵横波速度比能有效指示含气性。结果表明：砂体及储层展布规律能够得到很好的表征,叠前含气性预测对井吻合率达到90.9%。叠前预测在川东北五宝场地区须家河组须五段致密砂岩含气性识别中是有效的,有助于提高钻探成功率与开发效益。     

府谷矿区矿井涌水实例及突水因素分析

在分析矿区地质及水文地质条件的基础上,以冯家塔煤矿1201工作面为例,论述了府谷矿区矿井突水因素,认为大气降水、岩溶水和地表水是矿井充水的主要水源,断层、采煤形成的裂隙带是矿井充水的通道,小煤矿采空区是未来煤矿安全生产的重大隐患。运用突水系数和水文地质实验法,对矿区的突水危险区域进行了评价,指出井田西北部突水系数大于0.6,可能存在突水危险;清水川地堑断裂带内富水性及导水性弱,对煤层开采不会造成威胁。最后提出了加强矿井水文地质勘查、做好矿井涌水量观测等矿井防治水建议。