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煤层地震勘探论文2篇

2015/04/30 阅读:

第一篇

1数据采集、资料处理

为保证二维地震能取得理想的效果,生产前遵循单一因素变化原则,分别对井深、药量、检波器类型、检波器组合方式、观测系统等进行试验,确定合适的施工参数,该地区均采用井中炸药激发,激发深度选择在潜水位下,一般是11~16m,采用2串2并组合检波器接收,根据勘查区目的层深度来确定接收道数,为获得高分辨率的叠加剖面,叠加次数一般达到24次以上。在进行资料处理时要了解工作区的地震地质条件、处理目的和要求,分析地震波特征,为构造和岩性解释服务。处理中着重做好观测系统定义、叠前去噪、反褶积、速度分析、动校正、水平叠加、偏移叠加等工作,使地下构造归位准确、断点清晰、目的层反射波信噪比高。

2资料解释

资料解释是把地震信息变成地质成果的过程。解释前应充分收集区域内现有的钻孔资料,利用声波和密度测井资料计算出波阻抗曲线和人工合成的地震记录,可以研究合成的反射波组与相应的地层之间的关系,提供目的层反射波的存在及其波形特点,指导煤层位置的追踪。利用测井资料来校正地震资料的准确性已被广泛应用,其效果非常显著。重点叙述如下。

2.1反射波组与地质层位之间的对应关系及波的对比区内各主要反射波组与地质层位的对应关系为:T0波,产生于基岩顶界面的反射波,是控制新生界厚度的标准反射波,基本可以连续追踪对比;T2波,二2煤组的反射波组,该波阻能量强,连续性好,是控制煤系地层起伏形态和断裂构造的标准反射波;T3波,三2煤组形成的反射波组,根据三煤层的发育情况,作为辅助解释的参考层位。反射波对比追踪主要是利用主测线、联络线相交解释,选择区内连续性好、能量强、波形稳定的强相位进行追踪,将反映较好的剖面定为标准剖面,进行对比解释,可利用联井时间剖面解释,结合钻孔资料,提高解释的准确性。

2.2构造解释依据目的层反射波强相位连续追踪对比的原则,来确定相对应地质体的起伏形态。从地震时间剖面上反映煤系地层的起伏形态较为直观。在时间剖面对比追踪的过程中,反射波发生错断、同相轴产状突变、反射波组突然消失或者断面波、绕射波等现象的出现,均表示有断点存在,如图2所示。根据断点两盘升降关系及产状变化的一致性,分析相邻断点的落差变化规律,参考等时线的搭配,利用相邻测线上断点落差和测网的闭合情况来确定断点的组合、断层的走向及延展长度。

2.3煤层露头识别煤层隐伏露头主要依据煤层与新生界地层的角度不整合关系来确定,用人工的方法将反射层向浅部延伸,其反射波界面与新生界底界的交点即为相应煤层的隐伏露头点,见图3,各测线露头点的连线为该煤层确定的露头边界。

2.4岩浆岩解释正常沉积的煤系地层受岩浆岩侵入时,因侵入的方式及程度不同而在地震时间剖面上有不同的反映,常表现为反射波杂乱无章,连续性变差,振幅变弱,当呈层状侵入时反而常表现为反射波能量变强,因而对岩浆岩侵入的地震解释存在多解性。就目前地震勘查的工作程度,很难解释岩浆岩对主要煤层的影响范围。当有较大的岩浆岩体侵入时,地震时间剖面上异常特征明显,岩浆岩的侵入表现为标志性的反射波突然歼灭,在一段范围内同相轴杂乱,但是其上部层位同相轴连续而清晰,正常的目的层反射波发生频率和振幅的改变,见图4。

2.5对煤层厚度的控制结合煤层反射波振幅与煤厚的关系,利用已知钻孔的煤厚值进行标定,可以勾绘出主要煤层的厚度变化趋势图。但观测系统、激发条件、处理、岩浆岩侵入等因素影响振幅的变化,使得煤层的反射波振幅信息不能较好地反映煤厚变化情况。

3地震勘探解决的主要问题

根据豫东地区的成煤地质条件和成煤环境,区内地震勘探主要是对构造形态、煤层底板埋深、覆盖层厚度变化以及岩浆岩对煤层的影响范围进行控制。根据新生界覆盖层与下覆地层的不整合接触关系,通过二维地震工作基本查明了新生界底界面的起伏形态和厚度变化。豫东地区新生界厚度变化从300~1500m,整体上为东部薄,西部厚,坡度一般在1°左右,最大不超过2°。通过对主要煤层的层位追踪和标定,掌握了勘查区煤层底板的起伏形态,控制区内褶曲发育情况,通过对地震时间剖面上断点的识别和断层的组合,控制勘查区构造发育情况,掌握区内构造的复杂程度;豫东除通许隆起轴部、杜集背斜和永成背斜轴部基岩为寒武奥陶系地层,其余均为石炭二叠系地层,煤层主要赋存于二叠系山西组和下石盒子组地层,结合地震时间剖面上煤层露头点位置,可基本圈定煤层分布范围。根据岩浆岩侵入的识别标志,可大概确定岩浆岩对煤层的影响范围,结合后期钻孔岩心资料,可基本确定勘查区内岩浆岩的侵入范围。在谷熟镇南、杜集西、顺和西、车集东以及韩口煤勘查区内均存在不同程度的岩浆岩侵入情况,受岩浆岩影响,煤层反射波能量变弱,且不连续,区内多个钻孔穿见了岩浆岩和天然焦。

4存在问题

(1)地处中原,村镇、道路较多,在遇到较大的村镇时,会影响到测线的施工,虽然采取了尽量向县城村镇多铺测线变观的方法,还是会造成测线中断,影响部分地区资料的质量。(2)火成岩在该区域多是顺层侵入,侵入形式多变,时间剖面面貌复杂,波组识别对比的难度较大,部分圈定的岩浆岩对煤层的侵蚀范围仅供参考,还要靠后期钻孔控制。(3)通过钻探取芯,该地区煤层多呈薄层发育,受地震分辨率影响,很难确定煤层厚度,今后再开展地震工作,需加大地震反演技术研究,通过测井约束地震反演技术,提高地震纵向分辨率,实现薄层煤系的精确预测。

5讨论

在豫东地区构造控制煤层分布的地质环境下,地震对构造的解释和对煤层位置的追踪为后期钻探工作提供了指导性的依据,使孔位布置、孔深设计更加合理,避免了资金浪费,但由于勘查程度的不同,对地震资料的解释利用还不够充分,在岩浆岩侵入范围圈定、煤厚预测等难点发挥的作用还远远不够,今后应多在地震资料的处理解释上加强分析,利用地震波场反演波阻抗、测井约束反演等方法提高资料解释的准确性和精度。

作者:苏媛媛赵诚亮王文政单位:河南省地矿局第四地质矿产调查院山东省第一地质矿产勘察院

第二篇

1三维地震勘探条件

1.1地质构造条件较复杂受燕山运动和喜马拉雅运动影响,断层条数多、密度大,小褶曲、小断层发育,对井巷开拓和煤层开采影响较大,地质构造较复杂。

1.2地震地质条件差浅表层第四系岩性为黏土、碎石夹杂泥土,坡堆积层松散,在土中激发产生的面波能量强,且易生成强能量浅层多次反射—折射波,干扰有效波。浅部永宁镇组石灰岩厚度达100m以上,在沟谷地段有土层覆盖,近地表岩性横向、纵向变化较快,对地震资料的成像造成较大影响,对煤层反射波有一定的屏蔽作用。浅表层地震地质条件差,浅层及深层地震地质条件一般。成孔施工难度大,激发条件较差,给测线施测、成孔、地震波的激发和接收都带来很大的困难,也提高了成本费用。

2复杂条件下开展三维地震勘探的技术对策

发耳煤矿三维地震勘探为典型的山地三维地震勘探,对勘探区进行全面踏勘,深入分析研究地貌、岩性条件,从提高数据采集质量和数据处理质量两个方面考虑,认为激发方法、成孔技术、大高差的静校正方法为物探工作的技术难点,并采取了针对性技术措施,基本解决了复杂条件下的三维地震勘探技术难点。为获得高分辨地震资料,采取了高定位精度、高空间采样率、高时间采样率、高覆盖次数的对策;对采集参数和试验方案进行了优化,实施了检波器挖坑埋实和激发井埋实,干扰严重时不施工,避开高频环境噪声干扰,杜绝坑炮和浅井炮。

2.1激发方法选择为避免地震波能量吸收及散射,杜绝坑炮和浅井炮,钻孔必须打到高速层,且必须采用闷井激发,杜绝开花炮,采用QPY-30钻机或WTZ-301风动钻机成孔且打到基岩下一定深度的高速层,深井激发,并采用泥浆、水、砂土进行封孔,使其产生集中向下的爆发力,提高激发能量、激发频率,在有效地避免声波的同时尽可能地压制面波干扰,从而提高低频信号的信噪比;在基岩中激发,可提高地震子波的主频和地震波的分辨率,为取得优质的原始地震数据提供技术保证。井深效果分析:试验井深为4m,6m,7m,8m,9m,10m,12m,14m,16m,18m,单井激发。当试验点位于地势较高处、覆盖土层较厚时,浅层岩层风化严重,井深小于10m,记录面貌差,有效波不突出,面波较重;井深大于10m,有效波较明显,反射波能量强。试验点位于低洼处时,井深大于6m,有效波的能量均较突出。随着井深的增加,有效波的能量有所增强,当井深大于10m时,激发效果基本没有变化,因此确定最佳井深大于10m。药量效果分析:每个试验点均采用最佳井深10m进行药量试验,分别进行0.5kg,1.5kg,2.0kg,2.5kg,3.0kg药量试验,除了0.5kg药量激发的背景干扰稍重外,其余药量激发均取得良好的地震效果,为确保取得良好的记录资料,确定药量为1.5kg。通过井深、药量试验,最终确定井深药量组合方式为井深大于10m、药量1.5kg。

2.2检波器及接受方式选择勘探区为山区,地形复杂,树木多,造成单炮记录的背景干扰严重,对资料信噪比影响较大,为消除其影响,采用抗干扰能力强的60Hz检波器,采用3只检波器串联零基距组合方式,检波器灵敏度高。在野外施工中抓好检波器埋置的工作,力求使检波器与地表土壤或岩石组成一个阻尼较好的振动系统,压制地表随机高频噪声,为提高高频段有效波的信噪比打好基础。在裸露岩石区域,为使检波器与岩石耦合较好,采用轻便发电机和电钻等设备成小孔,将检波器尾锥直接插入孔内,岩石和孔壁间充填物质,使检波器与地表土壤或岩石组成一个阻尼较好的振动系统,提高了高频段有效波的信噪比。

2.3复杂山区观测系统设计勘探区内沟梁发育,地表落差较大,根据地貌特点将勘探区划分为数个小区,为增加采集方位角的宽度和偏移距的均匀度,更合理地获取物探信息,采用了8线8炮常规观测系统与块状特殊观测系统相结合的方式,大大提高采集方位角的分布范围,对偏移距的分布范围也有明显改善,同时辅以高覆盖次数,提高了信噪比。

2.4最佳观测范围调查勘探过程中根据实际情况适当加大排列长度,对试验段进行了试处理,得到高信噪比的地震时间剖面,进行了覆盖次数的对比处理,在200ms,300ms,400ms左右,形成3组较强的反射波,可以满足地震解释的要求。

3三维地震勘探地质成果

通过三维地震勘探,控制了主采煤层的形态,查明了主要构造及发育规律,控制了主要煤层厚度变化趋势。一井区原构造展布方式是根据钻孔资料及地面出露的地层资料,结合区域构造规律推断而来,断层的性质、产状、落差及地层的走向、倾向、倾角等分析判断均存在较大局限性。共组合断层7条,全部为正断层,断层落差20~55m,走向NW30°左右,3条断层倾向NE60°,4条断层倾向NW60°,平行排列,断层之间的间距由西往东依次为40m,170m,105m,220m,220m,470m,形成一系列的地堑、地垒、台阶式构造。由于断层落差大,无法跨越断层布置正规工作面,致使采区难以设计。三维地震勘探成果否定了原断层组合方式,对构造方案进行了较大的修正。一井区解释落差10m以上断层11条。

4三维地震勘探效果验证

根据三维地震勘探成果进行了采区设计,一井区回采了10102和10103工作面,掘进了10105工作面,掘进了大量巷道予以验证(图2);二井区完成了补充勘探,有钻探工程予以验证。

4.1煤层埋深验证一井区1煤埋深绝对误差为-10.8~+5.2m,相对误差为-4.80%~+2.09%,只有A3点为正误差,由于受断层影响,其他点均为负误差。二井区1煤底板标高绝对误差为-8.37~+39.39m,相对误差为-3.78%~+7.19%,3个钻孔中为负误差,其他8孔中为正误差,BJ1304钻孔由于断层影响,误差最大,达到+39.39m(表2)。

4.2断层验证一井区井巷工程及井下钻探验证断层6条,断层落差的误差最大为5m,较为准确;断层的平面位置摆动误差为50~91m,误差较大。F-12断层延展长度误差较大,F-13断层实际揭露分岔为2条,探F9,F10断层实则为1条;10102和10103工作面回采揭露5条落差1.1~5.7m的小断层,三维地震勘探中没有查出(表3)。二井区补充勘探验证断层5条,FJ1305断层落差的误差最大为30m,B1101钻孔未控制到F28断层;断层的平面位置摆动误差为10~50.5m。

5结束语

(1)通过试验研究,找出适用于勘探区不同岩性地层的激发方法,优化设计采集参数和试验方案,正确进行静较正,保证了数据采集质量和资料处理质量,达到了三维地震勘探目的。(2)发耳煤矿三维地震勘探煤层埋深相对误差一般小于4%,但局部绝对误差较大;可基本控制落差大于10m的断层,但对断层落差、平面摆动位置控制误差较大;对落差小于10m的断层,控制程度差。(3)只要在充分踏勘、理论分析的基础上,深入研究复杂的地形、地质、物性条件,进行充分的井深、药量、检波器组合方式、观测系统排列组合方式等试验,找出适用于不同岩性地层,尤其在厚层石灰岩出露条件下的激发方式;正确进行静较正,提高数据采集质量和资料处理质量,三维地震勘探在复杂条件下同样可以取得较好的效果。

作者:魏燧肖永洲单位:兖矿集团有限公司兖矿贵州能化有限公司

煤层地震勘探论文2篇

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