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煤层厚度的地震勘探论文

2015/04/30 阅读:

1技术措施

1.1技术难点①煤层埋藏浅。井田东部有煤层在地面露头,地震资料控制露头难度大。②煤层多,煤层结构较为复杂,煤层对比困难。③各煤层厚度变化大。

1.2二维与三维地震勘探方法根据该区普查、详查阶段的地质成果,确定了该井田的先期开采块段。由于较大炮检距的地震资料难以得到埋藏较浅目的层的资料,依据经济合理的原则,将先期开采块段划分为二维区和三维区,二维区采用小道距、小炮距的观测系统,重点控制浅部地层倾角和煤层露头;三维区采用8线8炮、小CDP网格的观测系统,重点解决煤层结构问题。

1.3观测系统根据试验结果,结合该区大部目的层埋藏较浅的特点,经理论分析计算,确定三维区采用束状8线8炮制中点发炮、16次覆盖的观测系统进行施工。检波点网格10m(纵向)×40m(横向);炮线网格为20m(横向)×40~80m(纵向);CDP间隔为5m×10m。二维采用4m炮距,2m道距,30次覆盖的观测系统。

1.4数据采集①激发。戈壁钻机成孔,药量1kg。焖孔激发以提高激发能量的有效利用率。采用高速聚能炸药激发,提高炸药与激发岩性的耦合性能。②接收。采用4个40Hz检波器2串2并组合,“蹲点”插置。③仪器。采用法国SESERL公司生产的428XL遥测多道数字地震仪。④现场处理与监测。利用Blade2000工作站进行现场处理,对试验单炮进行现场频谱分析,用于指导施工参数选择以便更好的提高分辨率。根据处理结果进行现场解释分析,及时消除采集中影响单炮质量的各种影响因素。现场配备专人记录戈壁成孔钻机见煤情况,弥补了地震资料控制浅部困难的不足,使煤层露头控制更为准确。

1.5资料处理重点做好静校正的同时进行了分频处理,在保证较宽的频带情况下对高频能量进行提升,较好的提高了分辨率与反射波的连续性。为煤厚解释提供了高质量的资料。

1.6波阻抗反演要正确解释地震资料,还原各种地质现象,煤层反射波的标定非常关键。首先根据测井数据得到合成记录,在时间剖面上以合成记录为依据进行煤层宏观结构的初步解释。然后以测井数据约束地震数据进行波动方程波阻抗反演,反演的波阻抗具有了钻孔资料相近的高分辨特性,较时间剖面更具有高分辨率。图1是利用反演资料解释煤层分叉合并边界与煤层夹矸的实例。波阻抗反演剖面清晰反映了煤层的分叉合并、煤层的厚度变化等现象。经后期钻孔验证(红色箭头位置夹矸厚度1.15m)根据时间剖面与波阻抗反演剖面可以圈定分叉合并边界是切实可行的。

2解决的地质问题及地质成果

2.1煤层划分奥塔北区西山窑组(B组)煤层较多,煤层厚度变化较大,单靠钻探与测井资料难以确定各煤层的关系,如何对煤层进行正确划分非常重要,该区在进行地震勘探特别是三维地震勘探后,各个孤立的钻孔通过时间剖面联系起来,通过正反演等标定,各反射波与煤层对应关系明确,各种地质现象反映清晰,使煤层对比变得明朗。首先,根据钻探及测井资料将B组煤层划分为3大层,然后根据地震资料对各个钻孔之间的煤层关系进行确认。由于时间剖面上同一可采煤层的相位是连续的,利于对比追踪,可以提高煤层对比的精度。

2.2确定分叉合并边界在三维地震勘探之前,通过钻探与测井成果结合二维地震资料对比煤层,图2A与图2B中钻孔小柱状显示两孔煤层厚度及结构均发生了较为明显的变化,二维时间剖面T23反射波变弱,与T22s反射波间距变小,与钻探、测井资料综合定案为B23煤层在ZK405孔沉积缺失;图2B中钻探与测井资料定案为B23煤层在ZKJ401孔沉积缺失,而三维地震勘探成果可以清晰地反映出两层煤之间夹矸变薄,煤层合并。在三维数据体上对各煤层反射波进行追踪对比,并对部分测线进行波阻抗反演,最终确定了两煤层的的分叉合并边界。实际资料表明经全三维偏移的数据体较二维地震资料具有更高的分辨率。

2.3圈定火烧区由于煤层在被火烧之后与围岩的物性差异变小,火烧区在时间剖面上的特征表现为煤层反射波变弱或杂乱无章(图3)。根据时间剖面上同相轴的变化圈出火烧区范围。

2.4控制煤层厚度奥塔北区煤层厚度变化较大,各煤层间距变化也较大,仅B21煤层顶、底板反射波能分开,煤层厚度的解释是根据煤层反射波与钻孔揭露情况分块段进行的。对于煤层间距小、地震资料无法分开的区域采用钻探资料外推的方法;时间剖面显示良好的区域采用钻探与地震资料相结合的方法控制各煤层厚度。煤层厚度较大的煤层根据煤层顶、底板反射波的时差变化(图4A)与钻孔煤层厚度的对应关系制作层速度平面,对煤层厚度进行量化计算。对于薄煤层区采用提取煤层反射波的相对振幅进行煤层厚度解释。图4A中最上边一层煤B22的反射波由左到右由强变弱逐渐消失,说明煤层厚度由厚变薄(图4B、C)。

2.5圈定煤层沉积缺失范围根据合成记录确定的各煤层反射波对比煤层,根据反射波的能量强弱、连续性圈定了各煤层的沉缺范围(图4)。

2.6控制煤层露头常规二维地震勘探难以得到很浅煤层的反射波(图5A);三维勘探虽采用5m×10m小CDP网格,20×40m的炮点网格,浅层反射波仍难以得到(如图5B);露头区附近采用小道距(2m)、小炮距(4m)的二维地震方法,使有效波得以从100ms提高至35ms(图5C),测区东部解释的煤层露头位置是由小道距二维时间剖面、地震施工时地震成孔钻机见煤位置与钻探、槽探结果确定的,可靠程度较高。

3结语

有针对性地选择适合的地震勘探方法是获取高品质资料的保证。奥塔北区地震勘探选用二维与三维相结合的地震方法,解决了煤层的结构与厚度等地质问题,对进行矿井设计、开采工艺的选择、提高煤层的回采率具有至关重要的作用,既减少了设计的盲目性,也减少了废巷等造成的损失,节约了人力、物力、财力及时间成本。为矿井安全与高效生产提供了可靠技术支撑和地质保障。

作者:王松杰单位:山东省煤田地质局物探测量队

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