海上煤田三维勘探论文

海上煤田三维勘探论文（共6篇）

海上煤田三维勘探论文 篇1

桌子山煤田某井田表层被大面积第四系覆盖, 基岩仅零星出露于小山丘顶部。煤田位于祁、吕、贺山字型构造背柱部次之北部, 其主要构造线方向均近于南北向, 主要构造有千里山-阿尔巴斯逆断层, 桌子山背斜, 岗德尔西来峰逆断层, 岗德尔背斜等。纵观井田总体为一向南西倾斜的单斜构造, 地层产状平缓, 一般6o～8o。本区构造运动较为强烈, 分褶曲及断层两种形式出现。在上述构造运动强烈, 断层大量发育的地区进行地质勘探, 单一的勘探方法不能取得满意的效果, 解释精度及准确性难以保证。其他钻井等勘探技术结合高分辨率三维地震技术进行勘探, 可对地下构造进行更直观且准确的控制。

1 三维地震勘探技术简介

1.1 三维地震勘探的优越性

三维地震勘探其野外采集的关键是实现面积观测, 通过三维偏移成像处理等一系列技术处理其采集到的大量原始数据, 从一个个界面点空间堆砌成三维地震数据体 (x、y、t) 。所以三维资料解释可以任意从x、y、t方向观测地质界面的形态, 能够更直观的研究地质体在三维空间中的变化。

在勘探领域, 如果把钻井比作一把锋利的手术刀, 那么三维地震勘探技术就是一台先进的CT透视机, 通过三维地震技术可把地下构造或地质体建立成一个全三维立体空间模型, 如同对大地进行CT透视, 可获得高品质的地质图像。

1.2 三维数据体解释原则

1.2.1 紧扣地震地质任务原则:

本区三维地震资料解释以完成解决构造地质任务为主, 特殊地质现象如煤层厚度变化趋势及煤层分叉合并边界的解释推断也应引起高度重视。

1.2.2 人机联作解释原则:

人工解释主要指利用基本干网剖面进行人工解释, 确定全区大的构造格架;工作站解释则指的是以垂直剖面和时间水平切片解释为主, 再充分利用工作站屏幕多种显示、放大功能 (比如动态显示和三维切片立体组合显示) 为辅助手段进行验证性和精细化的解释。同时要求人工解释和工作站解释紧密结合, 互相促进。

1.2.3 点上突破的原则 (也可以叫由点到面的原则) :

即选择已知资料较多 (如孔旁) 或构造相对简单地段开展解释, 逐步扩大追踪范围完成全区追踪解释。

1.2.4 先疏后密的原则:

即确立一个基干剖面网 (如40m×40m网度或80m×80m网度的地基干剖面网) 后, 在此网格剖面上先行突破, 确立全区的大的构造框架, 在此基础上利用工作站的多种功能进行加密, 完成全区构造的精细解释。这样解释不但主次分明, 而且会大大加快解释速度, 提高工作效率。

1.2.5 多波组对比的原则:

根据在本矿的工作经验可知, 本区煤层反射波组较发育, 波组关系特征明显。因此, 应用多波组综合追踪不但会减少串相位现象, 而且对煤层起伏形态、断面等构造体 (面) 的空间展布形态和规模的解释有很大帮助。

1.2.6 加强任意走向切片的解释:

第一利用连井剖面验证解释结果, 会减少失误;第二是可以利用任意走向切片形成矩形或任意多边形等闭合环状剖面研究采区或采面内的构造现象, 对采区划分和采面布置有很大帮助。

1.2.7 采用最新技术原则:

即充分利用计算站的最新技术, 如方差体技术等, 提高解释成果的可靠性。

1.3 三维数据体解释方法

1.3.1 褶曲的解释

褶曲在三维数据体上比较容易识别, 其在时间剖面上一般表现为反射波同相轴下凹、上凸;在水平时间切片上表现为反射波同相轴走向发生弯曲, 曲率越大, 则褶曲越紧闭, 曲率越小, 则褶曲越开阔 (见图1) 。

1.3.2 断层的解释

断层的解释断层解释以时间剖面为主 (见图2) , 配合其它彩色显示剖面, 同时结合水平切片、顺层切片及相干数据体、方差数据体进行解释。

1.3.3 煤层隐伏露头的解释

时间剖面上煤层反射波与第四系底界反射波相接触, 其接触点即为煤层隐伏露头点;当无第四系底界反射波时, 利用钻孔资料和折射波资料在剖面图上绘制第四系底界, 煤层与第四系底界的交点即为煤层隐伏露头点。在平面图上把各测线的煤层隐伏露头点连接起来, 其连线即为煤层隐伏露头线。本区第四系较薄, 不发育第四系底界反射波, 因此本次为利用野外单排记录折射波解释其第四系。

1.3.4 其它地质异常现象的解释

在对主要可采煤层受古河床、古隆起、陷落柱、采空区影响范围的解释中, 充分利用三维偏移数据体、叠加数据体、方差数据体或相干数据体进行综合解释。从垂直时间剖面、水平时间切片、顺层切片、组合显示等不同角度对数据体进行观察研究。采用波形变面积、波形变密度、双极性等多种显示手段, 对T9波和T16波的正负相位综合分析研究。

方差数据体和相干数据体是一种重要的识别解释地质异常的方法。方差数据体是求取三维地震数据体所有样点振幅均方差值的结果。其值越大, 各道差异越大, 则存在构造异常的可能性越大。相干数据体是对三维地震数据体进行互相关处理的结果。其值越小, 各道相似性越差, 则存在构造异常的可能性越大。

1.3.5 主要可采煤层厚度变化趋势的解释

本次三维地震勘探利用地震属性技术解释煤层厚度。通过提取地震数据体不同地震属性, 对不同地震属性与煤厚进行拟合和相关计算, 根据计算结果优选5个与煤层厚度相关度高的属性, 利用神经网络技术预测煤层厚度。

1.3.6 时深转换速度的求取

本区是用已知的9-1、16-1煤层底板标高 (钻孔处) 和T9、T16波时间计算出时深转换速度, 再绘制速度平面分布图。计算公式为:

V=2000× (1250-H) /t

式中, H为9-1、16-1煤层底板标高, 单位为m;

t为T9、T16波时间, 单位为ms;

V为时深转换速度, 单位为m/s。

该区的9-1煤层时深转换速度变化在2920m/s～3420m/s之间。16-1煤层时深转换速度变化在3010m/s～3480m/s之间。

众所周知, 目的层反射波速度在平面和深度方向上都是具有一定规律性的。因此, 利用钻孔揭露的目的层底板深度 (h) 和井旁目的层反射波的t0时间可拟合绘制出时深 (t0-h) 关系曲线 (图3) 。通过对该曲线的分析, 同样可以用来检验前期反射波追踪对比的可靠程度。对于那些较离散的速度异常钻孔点, 要检查前期目的层反射波追踪对比是否有误。通过对比检查, 本区时深转换速度, 符合规律, 速度点较集中, 满足精度要求。

2 本次构造复杂地区三维地震勘探成果

2.1 地震勘探前后构造对比

2.1.1 修改原有断层3条。

通过本次地震勘探, 发现西来峰逆断层在平面位置有较大改动, 在勘探区北部向区内东部摆动, 最大摆动距离82m;南部向区外西部摆动, 推测最大摆动距离300m左右。df14断层 (原断层未编号) 平面位置和落差都有了较大变动, 平面位置向北摆动, 最大摆动距离80m, 落差变大, 最大落差16m。F10正断层平面位置有了较大改变, 查明了该断层的延展方向和断层要素, 该断层西部向南摆动距离最大为325m, 已进入勘探区西北部。

2.1.2 新发现断层38条。

本次地震勘探新发现了38条断层, 为下一步的矿井开拓和煤矿开采提供了依据。

2.2 地震勘探前后褶皱对比

通过本次地震勘探, S30向斜平面位置有所变化, 该向斜轴部在区内北部向东摆动, 最大摆动距离175m;南部向西摆动, 最大摆动距离80m。

2.3 地震勘探前后煤层底板等高线对比

本次煤层底板等高线在细节上有较大变化, 但是总体趋势变化不大, 局部地区由于构造的影响, 有一定变化。

3 三维地震勘探成果验证

3.1 断层验证情况

通过验证钻孔的地质资料显示, 地震解释的断层与验证钻孔揭示的断层吻合, 验证情况如下:

3.1.1 西来峰逆断层。

1) BKS01孔深度157.26m处, 见2.44m厚角砾岩, 并且其上地层倾角为68°～82°, 其下地层倾角为5°～8°, 地层倾角突然变化, 这种现象是断层挤压造成的, 断面上下煤系地层重复350m左右。三维地震解释的西来峰逆断层通过该钻孔, 断面深度在158m处, 落差502m, 倾角68°。2) BKS02孔深度135.2m处, 见破碎带, 这种现象是断层挤压造成的, 断面上下煤系地层重复200m左右。三维地震解释的西来峰逆断层通过该钻孔, 断面深度在136m处, 落差470m, 倾角32°。3) BKS06孔深度101.75m处, 见3.47m厚角砾岩, 并且其上地层倾角为58°～68°, 其下地层倾角为5°～8°, 地层倾角突然变化, 这种现象是断层挤压造成的, 断面上下煤系地层重复470m左右。三维地震解释的西来峰逆断层通过该钻孔, 断面深度在102m处, 落差453m, 倾角30°。4) BKS13孔深度113.63m处, 见滑面, 并且其上为灰色太原组地层, 倾角为60°, 其下为棕红色上石盒子组地层, 倾角为6°, 地层突然变化, 这种现象是断层挤压造成的, 断面上下地层重复320m左右。三维地震解释的西来峰逆断层通过该钻孔, 断面深度在114m处, 落差470m, 倾角35°。以上四个钻孔的钻探成果很好的验证了地震解释的断层。

3.1.2 西来峰支三逆断层。

BKS02孔2～4煤组地层重复100m左右, 断面深度应在240m左右。三维地震解释的西来峰支三逆断层通过该钻孔, 断面深度在239m处, 落差90m, 倾角32°。钻探很好的验证了地震解释的断层。

3.1.3 F10正断层。

BKS01孔深度524.41m处10煤以上煤层全部缺失, 太原组含煤地层直接与灰绿色下石盒子组地层接触, 地层缺失150m左右。三维地震地震解释的F10正断层的断面通过该钻孔, 断面深度在526m处, 落差为141m, 倾角81°。钻探很好的验证了地震解释的断层。

3.1.4 df9正断层。

1) BKS07孔深度56.1m处, 见29.1m厚断层泥。三维地震解释的df9正断层通过该钻孔, 断面深度在56m处, 落差60m, 倾角79°。2) BKS08孔深度402～406m处, 岩芯破碎严重, 是张性断裂带。三维地震解释的df9正断层通过该钻孔, 断面深度在405m处, 落差43m, 倾角79°。3) BKS09-1孔深度368.2m处, 见2.1m厚角砾岩, 9-1煤至16-1煤间距变小, 地层缺失30m左右。三维地震解释的df9正断层通过该钻孔, 断面深度在367m处, 落差27m, 倾角81°。4) 另外, BKS09孔在BKS09-1孔北部30米处, 其16-1煤底板标高深了32m, 与三维地震解释成果基本一致。以上四个钻孔的钻探成果很好的验证了地震解释的断层。

3.1.5 df9-1正断层。

BKS09-1孔深度392.5m处, 为5.5m厚泥岩, 底部破碎, 见滑面, 16-1煤至奥陶系顶界面间距变小, 地层缺失30m左右。三维地震解释的df9-1正断层通过该钻孔, 断面深度在395m处, 落差31m, 倾角81°。钻探很好的验证了地震解释的断层。

3.1.6 df19逆断层。

BKS06孔534.92m处, 为5.2m厚细砂岩, 裂隙发育、局部破碎;529.7m处1.35m厚的中砂岩与540m处1.65m厚的中砂岩重复, 另外16-1煤至奥陶系顶界面间距变大, 地层重复10m左右, 断面深度应在530m左右。三维地震解释的df19逆断层通过该钻孔, 断面深度在531m处, 落差8m, 倾角53°。钻探很好的验证了地震解释的断层。

经钻探验证本区三维地震勘探断层平面位置的解释精度能够满足规范和设计要求, 断层平面位置误差不大于20m。

3.2 主要煤层底板深度的解释精度评价

本区三维地震勘探使用综合时深关系曲线进行约束, 利用钻孔资料进行速度标定, 绘制时深转换速度平面分布图, 然后进行时深转换, 大大提高了解释精度, 经后期施工的验证钻孔验证, 深度误差不大于1.5%, 见表1。三维地震成果主要煤层底板深度解释误差小于规范要求。

4 结语

本文以内蒙古乌海市某地区的煤矿煤炭勘探为研究对象。利用三维地震勘探技术对此煤矿进行勘探, 通过对三维地震数据体细网度、多方位的解释, 对区内地质情况进行了更严密的控制, 为开采设计及生产提供了更可靠的地质依据, 最终完成了规定的地质任务。

通过实际案例阐明了三维地震勘探技术在实际勘探工程中的必要性及在煤矿勘探综合勘探中的重要作用。

摘要：查明煤矿矿区内的煤层赋存形态及地质构造现象对矿区安全、经济的生产极为重要。理论分析及实践证明了三维地震勘探结合其他地质勘探技术可对矿区进行更精确的勘探。而利用三维地震勘探技术对勘探区内地质情况进行控制, 最主要的一项工作就是对三维地震数据体的认知与解释。因此, 正确合理的对三维地震数据体进行解释工作是整个工作的关键。

关键词：三维地震勘探,地震反射波对比追踪法

参考文献

[1]路基孟, 王永刚.地震勘探原理[M].中国石油大学出版社, 2009:10-12.

[2]郝钧, 等.三维地震勘探技术[M].石油工业出版社, 1992.

海上煤田三维勘探论文 篇2

关键词：戈壁滩,多煤层,三维地震勘探

0 引言

随着我国中东部地区煤炭资源的日渐枯竭, 西北地区已经逐渐成为煤炭能源产业开发和投资的焦点市场。新疆地区预测有超过2万亿t的煤炭储量, 为我国西部大开发战略及可持续发展提供了丰富的能源支撑。受自然环境和地理条件的限制, 新疆戈壁滩煤炭储量虽然丰富, 但勘探程度较低, 特别是有针对性地三维地震勘探工作开展不足, 直接制约了西部地区煤炭资源的开发和煤炭工业的发展[1,2,3,4]。因此, 在戈壁滩地区开展有针对性的三维地震勘探工作势在必行, 也蕴含着巨大的潜力。

文章将针对哈密大南湖地区的地质地球物理概况以及该区三维地震勘探的难点进行讨论, 给出切实可行的施工方案来获取高质量的勘探成果, 以及如何做好该地区的多煤层地震反射波对比解释研究。

1 勘探区的地质概况

1.1 地理位置

大南湖煤田位于新疆维吾尔自治区哈密市, 行政区隶属哈密市南湖乡管辖。其中一井田位于哈密市大南湖煤田东南约70 km处, 面积51.34 km2。井田东部2 km处312国道自北向南通过, 西部20 km处有兰新铁路穿过, 交通便利。本次三维地震勘探区位于井田中部, 面积4.69 km2。

1.2 主要地质任务

查明区内落差≥5 m的断层的性质、产状及延伸长度, 其平面摆动范围不大于20 m;定性解释区内主采煤层 (17、18-1、18-2、24、26、35-1) 的分布范围及厚度变化趋势;控制区内主采煤层的起伏形态和埋藏深度, 控制底板标高, 解释误差不大于1.5%;查明三维区内主采煤层波幅大于或等于10 m的褶曲;圈定火烧区范围及可能存在的其它地质异常体;利用地震波阻抗反演技术, 查明三维区内主采煤层的分叉、合并、尖灭范围, 解决煤层对比问题。

1.3 地质概况

1.3.1 地层

本区为全掩盖式煤田, 区内地层由古生界石炭系、中生界侏罗系、新生界第四系组成。

自下而上地层层序依次为:石炭系上统梧桐窝子组 (C2wt) 、侏罗系中统头屯河组 (J2t) 、西山窑组 (J2x) 、新近系上新统葡萄沟组 (N2p) 、第四系 (Q) 。其中侏罗系中统西山窑组为主要含煤地层, 分为上、中、下三段。下段 (J2x1) 为次含煤段, 岩性为灰色、灰绿色、深灰色砾岩、粗粒砂岩、粉砂岩、细砂岩互层夹薄层泥岩, 煤层及菱铁质条带或透镜体, 平均可采总厚25.81 m。中段 (J2x2) 为以各种类型的含煤沉积为主的主含煤段。岩性为灰色、浅灰色、深灰色泥岩、粉砂岩、细砂岩、炭质泥岩及煤层不均匀互层, 夹中粒砂岩及砂砾岩。8层大部可采煤层, 平均可采总厚36.84 m。上段 (J2x3) 为泥岩、砂岩及薄煤层, 底部砂岩层是上中段分界标志层。

1.3.2 构造

井田内的构造类型总体属于简单构造类型, 局部发育有宽缓的次级褶曲, 断层相对不发育。

1.3.3 煤层

井田共含34层煤, 可采总厚93 m, 勘探区内主采煤层6层, 均为厚煤层, 煤层埋深200~700 m。

2 勘探区三维地震勘探的地球物理条件

勘查区主要含煤地层位于侏罗系中统西山窑组, 煤层与围岩波阻抗差异明显, 层位基本稳定, 目的层能形成较好的反射波。主要的难点在于工作区位于戈壁滩上, 采集条件非常困难。主要体现在以下几个方面: (1) 自然条件恶劣。大南湖属无地表水体、植被戈壁区, 气候干燥少雨, 全年光照时间长, 太阳辐射能量强, 年、日温差大。干旱、寒潮、大风、干热风及地震等灾害, 恶劣的自然条件给野外施工带来极大困难。 (2) 潜水位深、激发条件差。区内浅层以自然地质作用沉积而成的沙砾石为主, 潜水位深, 成孔困难, 给地震波激发造成一定的困难。 (3) 地表松散、接收条件差。区内地表风化严重, 亚沙土中激发能量散射严重, 高频衰减较强, 地表为风化松散层, 难以安置检波器。 (4) 地震记录信噪比低。由于受到气候、地形、激发条件及接收条件的严重影响, 区内地震记录信噪比偏低, 且存在严重的高频干扰和随机干扰波, 主要有面波、声波等。 (5) 地震反射波对比解释困难。区内煤层埋深较浅, 煤层层数多, 间距较小, 受地震垂向分辨率的影响, 部分煤层容易形成复合波, 加之区内局部地层倾角较大, 地震反射波对比解释难度较大。

3 采集方法及技术对策

3.1 井深、药量试验

井深分别为6 m、8 m、10 m、12 m、14 m、16 m、18 m、20 m共8种情况, 炸药量分别为1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg、2.5 kg、3.0 kg共5种情况。试验结果最佳井深为14 m, 药量为2.0 kg。

3.2 非纵距对比试验

最大非纵距试验选择50 m、150 m、250 m、300 m、350 m、400 m, 采用14 m井深, 2 kg药量。其中以50~250 m非纵距的效果最好。

3.3 观测系统设计参数

本区还进行了干扰波、低速带调查以及检波器一致性测试等试验工作, 通过试验以及勘探区的各项因素的针对措施, 设定观测系统参数为:12线6炮三维束状观测系统;中部1008道接收, 浅部864道接收, 中点放炮激发;道距10 m, 线距20 m;炮点距20 m, 中部炮排距80 m, 浅部炮排距60 m;CDP网格10 m×5 m;覆盖次数6 (横) ×6 (纵) =36次;Aries遥测地震仪, TEBS-60Hz数字检波器 (堆放, 挖坑埋置) , 采样率0.5 ms, 记录长度1.5 s。

上述观测系统可以有效地采集到高质量的地震原始数据, 大幅提高记录的信噪比, 同样获得较好的煤系地层反射波, 有利于该区多层煤垂向分辨解释及小构造的解释与分辨。

4 数据处理的主要技术措施

针对前述的该区三维地震地球物理勘探特征以及如何更好地实现多煤层地震反射波对比解释, 在该区地震资料处理的过程中, 除了满足勘探设计中的处理目标及要求以外, 还在静校正、叠前去噪、三维剩余静校正、叠后去噪、三维偏移处理中给予了重点关注, 处理流程如图1所示。

4.1 静校正

静校正是地震资料处理中的关键环节之一, 合理选取静校正方法和参数, 可以解决静校正存在的问题。该区采取了折射静校正方法 (基准面高程755 m, 替换速度2 200 m/s) 对原始记录进行了野外一次静校正。为消除工区地表起伏影响, 处理中采用地表一致性剩余静校正方法对地震资料进行了剩余静校正。图2为单炮的静校正后单炮记录, 静校正后的单炮, 初至和反射双曲线光滑、连续, 比处理前得到明显的改善。

4.2 叠前去噪

该区在时空域采用逐点多道识别、单道计算的方法来识别各种倾角的规则噪声, 并采用中值滤波和预测滤波对检测到的规则噪声进行压制, 提高了资料的信噪比。去除干扰前后的对比效果, 如图3所示。

4.3 叠后去噪

该区采用“有效波信号提取”方法来提高叠后信噪比, 对三维叠后数据体进行频率-空间域压制干扰试验, 取得了较满意的结果, 如图4所示。

4.4 三维偏移

三维偏移的主要目的是使倾斜界面反射归位到地下真实位置、绕射波收敛和波的干涉现象分解, 从而正确地反应地下构造形态及其变化情况。本区采用CGG波动方程有限差分三维一步法偏移, 对Tau (8、12、24 ms) 和偏移速度 (80%、85%、90%、95%、100%) 进行了扫描测试, 最终采用Tau=12 ms, Mvel=80%。三维偏移后的时间剖面分辨率高, 能量强, 归位准确, 如图5所示。

5 三维处理成果

该区的三维地震勘探资料处理, 坚持了质量第一的原则, 以“高信噪比、高分辨率和高保真度”为目标, 因此获得了高质量的三维数据体、高分辨率煤层反射波。解释过程中遵循人工解释与工作站解释相结合、垂直剖面与水平切片解释相结合的原则, 通过解释的剖面及切片信息。得出的地质成果如下:本次采区三维地震勘探查明了17煤层、18-1煤层、18-2煤层、24煤层、26煤层、35-1煤层的赋存深度和构造形态, 成功实现了多煤层反射波的对比解释;区内主采煤层未发现落差大于5 m的断层, 但均发育有小型背向斜构造;基本查明了区内主采煤层隐伏露头位置;利用波阻抗反演查明了区内主采煤层分叉、合并及尖灭范围;预测了主采煤层厚度变化趋势。

从该区的三维数据体中煤系地层的时间剖面及地质产状统计资料可知, 该区整体表现为一单斜地层, 走向北东, 倾向南东, 倾角为20°~40°。地层产状在近向斜轴部较为平缓, 最小倾角5°;翼部地层倾角较大, 特别是在采区西南部, 最大倾角可达46°。通过对区内11口井及主要煤层波组进行子波分析之后, 选取了与地震剖面频率相吻合的子波进行合成地震记录的制作, 通过以模型为基础的稀疏脉冲反演方法, 对该区多煤层地层进行了波阻抗反演, 对煤层厚度变化及赋存状态进行了清晰描述, 以及煤层分叉合并、火烧区范围、露头及变薄都取得了较高的反演效果, 且与地质解释成果相一致。

图5为该区煤层露头及煤层火烧区时间剖面图。该区17煤为最浅煤层, 西北部因构造隆起已被剥蚀, 形成火烧区;18-1煤、18-2煤、24煤在勘探区西北部因构造隆起而被剥蚀, 北部大部分煤层自燃形成火烧区;26煤层与35-1煤层在勘探区东部附近露头。

6 结论

在戈壁滩复杂的地质条件下, 选取合理的地震勘探技术对策, 可以有效地克服激发、接收条件差等不利因素, 采集到较高信噪比的地震资料。通过精细处理和钻孔资料的综合对比解释, 地质成果良好, 精度较高, 尤其是应用波阻抗反演方法, 实现了多煤层反射波的对比解释, 识别了该区6个主采煤层的尖灭、露头位置及厚度变化等信息。实践证明, 三维地震勘探技术可以很好的应用于戈壁滩区域的煤炭资源开采, 针对西部煤炭资源勘探程度低, 三维地震勘探技术将会在戈壁滩等地质复杂区域得到进一步的推广。

参考文献

[1]耿丽娟.新疆哈密戈壁滩区煤层三维地震勘探实践[J].地球物理学进展, 2005, 20 (2) :393-398

[2]张广忠, 郭恩惠, 朱书阶, 等.沙漠区超浅层三维地震勘探[J].煤田地质与勘探, 2003, 31 (5) :54-56

[3]惠俊刚.戈壁区煤田三维地震勘探的应用实践[J].物探与化探, 2008, 32 (3) :279-282

海上煤田三维勘探论文 篇3

(1) 我国是一个资源大国, 煤炭资源是我国的重要储备能源之一, 煤炭资源的开发及其应用与国家经济发展、社会民生等密切相关。随着社会经济的发展, 人们对于煤炭的需求量逐渐提升, 煤矿开采企业面临着巨大的经济压力。我国煤炭资源储备丰富, 然后有相当多的煤炭资源开采困难, 这是由于我国多数的煤炭资源分布情况复杂, 煤炭资源勘探复杂。传统的二维地震技术适合于地势平缓地区, 不适宜于一些地貌复杂多变的地区。

实际上, 目前很多的未探明资源皆分布在地势复杂地区。经济的发展推动了地震勘探技术的发展, 三维地震勘探技术得以发展。 在此趋势下, 我国的煤炭勘探范围不断扩大, 利用三维地震勘探技术, 煤炭开采信息的处理及其分析应用更加快捷, 三维地震勘探技术具备良好的综合效益, 对于我国煤田勘探工作的开展意义深远。

(2) 地震勘探体系比较复杂, 它具体包括了反射勘探环节、透射勘探环节、三维勘探环节、矢量地震勘探等环节。三维地震勘探方法是一种比较先进的地震勘探方法, 其利用反射波进行地下三维地质构造特征的获取, 能够解决复杂地区的资源勘探工作难题。随着资源开采规模的扩大, 我国煤田构造勘探开采难度不断提升, 有些隐藏在地表复杂地区的煤炭成为勘探工作的主要目标。

2地表复杂地区的常见勘探问题

我国的很多煤炭资源分布在地表复杂区域, 这些地表环境复杂的地区, 存在相当多的开采问题。复杂的地表环境影响到低降速带参数的调查精度, 这些地貌严重、地形复杂的地区也不利于勘探技术后期数据信息的处理。这些地表复杂的区域影响了定点、井深的正常选择, 并且这些地质条件复杂的区域容易出现一系列的多次波、折射波、鸣震等干扰, 不利于获得精确的反射信号信噪比。由于炮点及其检波点的情况, 也会导致地震资料采集资料的降低。

3地表复杂区煤田三维地震勘探方案的具体应用

(1) 该勘探地区位于内蒙古的某区域, 该区域是高原地形, 地势西高东低, 它的西部是高原区域, 东部是丘陵沟壑区。东部地区的地表高程为1300米到1587米。该区域沟壑纵横, 存在严重的地表水土流失情况, 西部地区的高程为1350米到1610米, 地势相对平缓, 东高, 中南部偏低, 类似于盆地地貌, 存在较为严重的风蚀沙化地貌。丘陵沟壑纵横, 沙地面积占据整体面积的五分之一, 丘陵环绕, 地貌复杂。这些客观的环境因素严重影响到三维地震勘探工作的正常开展。

(2) 该地区的地形地貌非常复杂, 在实践过程中, 需要加强信号发射、数据采集、低速带调查等工作。在山石区域, 需要进行检波器的加固。在多沙区域, 需要将检波器埋于坑中, 进行环境数据采集资料的提升。为了满足地质勘探工作的正常开展, 进行试验工作方案的优化是必要的。

在试验应用过程中, 做好井中激发试验是必要的。在地形比较稳定的区域, 可以利用炸药作为地震震源。在试验过程中, 针对那些地形复杂区域, 炸药法无法开展, 需要因地制宜改进试验方法。在地表复杂地区中, 它的潜水面比较深, 不能将炸药进行潜水面以下的激发, 并且该地区沟壑纵横, 地表存在大量的砂石, 如果进行炸药激发, 很容易出现孔壁坍塌情况, 从而导致试验的失败。为了解决这种问题, 需要进行钻头的优化改进, 做好钻壁的加固工作, 从而保证试验的正常开展。

可控震源试验也是一种良好的操作方法, 它在井中进行试验的激发, 成本比较大, 它的试验成功率也比较低, 可以进行可控震源的应用, 做好数据采集试验工作。在信号接收过程中, 需要将各个中频检波器进行组合, 方便进行信号数据的接收。在进行数据接收过程中, 需要针对不同的地形, 进行一系列的检波器固定方法的采用。在岩石区域, 进行检波器的固定。在砂砾区域, 进行检波器的掩埋, 确保试验工作的正常开展。

(3) 在低速带调查实践中, 为了保证所采集信息的质量, 需要进行折射波法的应用, 进行多道接收方式的应用, 保证获得良好的数据采集资料。在该区域应用中, 为了保证数据处理的质量, 需要进行高频信号的加强及其保护, 保证信噪比的提升。为了获得正确的静校正参数, 需要深入研究低速带调查信息, 根据高质量的低速带调查数据, 绘制低速带的平面分布图, 进行深入的分析, 进行静校正参数的得住。在曲线的绘制过程, 针对那些变化幅度比较小的数据进行平均值方式的计算, 利用计算机进行时距曲线的绘制, 再做好表层划分层位的细节工作。

静校正主要目的是减小或者消除低速带厚度变化和地表高程变化对于地震波地质成像的影响。由小折射、微测井等常规方法得到的低降速带较差结论, 受客观条件限制不能作为静校正参数选择的主要依据。因此本次的资料处理, 需参考低速带调查资料并结合处理软件的其他方法进行静校正:基础工作。以原始单炮资料及地表高程数据为基础, 利用“高精度拾取多域多次迭代静校正”模块计算静校正量。

在静校正过程中, 需要利用正确的数据进行折射层的划分, 针对共中心点、共接收点、共炮点等信息做好数据分析工作, 从而得出有效的静校正参数, 保证获得正确的共炮点域、共偏移距域, 得到相对短波长静校正量, 获得精确的数据。在做好基础数据的校正工作后, 需要解决中高频及剩余高频静校正的工作, 实现自动剩余静校正的开展, 保证反射波同相轴分辨率的提升。在操作过程中, 信号的采集及其激发的影响条件很多, 为了提升信噪比信号的质量, 需要做好滤波剔除等工作, 保证剩余校正工作的正常开展。

(4) 通过对子波处理方案的优化, 可以保证不同检波点的能量均衡, 保证所接收波形的一致性。在该数据处理过程中, 可以进行振幅恢复校正技术的应用。进行常规振幅补偿的处理, 进行地表一致性模型的应用, 保证振幅补偿处理资料的提升。

我国的煤炭资源丰富, 随着社会对于煤炭需求量的增加, 煤炭资源面临日益枯竭的危机, 虽然国家进行了一系列的节能减排工作的开展, 但是我国能源消耗水平依旧是比较高的, 有必要加大针对传统能源的勘探力度。通过对三维煤炭地震勘探技术的应用, 可以解决复杂地区的煤炭勘探问题, 最大程度的降低地形限制及其环境的负面影响。在这种形势下, 普通的传统设备难以做好信号激发及其数据收集工作, 这极大影响了勘探工作的正常开展。通过对三维地震勘探技术的应用, 可以保证勘探工作的精确性。

勘探工作的质量取决于所获取数据地精确度, 传统的勘探设备及其设备不利于数据精确性的提升, 进而出现一系列的煤炭资源流失及其经济损失状况。通过对三维地震勘探技术的应用, 可以保证在复杂的区域信息中获得精确的数据。

4结束语

三维地震勘探技术的应用符合了社会经济发展的趋势, 当下矿产资源的勘探不再仅仅局限于地势平缓地区的勘探, 更多的是针对地势复杂区域的勘探。三维地震勘探技术对于科研人员的职业素质要求比较高, 国家有必要进行煤田资源勘探专业体系的健全, 以满足我国能源勘探工作的要求。

摘要：为了满足现阶段煤田工作的需要, 进行三维地震勘探法的应用是必要的。三维地震勘探方法广泛应用于地表复杂地区的勘探工作, 这得益于该勘探法的技术优势。文章就三维地震勘探法技术进行分析, 进行其应用现状及其所面临问题进行剖析, 旨在解决地表复杂地区的实践应用问题, 比如检波点的偏移过大问题。通过对地表复杂地区的勘探技术数据采集分析, 解决地表复杂地区的勘探问题, 满足矿产工程的应用需要。

海上煤田三维勘探论文 篇4

1.1 地形及地貌

以宁夏地区韦州韦二勘探区为例, 该区内以风积沙漠地貌为主。区内地形平缓, 地势由南向北逐渐降低。地貌类型主要有缓坡丘陵、洪积扇、风沙地、洪积平原及苦水河、甜水河的河谷平原类型为主。由于受长期沙化的影响, 多被风积沙覆盖, 风积沙呈新月形沙丘, 构成风成地貌。

1.2 地震地质条件

1.2.1 浅层地震地质条件

测区浅层地层为新近系红土和第四系砂砾层、黄土, 第四系砂砾层黄土结构疏松, 孔隙发育, 疏松的干砂及砂砾层对地震波能量吸收衰减极为强烈。大部分地段无潜水位。浅层地震地质条件横向变化较大, 激发层位不易掌握, 这些复杂的浅表层地震地质条件对地震勘探的激发、接收都十分不利, 浅层地震地质条件较差。

1.2.2 中、深层地震地质条件

煤田三维地震勘探的主要煤层顶底板基本上以砂岩、粉砂岩为主, 可采煤层与围岩密度和速度差异较大, 波阻抗界面明显, 能产生可追踪的能量较强的反射波。但区内主要煤层埋深变化较大, 可采和局部可采煤层层数较多, 煤层厚度较薄, 各煤层反射波易产生相互干涉, 形成复合波。因此本区中、深层地震地质条件一般。

2 取得的地质成果

通过本次施工查明了勘探区内可采煤层中发育的落差5m以上、复杂地段8m以上的断层, 对落差3-5m的断点作出解释, 并尽量给予组合, 断层平面位置摆动不大于30m;查明了勘探区内主要可采煤层的露头位置, 平面位置不超过30m;查明了勘探区内主要可采煤层波幅5m以上的褶曲;查明了主要可采煤层的赋存状态, 并编制了煤层底板等高线图, 深度误差小于1.5%;控制新生界厚度变化情况;预测主要可采煤层厚度变化趋势, 圈定可采煤层中可能存在的异常显现。

3 技术难点

通过本次对宁夏韦州二韦井田三维地震勘探野外采集总结了一套行之有效的施工方法。

3.1 该区地表属半沙漠区, 激发、接收条件复杂, 成孔极为困难, 大部分地段无潜水位, 激发层位不易掌握, 选择合理的激发方式、激发层位及检波器的埋置以获取有效波至关重要。

3.2 地表高差变化较大, 低、降速带变化剧烈, 难以建立准确的表层结构模型, 静校正值变化大、不易求准, 导致静校正问题复杂化, 影响同相叠加。

3.3 煤层深、浅变化较大、地层倾角大, 对反射波的散射严重, 空间成像难度加大。区内煤层局部存在缺失显现, 影响有效反射波的品质。

3.4 测区煤层层数多, 层间距较小, 地震波高频受松散层及上部煤层吸收衰减快, 很难提高深层分辨率, 将其可靠的分离开。

4 解决方法

针对以上问题通过点、段实验的分析, 相关技术人员和矿方技术人员做了采集论证工作, 就高分辨率三维地震勘探解决半沙漠区煤层构造形态精度及厚度分辨能力进行理论预测。

4.1 根据地质任务要求, 以理论计算为原则, 在参考前期地震地质资料的基础上采用8线8炮制束状观测系统, 384道接收, 检波点网格20×40m, 单井2㎏TNT高速成型柱状炸药激发, 激发深度14-18m, 组合压电检波器接收, 24次覆盖 (纵向6次, 横向4次) , 428XL数字地震仪记录, 检波点与炮点的定位采用GPS一次定位与地震波初至二次定位相结合。

4.2 由于在该地区地震波高频受松散层及上部煤层吸收衰减快, 很难提高深层分辨率, 将其可靠的分离开;进而采用了428XL数字地震仪记录 (它的优点是动态范围大, 频带宽, 抗干扰能力强, 稳定性好, 强弱信号均能同时记录, 信号采集保真度高) 。

4.3 该区目的层深浅变化较大, 地表松散及砾岩层滤波作用, 目的层反射波高频成分衰减严重。根据检波器频率特性曲线分析, 中频检波器频率特性上低截斜率缓且频带宽, 是接收中高频信号的理想检波器。并采用组合60Hz两并两串压电检波器接收 (采用了挖坑20-30cm深插直插紧并埋置检波器的方法) 来压制随机干扰, 提高信噪比。

4.4 采用CDP10m×10m面元采集, 0.5ms采样, 提高空间采样率, 避免产生空间假频, 以满足勘探目标横向分辨率的要求;采用24次高覆盖叠加, 压制干扰, 提高信噪比。

4.5 本区目的层倾角较大且埋藏较浅, 采用中间发炮观测方法, 能量集中, 成像效果较好。同时还避免了微震和检波器松动引起的野外高频干扰。并做了低速带调查, 为静校正提供可靠的资料。

4.6 钻机打孔后炸药沉到孔底, 药柱直径与孔径相同, 满足耦合条件, 然后密封, 确保了最佳激发能量。

4.7 采用了现场处理机, 初步叠加剖面, 进行现场质量监控, 确保最佳采集参数。

4.8 对后期的资料处理中始终注意对高频信息做保护, 以提高分辨率。重点抓住随机噪声衰减、静校正、速度分析、大倾角三维空间成像偏移四个主要环节, 使断层显示清晰、位置准确。

4.9 利用相干体水平切片和三维可视化技术, 确定断层的平面组合及空间展布。与矿方技术人员密切配合, 共同解释, 达到人机联作解释, 提高解释的精确度与合理性, 利用地震反演技术解释煤层厚度变化、分析地质异常体。

4.1 0 本次施工测量工作也是至关重要的环节, 使用GPS移动卫星定位系统, 提供精确的炮、检点坐标及高程, 对偏移炮、检点及恢复性激发点进行二次准确测量, 并做好记录。按顺序建立数据库, 对离散数据拟合, 并绘出地表模型, 进行钻孔深度校正, 求出精确的时深转换速度, 消除统一基准面与浮动基准面之间的充填时间值, 精确绘制煤层底板标高构造图。

结论

通过对该区的实地施工表明, 形成了一套适于复杂地表条件下煤田勘探与开发的采集及处理流程。体现煤田三维地震采集及处理的技术特点。由于受各种条件限制, 受测区激发和接受条件的限制, 个别区域所采集的资料质量较差, 面波干扰较强, 所解释的断层落差和摆动有可能出现较大偏差, 应进一步进行精细分析与解释。获取高分辨率、高信噪比、高保真度的地震资料, 利用先进的解释软件技术, 是能够完成预定地质任务的。

摘要：在煤田三维地震勘探中, 西北部复杂的地表地形条件, 尤其是在沙漠和基岩出露地区将直接对数据采集质量造成不利影响。在实际施工中根据地区特点针对性地采取措施, 通过试验对比, 选择良好的激发、接收条件, 采取有效的施工措施, 优化采集参数, 获得最佳采集效果;做好每一个处理环节的质量监控, 确保处理成果的质量;优化解释流程, 采用人机联作解释的方法, 不断深化研究, 获得了比较好的勘查效果, 为矿井采区划分提供了准确地质依据。

关键词：复杂地表,三维地震勘探,技术方法

参考文献

[1]徐奭.韦二井田首采区三维地震勘探设计[M].安徽:安徽煤田地质局物探测量队, 2009.

[2]张爱敏.煤矿采区三维勘探技术[M].北京:煤炭工业出版社, 1996.

海上煤田三维勘探论文 篇5

1994年, 我国煤矿采区高分辨三维地震勘探技术在淮南谢桥煤矿取得了巨大的成功;1995年, 阳泉五矿作为我国煤矿采区第一个山区三维地震勘探工程, 开创了复杂地表条件下煤矿采区三维地震勘探的成功先例[1], 此后的20 a间, 煤矿采区三维地震勘探技术在观测系统设计、数据采集、资料处理、资料解释上都有很大的提高, 应用范围分布于华东、华北、东北、中部与西部地区, 先后在安徽、山东、江苏、河南、河北、山西、黑龙江、辽宁、陕西、新疆、内蒙古等多个省区得到推广应用[2]。这些成果为建设高产高效矿井提供了有效的地质保障, 获得了巨大的经济和社会效益, 该技术已经成为煤矿采区构造勘探的主要手段。而在我国西南地区, 虽然部分矿井进行过三维地震勘探, 但结果不能满足高产高效现代化矿井建设的需要, 所以三维地震勘探技术在我国西南地区的煤田勘探中仍处于试验攻关阶段。

1 概况

1.1 勘探区地质概况

该三维地震勘探区内地层自下而上有下二叠统茅口组、上二叠统龙潭组、长兴组、下三叠统夜郎组、茅草铺组以及第四系:

(1) 茅口组为煤系基底, 主要为一套碳酸盐岩沉积, 岩性为灰色厚层状灰岩, 岩溶裂隙发育, 厚度不详。

(2) 龙潭组主要为一套海陆交互相含煤碎屑岩沉积, 为本区含煤地层。以细碎屑岩为主, 夹煤层及灰岩, 含煤20层左右, 含可采煤层4层, 即4、5、9、13煤层, 其中5、9、13煤层全区可采, 属稳定、较稳定煤层;4煤层为大部可采, 属不稳定煤层。4煤层与5煤层的间距在10~17 m之间, 平均11 m;5煤层与9煤层的间距在13~21 m之间, 平均15 m;9煤层与13煤层的间距约为50 m。

(3) 长兴组为一套海相碳酸盐岩沉积, 主要岩性由深灰色燧石灰岩、灰岩组成;夜郎组主要由泥质灰岩、灰岩及粉砂岩、泥质粉砂岩组成。

(4) 茅草铺组下部为灰色中厚层状灰岩, 底部夹浅灰色、灰绿色薄层状泥质灰岩。

(5) 第四系以残积物、堆积物为主, 多为风化产物, 厚度0~11.50 m, 一般5.00 m。

1.2 地震地质条件

勘探区位于云贵高原西北部, 地表标高1 320~1 530 m之间, 局部为悬崖, 植被发育, 村庄、水源地等零星分布。当地的习俗要求在这些区域外100 m的地方才能放震动炮。表层地震地质条件差。

勘探区表层有灰岩出露区、风化岩腐殖土覆盖区、薄层灰岩与薄层黄土交互覆盖区, 检波器布置困难, 成孔条件差, 浅层地震地质条件差。

对比地形图、煤层底板等高线图可以得知, 勘探区平均地层倾角20°, 煤层底板标高在1 200~800 m之间, 最浅埋藏深度约150 m, 最大埋藏深度约600 m, 这给地震勘探观测系统带来了不便。依据以往钻探资料得知, 勘探区煤层与围岩之间存在明显的波阻抗差异, 因而具备产生反射波的条件。深层地震地质条件一般。

总体来说, 勘探区地震地质条件复杂。

2 勘探技术难点

根据已有地质资料分析并结合现场情况, 本勘探区的主要技术难点为:煤层埋藏深度变化大, 需要设计不同的观测系统进行数据采集;成孔难度大, 需要找到适用于本区不同岩性地表尤其在厚层石灰岩出露区的成孔技术;激发条件变化较大, 需要找出适用于本区不同岩性地层尤其在厚层石灰岩出露条件下的激发方法[3];静校正难度大, 解决大比高复杂地形条件下的静校正问题;钻孔稀少, 时深转换难度较大。

3 技术对策

3.1 观测系统设计

依据面元边长、最大炮检距、线距、最大非纵距的理论计算公式, 确定观测系统参数:CDP网格为5 m×10 m、线距不大于57 m、最浅目的层处最大炮检距不大于370 m, 最深目的层处最大炮检距不大于750 m, 最大非纵距不大于400 m。结合现场的情况, 选择了10线10炮制束状观测系统, 观测系统参数为:接收总道数浅部600道、深部1 000道, 道距10 m, 线距40 m, 覆盖次数25次, 最大非纵距350 m, CDP网格为5 m×10 m, 中点激发。

3.2 成孔方法试验

依据现场踏勘的情况, 将勘探区划分为松散层覆盖区、灰岩出露区、灰岩与松散层混合覆盖区3大类, 成孔工具选择洛阳铲、风钻。洛阳铲在松散层覆盖区成孔较合适, 风钻在灰岩出露区较合适, 在灰岩与松散层混合覆盖区应用风钻成孔时, 需要在风钻内加入部分水雾才能保证风钻顺利通过薄层松散物。

3.3 试验工作

在灰岩出露区, 选择3~6 m的井深、用1~2 kg药量进行井深与药量组合试验;在风化岩腐殖土覆盖区, 依据低降速带调查的结果选择井深至降速带内、药量为1.5~2 kg的井深与药量组合试验, 在薄层灰岩与薄层黄土交互覆盖区选择药量1.5~2 kg、井深5 m的单井与双井组合试验。通过试验得出如下结论:在风化岩腐殖土覆盖区, 钻孔深度降速带内部2 m, 用药量2 kg激发时能得到较好的试验记录;在灰岩出露区, 井深大于4 m、药量1~1.5 kg激发时, 能够得到较好的试验记录;在薄层灰岩与薄层黄土交互覆盖区试验单张记录较差。施工中应尽量避免变观。

3.4 资料采集

测量过程中炮点进行加密测量, 保证变观时测量资料的准确性;检波器采用堆放的形式进行接收, 以避免道内存在高差而引起地震道的畸变;按束进行施工, 遇见孤峰、悬崖、小山丘、村庄等障碍物时应以恢复性放炮技术, 遇见大量丢道、炮点不能正常布置的区域, 采用在障碍物附近加密炮点的方法进行数据采集。严格按照试验结论进行施工, 在资料品质变差时, 进行补充性试验。勘探区共完成施工线束13束, 按照《煤炭煤层气地震勘探规范》 (以下简称《规范》) 关于单炮记录的评级标准进行评级, 甲级品占总数的41%, 乙级品占总数的57.7%, 废品占总数的1.3%, 成品合格率为98.7%, 满足《规范》中的相关要求。

3.5 资料处理

由于山区地形复杂, 基岩出露较多, 松散层较薄且成分复杂, 很难准确取得低速带及降速带的厚度与速度, 常规的人工一次静较正满足不了反射波的同相叠加。经过多种静校正方法的对比, 本区最终采用分频静校正的方法。

分频静校正技术是将常规静校正后的地震记录, 利用小波分解或频域滤波的方法分解成不同频带成分, 不同频率成分对静校正的精度要求不同, 低频成分视波找较大, 因此可以求取较大的剩余静校正量, 解决周波跳跃问题;而高频成分对静校正的精度要求较高, 可以对静校正量进行微调, 因此可以采用叠代的方法逐步提高剩余静校正量的精度。

3.6 煤层底板等高线的制作方法

第一步, 通过层位解释的t0值, 用计算机的解释软件自动生成各煤层的等t0图件;第二步, 根据钻孔资料、巷道揭露资料、资料处理提供的速度文件生成各煤层的平均速度平面图;第三步, 求取各煤层的相对埋深;第四步, 求取各煤层底板标高。

煤层底板标高的计算:

式中:H煤为煤层底板标高, m;H0为资料处理过程中的基准面标高, m;H为各煤层相对埋深, m;V为各煤层的平均速度, m/s。

从以上步骤看, 底板标高的精度取决于煤层平均速度的精度。对于钻孔资料、巷道资料较丰富且均匀分布的区域来说, 平均速度的精度一般较高;但对于钻孔资料、巷道揭露资料较少的区域, 其精度会大幅度降低, 最终影响煤层底板标高的精度, 本勘探区就属于此种情况, 所以需要寻找高精度的平均速度求取方法。资料处理过程中速度分析的精度较高, 它可以提供丰富的叠加速度, 可以应用叠加速度、层速度、平均速度之间的关系, 将资料处理的各点叠加速度最终转换为平均速度。但这个平均速度与钻孔求取的平均速度会存在一定的差异, 需要将叠加速度转换得到的平均速度进行校正, 最终采用校正后的平均速度生成平均速度平面图, 最终得到各目的煤层的底板等高线图。

4 地质效果

4.1 处理成果评价

勘探区覆盖次数基本均匀, 浅层目的层反射波连续性较好、信噪比较高、断点清晰, 如图1所示。受上分煤层的影响, 深层目的层反射波连续性一般, 按照《规范》中时间剖面的评级标准, 勘探区内的I类剖面与II类剖面之和占总评级剖面长度的86.38%, 满足《规范》不低于80%的要求。

4.2 地质成果

查明了4、5、9、13煤层的底板起伏形态;解释出1条落差大于50 m的断层, 3条落差大于20 m的断层, 7条落差大于10 m的断层, 10条落差大于5 m的断层, 4条落差小于5 m的断层;全区共解释孤立断点11个;没有发现直径大于20 m的陷落柱和无煤带。

4.3 验证情况

报告提交3 a后, 收集了矿方的采掘资料, 总体验证情况如下: (1) 煤层底板标高相对误差最大为3% (离最近钻孔的距离为800 m) , 煤层底板标高相对误差最小为0.8%。 (2) 巷道揭露了落差大于10 m的断层3条, 落差大于5 m的断层4条, 落差小于5 m的断层8条。 (3) 其中揭露的2条落差大于10 m的断层与地震资料解释的落差大于10 m的断层基本一致, 揭露的另1条落差大于10 m的断层与地震资料解释的落差小于5 m的断层位置偏差20 m。 (4) 揭露的2条落差大于5 m的断层与地震资料解释的落差大于5 m的断层基本一致, 1条与地震资料解释的落差大于20 m的断层位置、产状基本一致, 另1条落差大于5 m的断层地震资料没有解释。揭露的3条落差小于5 m的断层在地震时间剖面上解释为孤立断点, 另外5条落差小于5 m的断层地震资料没有解释;另有1条地震资料解释的落差大于5 m断层、2条落差小于5 m的断层没有揭露。

综合来看, 煤层底板标高误差相对较小, 落差10 m以上、5 m以上、5 m以下断层的准确率分别为66%、50%和20%。

4.4 提高勘探精度的设想

目前, 相对于中东部地区而言, 石灰岩出露区的勘探精度较低, 不能完全满足高产高效矿井安全生产的需要。提高此类区域的勘探精度可能需要采取如下技术措施:首先应尽量选择在冬季施工、选择深孔大药量激发, 这样可以避免很多干扰, 提高野外资料的品质;其次, 加大地震资料的有效覆盖次数, 提高地震资料的信噪比, 施工过程中应尽量避免变观施工;最后, 采用先进的叠前深度偏移进行资料处理、高精度的静校正与速度分析技术。

5 结论

从目前的实际应用效果看, 石灰岩出露区的煤田三维地震勘探精度不能完全满足煤矿安全高效生产的需要, 但地震资料解释的煤层底板起伏形态、落差大于10 m的断层勘探精度相对较高。如果加大野外工作的投入, 应用先进的叠前深度偏移技术, 三维地震勘探技术可以成为石灰岩出露区煤矿采区构造勘探的主要手段。

参考文献

[1]武喜尊.煤矿采区三维地震勘探技术[J].物探与化探, 2004, 28 (1) :16-19.

[2]王言剑.采区三维地震勘探的实践与认识[J].安徽理工大学学报:自然科学版, 2007, 27 (增刊) :84-87.

海上煤田三维勘探论文 篇6

我国煤炭资源赋存规律和开采地质条件相对复杂, 勘查难度较大。近年来, 煤炭三维地震勘探技术得到了迅速发展, 大幅提高了勘查精度, 在勘探能力进一步增强, 为煤炭工业安全持续发展提供了地质技术保证。

1 地震地质条件及施工方法

1.1 地震地质条件

表、浅层地震地质条件:地表为村庄, 房屋、高压线、果园密集, 地震地质条件非常差。深层地震地质条件:煤层与围岩密度和速度差异大, 是产生地震反射波的良好条件。可以连续追踪对比有效反射波有:T0波:产生于第四系底界面的反射波;T1波:泥灰岩界面反射波;T2波:煤2底界面反射波;T4波:煤4底界面反射波。

1.2 技术难点及技术对策

野外资料采集是地震勘探的基础, 只有得到较高信噪比、分辨率、保真度的原始资料, 才能保证地质任务的完成。由于村庄较大, 房屋、高压线、果园密集, 村庄内激发成孔较为困难。采用措施是:三维地震设计在实地测量基础上布置检波点和炮点具体位置, 优化方案后实施施工。村庄内部检波线沿小巷通过, 通过加长线使检波点达到所在位置, 检波点和炮点GPS实测记录, 作为资料处理的原始资料, 水泥路面用石膏固定检波器。

1.3 野外工作方法

试验工作:正式生产前进行点试验, 以选取最佳激发、接收参数;井深试验有:10m、12m、14m、16m 18m、20m、22m;药量试验有:0.25、0.3、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5Kg。

观测系统参数:采用16线4炮束状观测系统;接收道数:浅部为36×16=576道接收, 深部为48×16=768道接收;叠加次数:24次 (纵向6次, 横向4次) ;CDP网格:10m×10m;记录长度:1.5s;检波器:60Hz;震源:单井激发TNT高速成型炸药。

2 资料处理和资料解释

2.1 资料处理

本次资料处理是使用美国pc-clus-ter机群, 利用法国cgg公司处理软件。根据地质任务对地震地质资料进行分析, 处理以提高煤2底界面反射波T2为重点, 同时提高T1、T4分辨率, 提高保真度, 解决小断层, 保证准确性。分别获得叠前偏移、水平叠加、叠加偏移三个数据体。对叠前偏移数据体按照《煤炭煤层气地震勘探规范》标准, 以40m×40m的网格间距, 对三维地震剖面进行质量评级, 剖面总长度52.5㏎, 其中Ⅰ类剖面长度41.2㏎, 占78.5%, Ⅱ类剖面长度11.2㏎, 占21.5%, 符合规范要求。原始资料质量较高, 处理流程、参数合理, 所获时间剖面质量高。主要标准波的波组关系明确, 能量强, 信噪比高, 连续性好, 对构造特征反映清晰。经评价Ⅰ+Ⅱ类时间剖面占100%, 无Ⅲ类剖面, 为地震资料解释工作奠定了良好的基础。

2.2 资料解释

资料解释在sun uitra 60工作站利用geo quest公司的ies∕iesx交互地震地质资料解释系统, 使用处理得到的数据体进行的, 反映了地质体在时间域~空间域上的变化, 输出水平时间切片和垂直时间剖面等, 使用的是叠前偏移未插值数据体进行基础构造方案, 然后在插值的叠前偏移数据体中进行细致解释。成果图件使用cps-3地质绘图系统自动实现。

3 建筑物下三维地震勘探地质成果

本次地震勘探查明了煤系地层的起伏形态, 对断层的展布和分布规律作了细致的研究, 结合钻孔资料查明了落差≥5m的断层, 并对落差<5m的断点进行了解释;查明了泥灰岩的底界形态, 绘制了煤1、煤2、煤4底板等高线图, 并对煤1、煤2、煤4厚度变化趋势做了一定分析, 解释了第四系厚度变化, 圈出了采空区范围。

第四系厚度变化:煤系地层埋深约250m~550m, 而第四系厚度仅30~60m, 其底界面反射波时间剖面上很难得到, 是利用地震资料 (初至折射法) 结合钻孔资料得到, 厚度比较稳30m~60m, 基本在35m~50m之间。

泥灰岩底界的构造形态:泥灰岩走向近东西, 倾向南的单斜, 由F12、F19、DF1三个断层切割, 地层倾角7~15°, 中部F19断层附近较平缓。最深部位于采区南部, 标高-460m, 最浅部位于采区北部, 标高为-245m。

煤系地层的构造形态:煤系地层整体形态, 为一走向近东西, 倾向南的单斜, 受大断层影响, 局部有小的波状起伏, 地层倾角7~15°。煤层埋藏深度:煤1在断层DF1和断层F19之间, 走向近东西, 倾向南, F19以北走向变为南东东, 倾角变大。最深部位于采区东南部, 标高-510m, 浅部位于采区F12断层附近, 标高-290m。煤2最深部位于采区南部, 标高-530米, 浅部位于采区F12断层附近, 标高-305米。煤4最深部位于采区东南部, 标高-650米, 最浅部位于采区F12断层附近, 标高-400米。

断层控制:共解释组合断层60条, 均为正断层, 按可靠程度分类, 可靠断层52条, 较可靠断层8条。按落差大小分类:落差≥50m 2条;50m>落差≥20m 3条;20>落差≥10m 6条;10m>落差≥5m 16条;落差<5m33条。断层特点:小断层较发育, 断层走向主要为北北东向和近东西向, 断层倾角在纵向和横向上变化比较大, 同一条断层在各煤层上落差变化大, 小断层表现为上断下不断或下断上不断、落差上大下小或下大上小等现象, 分布格局符合区域构造规律。

煤层厚度变化趋势:煤1厚度变化范围0.6m~1.3m, 平均厚度为1.0m左右, 只有在3-38孔及3-25孔处煤层较薄, 厚度为0.7m。煤2为主要可采煤层, 煤层厚且稳定, 变化范围是2.3~3.84m, 平均厚度3.1m。区内百分之九十以上煤厚均在3m以上。煤4为主要可采煤层, 煤层厚且较稳定。厚度变化是4.0~7.33m, 平均厚度5.77m。

采空区:煤层回采完毕后, 覆岩失去支撑, 顶板岩层冒落, 依次形成冒落带、断裂带、裂隙带和弯曲下沉移动带, 地面也随之下沉, 出现盆地状凹陷。解释圈出五块采空区, 分布于测区的四周。

3 结论

本次三维地震勘探从设计、采集、处理、解释各环节都取得了优良的结果:

(1) 本次建下三维地震勘探设计目的明确, 采用16线4炮观测系统, 道距20m, 线距20m, 井深药量为村庄外井深1×m、药量××××g, 村庄内井深2×m, 药量×××g。能放炮尽量放炮, 采集方法及采集参数正确, 技术措施得当。

(2) 处理中针对煤层进行了目标处理, 努力提高分辨率, 尽可能不用修饰性的模块, 使地震波反映的地质现象更加清楚。处理成果丰富, 处理出三套数据体:叠前偏移数据体、水平叠加数据体、叠加偏移数据体。解释中应用三维可视化技术及方差体技术进行地震资料的解释, 提高了解释成果可靠性。

(3) 查明了区内泥灰岩、煤1、煤2、煤4落差≥5m的断层, 解释了部分落差3~5m的断层。全区共解释断层60条。查明了勘探区内泥灰岩、煤1、煤2、煤4的埋藏深度, 绘制了泥灰岩、煤1、煤2、煤4的底板等高线图。分析解释了目的层煤1、煤2、煤4的厚度变化趋势, 对勘探区内构造规律进行了阐述, 圈定了采空区边界。

(4) 总结了建筑物下三维地震勘探施工经验, 积累了建筑物下三维地震勘探施工可行办法, 对建筑物下三维地震勘探施工推广奠定理论基础, 为复杂地表环境三维地震勘探施工推广闯出了新路。

参考文献