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高瓦斯矿井三维地震勘探技术应用研究

陈强  
【摘要】:我国高瓦斯矿井众多,影响瓦斯富集和突出危险区分布的主控因素不一。开展基于特定主控因素,面向瓦斯富集性预测的地震技术研究是煤田地震勘探面临的新课题。 鉴于目前高瓦斯矿井采区三维地震勘探中普遍存在的采集、处理和解释方法的盲目性和技术应用水平低等问题,本文依托山西阳煤集团“地震反演技术预测煤矿瓦斯富集区的研究与应用”项目,针对上述问题进行了系统性应用研究。从影响石港矿井瓦斯富集区分布的主控因素(挠曲构造)出发,采用三维正演模拟方法计算分析了适合研究区实际条件的三维地震观测类型;通过叠前和叠后偏移方法处理成果的对比讨论,明确了叠前处理的技术优势和必要性;应用叠前弹性阻抗反演技术和频谱分解等地震新技术预测了目标煤层瓦斯富集和突出危险区的分布范围。主要研究结论如下: 1、分析和研究了石港矿井构造演化历史、煤系地层的沉积环境以及煤储层的厚度、煤级、煤体结构、含气性等影响瓦斯富集的众多地质因素,获得了挠曲构造带是影响本区瓦斯富集性的主控因素这一明确结论。 2、建立了研究区复杂地表和挠曲实际赋存形态的三维模型,利用常速度梯度三维射线追踪法,模拟了与瓦斯富集性密切相关的煤层反射波高频能量在不同采集方向的宽窄方位观测系统下,多种CRP面元属性的变化特征,明确提出了宽方位观测的必要性。 3、对比分析了叠前和叠后时间偏移两种方法的实际处理效果和解释成果,认为叠前时间偏移能够有效提高挠曲构造的定性、定量解释水平以及陷落柱等影响瓦斯局部富集区分布的小规模构造和地质异常体的识别率。 4、首次提出并利用最大正、负曲率属性研究了挠曲构造带的展布和变形特点,并综合电阻率拟声波特征参数反演方法获得的构造软煤预测成果,确定挠曲构造基本控制了研究区构造煤的发育程度和范围。 5、首次将三维叠前弹性阻抗(EI)反演技术应用于高瓦斯矿井区域性瓦斯富集范围预测。认为本区纵横波速度比与瓦斯含量呈显著负线性相关;预测结果整体上符合瓦斯实测值变化趋势,并与构造煤和挠曲构造的分布范围具有良好的对应关系。在煤田声波测井资料缺乏的情况下,本次研究采用的两个角度的弹性阻抗反演方法是一次有益的尝试。 6、首次采用小波变换的谱分解技术,研究了突出危险煤体高频反射能量相对强衰减响应特征,半定量地分析和圈定了研究区煤与瓦斯突出危险区范围。预测成果基本符合瓦斯地质规律,具有一定的指导意义。


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