三维地震资料预测瓦斯富集区的应用

目前的地震勘探工作还处在构造勘探阶段,地震勘探取得的地质信息中仅解释了其中的快纵波的反射波场特征,而慢纵波的能量信息没能利用。基于双相介质理论的地震资料处理与反演技术,采用数字滤波的方法提取地震波能量信息,找到了地震波能量信息与煤层瓦斯之间的内在联系,取得能够反映瓦斯富集区的能量信息结果图,经实际应用对比效果明显。利用现有的三维地震勘探资料作进一步的反演处理为煤矿提供瓦斯富集区研究具有应用价值。     

煤层瓦斯富集区时频域低频阴影检测

为了研究地震波在含气地层传播过程中地震波能量衰减、波形变化、横向连续性的变化等特征,实现三维地震资料瞬时谱分解,检测瓦斯富集区的低频阴影特征,在已有煤矿实际地质资料分析基础上,构建了具有代表性的煤层瓦斯富集区地质模型。通过黏弹性地震波动方程正演数值模拟获得了模拟地震记录剖面,并借助于S变换实施了地震剖面时频分析,获得了不同频率成分的处理结果。对比分析结果表明:横向上,煤层瓦斯富集区较原生煤反射振幅更强,且煤层底面反射同相轴整体下拉,瞬时频率降低,具有低Q值的瓦斯富集区地震波高频能量衰减严重,低频成分衰减慢,低频(30 Hz)瞬时剖面中对应瓦斯富集区下方表现为强能量团,当频率增加到60 Hz及以上,瓦斯富集区能量明显低于低频瞬时剖面中对应位置的能量,呈现出明显的"低频阴影"现象。选取核桃峪矿区实测三维地震资料实施时频分析处理,并重点针对8号煤层的地震反射特征和时频谱属性进行对比分析,结果表明煤层瓦斯富集区具有与正演模拟结果完全一致的"低频阴影"特征。利用"低频阴影"不仅能预测煤层瓦斯富集区,而且可以刻画富集区的边界和空间展布,减小三维地震勘探资料预测煤层瓦斯富集区的多解性;经后期实际钻采结果验证,结果吻合较好,证明了利用"低频阴影"检测瓦斯富集区的可行性。     

地震波场最大能量扫描法预测煤层瓦斯的应用研究

煤储层是典型的流固耦合渗流模型的双相介质。固体颗粒与孔隙中流体之间存在相对位移,导致双相介质中地震波能量再分配发生变化。尝试研究了采用三角滤波提取特定频率的地震波属性,再以地震波场最大能量扫描法分别求取给定的低、高频范围内地震波能量的最大值以达到由地震资料直接圈定出瓦斯富集区的目的。实际资料测试结果表明,以双相介质理论为基础,能够相应提高地震资料处理与反演结果的精度与可靠性。     

VSP资料Q值提取与补偿处理

垂直地震剖面(VSP)法能深入了解地震波传播特性,被认为是提供地震波衰减信息的重要来源。在建立VSP地震资料Q值提取与补偿处理流程的基础上,利用VSP下行初至波,采用谱比法提取地层品质因子Q值,并分别对VSP资料上、下行波进行Q值补偿。实际资料处理表明,该处理方法能有效压缩地震子波,拓宽频带,提高分辨率,同时能校正由于吸收效应所引起的波形畸变,改善同相轴的连续性,识别上行波中的薄层信息,增强弱反射波的能量。     

煤层气抽采地面压裂与井下钻孔衔接时空关系研究

基于晋城矿区所采用“三区”联动抽采模式,结合生产区地面压裂作业与井下钻孔抽采在时间和空间上衔接相对紧密交叉影响大的特点,提出了生产区地面压裂与井下钻孔抽采两种时间衔接模式,即“压裂前后布置井下抽采钻孔”和“井下钻孔滞后地面压裂布置”。通过微地震法和井下钻孔揭露法研究,得出煤层中的裂缝主要为北东向开度较小的水平裂缝,裂缝长158~203 m。根据裂缝展布规律,设计了2种模式的压裂考察方案,通过工程实践,初步确定了地面压裂作业与井下抽采钻孔合理的时间衔接关系,在地面压裂前后布置钻孔抽采,对目标煤层的增透、减小煤层瓦斯异常涌出和煤与瓦斯突出危险性等方面效果明显,井下钻孔滞后地面压裂3个月以内施工,联合抽采效果显著。     

东大煤矿3~#煤层瓦斯赋存规律研究

煤层埋藏深度、围岩性质、地质构造是决定煤层瓦斯含量的主要因素,通过统计分析东大矿井地勘钻孔实测的瓦斯含量值和瓦斯地质条件,结合相邻矿井地面钻孔和井下实测瓦斯含量的修正系数,确定矿井原煤瓦斯含量以及埋深与原煤瓦斯含量的关系,并分析了地质构造和围岩对瓦斯含量的影响,为今后矿井开拓揭煤和瓦斯治理提供了依据。     

煤矿井下瓦斯定向抽采钻孔技术研究

钻孔抽采煤矿井下瓦斯,是我国煤矿业高效治理、预防瓦斯灾害的重要措施。为深入探讨井下瓦斯定向抽采钻孔技术在提高煤矿安全性中的关键作用,笔者以概述井下瓦斯预抽技术为出发点,分析了扇形布孔、倾向布孔、常规钻孔布孔的具体内容,并在此基础上,全面介绍了井下瓦斯定向抽采钻孔技术,诸如顺层瓦斯钻孔布置技术、井下瓦斯穿层抽采技术与井下瓦斯钻孔施工技术,以及定向钻进系统的主要内容。     

煤层气井地面压裂和井下长钻孔联合抽采技术研究

晋城矿区煤层含气量高、渗透率低,单一的地面或井下抽采效果不理想,为使煤矿安全开采,须结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的瓦斯预抽技术,使煤层渗透性得到成倍提高。采用微地震法及电位法等人工裂缝监测技术,对试验井压裂的裂缝形态和有效半径进行了评价,以试验区百米钻孔瓦斯流量、瓦斯浓度等相关参数作为考察对象,分析研究了地面压裂与井下长钻孔施工的时空衔接关系。研究结果表明:试验区地面井压裂影响范围呈椭圆区间,长半轴为120～150 m,短半轴为50～80 m,裂缝形态以水平裂缝为主;压裂影响区内百米钻孔瓦斯流量是压裂区外的1.33～17.50倍,瓦斯体积分数平均提高了35%;地面压裂与井下抽采衔接越紧密抽采效果越好,地面压裂施工后优先施工稳定性较好的煤层顶板钻孔,待压裂裂缝与煤体达到新的动态平衡后再施工顺煤层钻孔;综合考虑抽采效果及井下安全,压裂井井底与已掘巷道、已施工钻孔距离150～200 m为宜。     

爆破地震效应激发煤与瓦斯突出的监测分析

以某突出矿井1261采煤工作面爆破为例,测试了该工作面前方卸压区和应力集中区的爆破振动速度和爆破振动频率;通过对现场测试数据的回归分析,得出了振动速度、爆破药量及地震波传播距离三者间的关系;采用“db7”小波法分析了爆破振动频谱、能量分布及爆破地震效应对煤与瓦斯突出的激发影响。监测表明：工作面前方卸压区和应力集中区爆破地震效应较小,不能直接破坏该区煤体,但该区煤体获取爆破振动能量后,工作面瓦斯突出危险性将增大。根据煤与瓦斯突出能量方程和工作面条件,调整爆破方案,可以降低爆破地震效应对采掘工作面煤与瓦斯突出的激发程度。     

煤层瓦斯压力的快速测算

经过理论分析和现场测定，得出煤层原始瓦斯压力与钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯涌出衰减系数之间的函数关系，从而通过井下测定钻孔瓦斯涌出初速度及其衰减系数等参数，求算瓦斯压力，达到快速测压的目的。