地震探测瓦斯富集区的定量分析研究

基于双相介质理论,对地震资料采用最大能量扫描法提取出地震波能量信息,得到能够反映流体信息的能量分布图。根据钻孔瓦斯检测值和井下煤样瓦斯检测值与三维地震资料预测的能量值的对比分析找出其相应的关系,定量分析瓦斯富集区的地震波能量值与瓦斯值的关系,为矿方进行地面瓦斯预抽布置钻孔和井下预防瓦斯突出提供地质依据。     

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。     

三维地震勘探技术预测瓦斯的研究成果

就当今地震学和地球物理学理论与应用研究的前沿和难题--地下流体即双相介质理论,研究了煤田地震资料上的地震波场特征,模拟并编制了相应软件对地震资料进行了再处理,有效地解释出了瓦斯富集区,预测结果与已开采的资料数据基本吻合.     

煤储层双相各向同性地震波场模拟

基于二维-二分量弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟,对单相介质原生煤、单相介质构造煤和双相介质的构造煤二维层状模型进行了弹性波场数值模拟,并利用了属性技术对模拟的共炮点记录进行了分析。结果表明:瓦斯突出煤体与煤层气富集煤体跟原生煤存在着明显的差异。当地下煤层中含有瓦斯时,其地震波场特征相对于不含瓦斯时存在明显变化,含瓦斯双相介质对地震波的有效平均频率和相对振幅,特别是积分振幅与时差之积地震属性的影响很大。可以利用地震属性技术研究瓦斯突出煤体与煤层气的富集煤体。     

基于双相介质理论的煤层甲烷预测技术

基于双相介质理论研究了双相各向同性介质中的纵波方程，并对煤层甲烷进行地震波动方程的数值模拟．正演得到的叠后记录双相介质的反射波振幅明显弱于单相介质，表现出低频共振、高频衰减及固相位移与流相位移为反相的特性．与地震资料和实际开采资料对比吻合较好．     

双相介质中流体黏滞性对地震波场响应特征研究

为了研究黏滞性对双相介质地震波场的影响,利用地震波在有黏滞性和无黏滞性的介质中传播特性,采用数值模拟的方法研究黏滞性对双相介质中波场的影响特征,证明了当黏滞性很小时,双相介质地震波场中的慢P波快速衰减而变为静态模式出现在震源位置,而快P波和横波几乎没有影响。     

三维粘弹性介质地震波场数值模拟技术研究

为了适应油气田勘探的发展需求,提高勘探精度,地震勘探由二维向三维发展。传统的地震波数值模拟一般假设地层介质是均匀、完全弹性的,但在实际情况中,由于介质是非完全弹性、各向异性、物性参数可连续变化的,因此地震波的能量在传播过程中是逐渐衰减的。在非均匀介质情况下进行地震波的数值模拟,可以更真实地反映地震波的传播和能量变化规律。推导出三维交错网格高阶有限差分算法,求取优化差分算子,实现三维粘弹性波数值模拟,获得地震记录,并分析其波场特征和能量变化情况。     

地震波在介质中传播规律的正演模拟研究

地下岩石广泛存在着地震各向异性,包括地震波速度随传播方向发生变化、横波发生分裂等。各项研究表明各向异性介质理论是解释含裂隙的介质性质、认识薄沉积储层的重要手段之一,对矿产勘探、油气田开发具有一定的推动作用,因此研究弹性介质中的地震波传播各向异性具有重要的意义。各向同性介质是各向异性介质的理想近似,在本次研究中,建立各向同性介质与各向异性介质2种正演模型,分别设计地面地震和井间地震2种观测系统,对比并分析地震波在介质中的传播规律。     

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。     

基于双相介质油气检测方法在塔东GC地区的应用

针对塔东GC地区Y3段白云岩储层非均质性强的特点,在双相介质理论的基础之上,利用油气藏典型的双相介质特性,以及地震波经过储集层时"低频共振、高频衰减"的动力学特征来预测GC地区Y3段含气有利区的分布范围。该技术对给定时窗内的数据进行频谱分析,根据频谱特征确定低频和高频敏感段,认为敏感段内的能量变化与油气富集程度有关,并且将低频段与高频段能量的比值作为油气富集程度的指示标志,高值区即是可能的油气富集区。利用此方法预测GC地区Y3段的含气有利区,对井符合率达到80%以上,提高了GC地区Y3段的气藏预测精度。     

地震波在巷道弹塑性围岩中传播规律的数值模拟研究

基于有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了地震波在具有初始应力情况下的巷道弹塑性围岩介质中的传播过程,分析了该条件下地震波在巷道周边的传播衰减规律。研究结果表明：随着传播距离的增加,地震波传播呈负指数函数关系衰减;地震波加速度幅值在近源场衰减速度快,远源场衰减减缓;当巷道正前方发生挠动时,随着离巷帮的距离越远,地震波加速度幅值越小;巷道围岩的弹、塑性应力状态也是影响地震波传播过程的一个重要因素,在弹塑性围岩介质中传播时,地震波能量的损耗主要是由于波形的几何扩展和介质的塑性变形引起的。     

爆破地震波特性研究

结合现场爆破震动信号,从爆破地震波的传播形式、传播方式、波的特征、波的衰减吸收及传播介质的力学模型等方面分析了爆破地震波特性。结果表明：爆破地震波是一种与自然地震波相似但又相区别的非常复杂的随机过程,它是不同幅值、不同频率与不同相位的各种波型叠加而成的复合波。爆破地震波在传播过程中会发生多次反射、折射、绕射、衍射、波型转换甚至波导、层间波等复杂现象,传播过程中波的有关参数和时频特征常与爆源条件、传播介质的物理性质、场地特征及地形等因素紧密相关。地震波在发生几何衰减的同时,还因粘弹性介质的内摩擦和热传导导致能量耗散,使得波能不断衰减。     

Kirchhoff深度偏移在隧道超前预报反射波提取中的应用

地震波法隧道超前预报受其施工条件的限制,具有调查对象与测线近似垂直的施工特点,构建该种条件下的偏移成像方法对于准确预报隧道开挖面前方的不良地质体是十分重要的.为了充分利用地震波场信息,采用三分量传感器进行地震波法隧道超前探测的地震数据采集,经过滤波、能量补偿、波场分离等处理步骤后,利用Kirchhoff积分深度偏移技术对P、SH、SV三个分量的地震数据进行计算成像,对隧道开挖面前方的地质构造等反射目标体在空间域成像,从而达到超前预报的目的.通过模型分析及工程实验表明,Kirchhoff深度偏移技术在隧道超前预报数据中效果明显,对不良地质定位准确,取得了较好的应用效果.     

薄煤层中垂直裂缝地震响应特征模拟分析

通过定义一个简单的薄煤层模型,在不断增加煤层中垂直裂缝数量的条件下,利用基于分裂节点的有限元数值方法模拟了含有不同条数裂隙煤层的地震反射波场;通过与不含裂缝、各向同性薄煤层反射的多波波场对比分析发现:裂缝的存在会对煤层的反射产生影响,但裂缝密度低时影响微弱,裂缝密度增加到一定程度后会出现类似调谐作用的反射能量干涉加强;裂缝密度进一步升高,对煤层反射的影响主要反映在高频成分的增加,对振幅影响较弱,说明煤层的反射强度主要受薄层的干涉作用影响较大;从理论地震波场分析的角度证明了薄煤层含裂缝的不可忽视性及反演的可能性。     

掘进煤巷采空区Rayleigh型槽波超前探测三维数值模拟研究

不明采空区的存在诱发了多种矿山地质灾害，给煤矿安全生产和生命财产安全带来重大隐患。为了研究煤巷迎头前方存在采空区的条件下槽波地震波场的传播规律，建立了“岩-煤-岩”三层含采空区地质模型并进行了地震超前探测波场数值模拟，分别对三维地震波场快照和三分量合成地震记录进行分析研究。研究结果表明：在对巷道前方采空区进行地震超前探测时，Rayleigh型槽波可以作为识别巷道迎头前方采空区的有效波|反射Rayleigh型槽波在X、Z分量上信号特征明显、干扰小、能量强、易于识别|Y分量信号可以接收到直达Love型槽波。最终，提出利用Rayleigh型槽波对采空区进行超前探测。     

煤岩中弹性应力波的传递及监测方法

基于煤岩体中弹性能的表征分析及能量传递原理,提出煤岩中弹性波的传递模型,利用弹性波的传递方程,分析了波的传播及引起的煤岩介质、能量的各种物理变化,如微震、地音、孔裂隙发育等变化机理.在冲击地压监测原理分析的基础上,探讨了三角形网法的原理及检测思想.     

改进离散S变换算法及其在槽波信号提取中的应用研究

采用调整离散频率域高斯窗函数离散变量取值的方法对传统离散S变换算法进行改进。通过对比分析传统和改进两种离散S变换算法的槽波地震数据时频谱,验证了改进离散S变换算法保持了离散频率域高斯窗函数的对称性,实现了负频率时频谱不再失真并与正频率时频谱对称的效果。对比分析数值模拟槽波地震数据和实测槽波地震数据的两种离散S变换槽波信号提取的应用效果,表明相对于传统离散S变换,改进离散S变换时频谱中槽波信号在时频域的分布与原槽波信号在时频域的实际分布较为一致,对改进离散S变换时频谱进行槽波信号时频域滤波和反S变换可以实现对槽波信号的保幅提取。     

地震反射波属性在煤层厚度预测中的应用研究

在煤炭资源勘探中,对煤层厚度的预测有着重要的意义。介绍了应用地震属性技术预测煤层厚度变化的方法。基于陇东某矿区8号煤层的地震资料,提取地震属性数据;通过对地震属性的分析,优选出最大振幅、均方根振幅、平均能量、中值振幅4种地震属性作为煤层厚度预测模型基本参数,构建地震反射波属性多元回归分析和神经网络模型,对模型进行误差分析和实际结果对比分析,取得了较好的应用效果。