关键词:三维地震;偏移处理;导水构造;地震识别
目前常规三维地震解释存在两个主要问题,一是地震与实际钻探成果偏差较大,且由于异常导水构造及其周边地层构造复杂,横向速度变化大,导致地震成像质量不高;二是因构造破碎伴生混叠,地震响应特征相似,单一方法识别存在多解性,导致地震反射异常的性质难以落实,异常导水构造识别可靠性有待提高。
1 地震资料精细处理和解释技术简介
张集矿目前大力开采A组煤,为解决灰岩地层异常导水构造识别问题,张集煤矿以现有三维地震采集资料和钻探资料为基础,研究基于地震资料精细处理和解释的有效识别灰岩地层异常导水构造的方法及流程,提高识别的准确性,划分异常导水构造影响带,对其充水情况进行判别。
精细三维地震通过叠前深度偏移处理技术改善地下岩层成像质量,缩小地震与实际钻探成果偏差,同时通过多属性(相干、曲率、倾角、相位、纹理等)分析技术提高异常导水构造地震识别的可靠性,并成功应用于张集煤矿以下几处灰岩地层异常导水构造的判别。
2 应用实例
2.1 1613A工作面隐伏导水通道
2018年4月,西三1煤采区-600m一灰疏水巷定向长钻孔11#孔沿1煤底板C33下灰岩施工,于孔深330m处出水,至344m停钻。钻孔初始水量约3m3/h。钻杆全部起拔完毕后稳定水量220m3/h,水温40.5°,关孔后稳定水压5.9MPa。出水水源经常规水质化验为奥灰水。
对原三维地震数据体进行二次解释,发现:沿11#定向孔轨迹及其延长线地震偏移剖面(左:叠前时间偏移、右:叠前深度偏移),如图1所示。
图1 三维地震数据体二次解释
上图左侧的叠前时间偏移剖面上,11#定向孔出水点下方区域(图中虚线椭圆)呈现微弱的挠曲、振幅减弱特征,与周围背景差异较小,容易被忽视。而在右侧的叠前深度偏移剖面上,同样的位置呈现明显的同相轴下凹特征,通过敏感地震属性检测,容易被识别。
图2 沿11#定向孔轨迹及其延长线地震多属性分析剖面及其原始地震剖面
如图2所示,对叠前深度偏移剖面进行敏感地震属性检测,出水点下方区域呈现属性异常,从左至右依次呈现最大负曲率、最大倾角、最小相干异常,反映地层连续性较差,可能赋存地质异常体。
图3 11#定向孔附近区域太灰底界地震多属性沿层切片
如图3所示,对地震多属性检测结果提取太灰底界沿层切片可见,出水点北部紧邻一椭圆形最大负曲率属性异常区(左),最小相干属性低值异常呈现“X”条带状交切(右),疑似共轭剪切断层。据此推断,该异常体疑似断层破碎带,不排除在断层交切点附近存在局部地层陷落。
通过相干、曲率、倾角、相位、纹理等多属性联合解释,在张集煤矿1613A工作面底板异常导水通道的分析中发挥了积极的作用,证明了该技术对于提高异常导水构造识别和预测精度的可行性和有效性;相位和纹理属性联合分析技术,拓宽了多属性分析的方法和手段,有助于深入挖掘现有地震数据信息,增加异常导水构造分析和判别的依据,是一种创新性应用。
2.2 西三陷落柱影响带识别
2004年7月,安徽省物测队在西三采区三维地震勘探中发现了西三疑似陷落柱,位于西三采区西北角、F22断层东侧240m处。2008年10月~2009年10月由地质勘探工程处、中国矿业大学、华北科技学院和中南大学等单位共同实施完成了西三疑似陷落柱探查工程。西三采区岩溶陷落柱顶界发育至C311灰,基底为寒灰,未发育至煤系地层,在寒灰中长轴长169m,短轴长124m。
通过叠前深度偏移处理技术改善地下岩层成像质量,深度域剖面煤层同相轴形态与地质剖面基本一致,连续性好,波组特征清晰,反映的地质信息丰富,成像质量明显提高,如图4和图5对比:
在2019年上半年西三1煤下采区地面区域探查治理工程中,沿9灰层位施工的W4主孔及分支群,覆盖了整个西三疑似陷落柱,每个分支孔间距约60m。注浆施工累计时长1691.08h,总注浆量33489.67m3,使用水泥共计15257.4t。从单孔注浆量分布显示,覆盖陷落柱钻孔显著大于上向探查钻孔,构造地段清晰显现、覆盖陷落柱先行施工的钻孔显著高于后序施工的钻孔,中心钻孔显著高于边缘钻孔,清晰界定陷落柱的影响区域,说明西三疑似陷落柱附近存在异常,需要继续采用超前物探、钻探,进一步查明前方和底板方向水文地质情况,对构造破碎带进行注浆改造或留设相应的防水煤柱开采。
2.3 排查异常导水构造应用实例
2013年10月13日开工的-536m疏水巷1#探放水斜巷C33上1号顺层孔,设计孔深500m,沿三灰上层位施工。钻孔施工至371m处出水,水量16m3/h,继续施工至孔深480m时水量增大、顶钻,停止钻进,钻杆起至剩余12m时水量突然增大,并伴有少量岩屑,水量约120m3/h,钻杆全部起完后水量增大到260 m3/h左右,后水量稳定在260~300m3/h。
C33上1号顺层孔出水后,为分析和查找出水通道,对顺层孔出水点周边1000m范围内三维地震数据体进行了二次解释,并按照间距10m,切纵、横向三维地震时间剖面和属性剖面,提取了三灰上和奥灰顶界相干属性,做沿层切片。
根据已有常规三维地震资料,分析认为出水点附近没有发现明显的地层陷落特征,认为在水点位置及附近区域也没有发现明显的切割奥灰与1煤层的大型断层,但C33上1顺层孔出水点附近150m范围灰岩波组存在波形凌乱现象,据此推断该范围灰岩地层裂隙及小断层较发育,不存在异常导水构造。
图6 沿三灰上顺层1号孔三维地震时间剖面
为进一步查明导水通道,委托中石油东方地球物探公司于2014年2月开展了西二1煤采区精细三维地震勘探,探查面元尺寸:2.5m(纵)5m(横),覆盖次数:8次(纵)8次(横),勘探面积1.6km2。高密度三维地震探查资料表明,勘探区内未发现具有陷落特征的地震异常体。
通过对三维地震数据体二次解释及精细三维地震勘探,排除了C33上1号顺层孔出水为异常导水构造所致,综合多种试验、物探与钻探探查结果等分析资料,认为C33上1号顺层孔异常出水水源主要为奥陶系与寒武系含水层水,出水通道为钻孔本身。表明通过多属性(相干、曲率、倾角、相位、纹理等)分析技术可以分析和排除异常导水构造,为矿井安全高效生产提供有力保障。
参考文献:
[1] 何召全;赵伟等;淮南矿区岩溶陷落柱三维地震响应地质认识[A];中国煤炭学会矿井地质专业委员会成立三十五周年暨中国煤炭学会矿井地质专业委员会2017年学术论坛论文集[C];2017年
论文作者:李世武, 刘晓国
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年4期
论文发表时间:2020/4/14
标签:异常论文; 剖面论文; 地层论文; 钻孔论文; 属性论文; 采区论文; 水量论文; 《工程管理前沿》2020年4期论文;