运用地震属性技术解释煤矿陷落柱_李文

运用地震属性技术解释煤矿陷落柱
李 文,柴志顺
(黑龙江省煤田地质物测队,哈尔滨150008)
摘 要:通过对山西某煤矿两个三维勘探区煤层反射波的属性特征进行的提取,对陷落柱反射波等地震属性特征进行了深入分析、研究,结合已知地质资料,利用基于地震层间属性定量描述与识别陷落柱的最新解释技术对勘探区进行了精细解释。

关键词:陷落柱;三维地震勘探;地震属性
中图分类号:TD163 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2008)08-0121-02
Interpreting Coal Mine Collapse Column by Seismic Attribution
LI Wen,CAI Zhi-shun
(Heilongjiang Province Coalfield Geological Survey Team,Harbin 150008,China)
Abstract :By the e xtraction of coal seam reflection wave attributes of two three-dimensional e xploration ares in a coal mine in Shanxi made a deep analysis of the fall-wave of the collapst c olumm est.seismic reflec tion a t -tributes combined with known ge ological data,and based on the earthquake a ttribute quantitative description and the latest interpretation of recoganizing c ollapse column made a fine e xplaination for the explora tion area.Key words :collapse c olumn;3D seismic exploration;seismic attributes
0 前言
近年来,石油地震属性分析技术蓬勃发展,这主要有两方面因素,一是储层描述的需要,二是全三维地震解释技术发展的需要,广泛用于流体、岩性、储层孔隙度分析、河流、三角洲砂体分析、地层的不整合、尖灭分析、地层层序、裂缝、断层识别分析等方面;而在煤炭采区勘探方面,仅局限在用地震属性进行煤层厚度分析、断层解释等方面,随着勘探开发程度的不断提高,地质构造越来越复杂,工程要求的时效性愈来愈强,要在短时间内给出合理的地质解释,借助石油勘探地震属性分析先进技术,在地震资料相对保真、保幅并经高分辨处理的前提下,充分地利用计算机分析代替手工解释,达到精细,快速解释目的,成为煤炭三维地震解释急待开发的课题。

1 地震属性技术解释煤矿陷落柱的理论分析
地震属性分析包括地震层面属性、地震层间属性及地震体属性分析等方面,主要通过叠前、叠后地震数据,经过数学变换而导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征的特殊属性值。

不同的属性,揭示了不同的不易探测的地质体的岩性、物性变化。

地震层间属性属统计学特征范畴,它主要通过在给定的两个层位间的体属性进行统计计算,并将计算的结果在一个面上表现出来,突出和刻画层间内异常地质体的属性特征。

由于煤矿陷落柱在平面上是一个封闭的、形态各异的拟圆形、椭圆形等,在空间上呈漏斗状、桶状、柱状、串珠状等;其陷落柱内部塌陷物又呈无序、杂乱无章的分布,胶结程度不一,密度差异变化较大,其内部物性的差异与围岩及煤层间必然产生较大的波阻抗差异。

这种波阻抗差异属于一个体的差异变化,因而,利用地震层间属性研究煤矿陷落柱的平面及空间形态变化具有其物理基础。

从现有的地震解释系统看,所涉及到的地震层间基本属性有以下几种:
(1)算术平均(Arith metic mean):计算在给定的层间内的采样点振幅平均值。

用于地震道漂移校正的一个属性。

(2)几何平均(Geometrical Mean):计算在给定的层间内的采样点振幅几何平均值。

用于地震道漂移校正的一个属性。

(3)标准偏差(Standard Deviation):计算在给定的层间内的采样点振幅标准偏差。

用于地震道漂移校正的一个属性。

(4)零相位个数(Number of Zero Cross):层间内过零点的相位数,是测量地震数据频率的一种方法。

(5)能量值(Energy Value):用于流体接触和变异横向变化分析。

(6)最小值(Mini mum Value):层段内每个地震道的振幅最小值,通常利用与最大值的差异,解释地震数据的不连续性。

(7)最大值(Maxi mu m Value):层段内每个地震道的振幅最大值,通常利用与最小值的差异,解释地震数据的不连续性。

(8)波峰数量(Nu mber of Peak):层间内每道波峰的数,用于时间域估算地震子波的衰减带。

(9)波谷数量(Nu mber of Trough):层段内每道波谷的数,用于时间域估算地震子波的衰减带。

(10)等厚线(Isopach):层间内每道的采样数与采样率的乘积。

(11)平均振动轨迹长度(Average Vibration Path Length):用于结合其它振幅和频率属性区分高振幅P 高频率、高振幅P 低频率、低振幅P 高频率、低振幅P 低频率特征。

(12)积分绝对振幅(Integrated Absolute Amplitude):层间内振幅绝对值之和,可表征地层层序和确定由于岩性、油气藏的变化引起的振幅异常。

(13)复合绝对振幅(Composite Absolu te Amplitude):可确定由于岩性、油气藏的变化引起的振幅横向异常。

(14)相邻振幅峰值比(Ratio of adjacent peak amplitude):层段内最大波峰振幅与相邻波峰振幅的比值,该属性通常与分界面性质、地层吸收性质有关。

收稿日期:2008-04-14;修订日期:2008-05-22
作者简介:李文(1963-),男,吉林梅河口人,物探助理工程师,1985年毕业于蛟河煤炭学校,黑龙江省煤田地质物测队长期从事地震勘探工作。

第27卷第8期
2008年8月
煤 炭 技 术Coal Technology
Vol 127,No 18Aug,2008
(15)振幅斜度(Amplitude Slope):层间内振幅的平均变化率,是表征能量变化总趋势的量度,用于在小区间能量变化确定趋势。

(16)正负振幅振动比率(Ratio of Positive to Negative Vibra-ti on):用于确定窗口内层间事件的平衡。

由上可知不同的属性,反映了研究对象的岩性、物性变化,流体变化及地层层序等的变化,这为研究发育于煤层中的陷落柱提供了理论基础。

2地震属性技术解释煤矿陷落柱实例山西省某煤矿,属石灰岩岩溶发育区,陷落柱也较为发育,这不仅阻碍了矿井高产高效安全生产,而且有因陷落柱的位置不明或偏差,造成煤炭资源极大浪费的可能,2005~ 2006年该矿进行了三维地震勘探,查明了多个在主采煤层中发育的陷落柱,成果显著,但受解释技术及解释人员的经验限制,仍然漏掉了一些发育于煤层中较小规模的陷落柱,研究将通过地震层间属性分析手段对该采区的地震资料进行进一步解释与分析。

2.1不同时窗层间属性研究某煤矿陷落柱特征
在属性分析中,考虑到陷落柱的地震、地质特征及与围岩、煤层接触带的波阻抗差异特征,针对煤层反射波的主频为60Hz这一特点,层间属性提取方法如下:
(1)以煤层反射波为主要层位,在此基础上沿煤层反射波向下开20ms时窗,进行属性提取、分析;
(2)以煤层反射波为主要层位,在此基础上沿煤层反射波向下开10ms时窗,进行属性提取、分析;
(3)以煤层反射波为主要层位,在此基础上沿煤层反射波向下开5ms时窗,进行属性提取、分析;
针对勘探区内的陷落柱分析,采用了沿3#煤层反射波向下20ms、10ms、5ms分别在地震数据体中提取振幅斜度属性进行分析,从中可以看出基于煤层反射波(主频为60Hz)开的时窗大小,对于属性分析成果有较大的影响,采取向下开5ms时窗,进行时窗内地震属性提取分析,其成果优于其它时窗内提取的地震属性分析成果,这是因为大时窗会造成层间属性平均效应,不易发现地质体异常,另一方面,甚至有可能夸大地质异常体的平面发育范围。

异常能量团轮廓更清晰,而结合时间剖面分析异常能量团就是陷落柱的反映,因而,针对研究的目的不同采用多大的时窗进行属性提取与分析至关重要。

其成果客观地反映了该区陷落柱的平面分布范围、大小及发育位置。

2.2多层间属性某煤矿陷落柱分析成果
针对另一区块内的陷落柱分析,采用了沿3#煤层反射波向下5ms分别在地震数据体中提取标准偏差属性、能量值属性、最大振幅值属性、最大振幅斜度属性、倾角属性及高斯曲率属性进行分析。

对某煤矿两个勘探区采用了16种地震层间属性进行分析,成果表明,在检测煤层中陷落柱方面,上述6种属性对煤层中陷落柱的发育的检测极为敏感,从这六种属性的分析结果可看出,对某煤矿各陷落柱在不同的属性图上的发育位置、形态都表现了极为一致异常能量属性团的反应。

以最大振幅斜率属性反映最佳。

3地震属性技术解释某煤矿陷落柱可靠性分析
基于地震资料保真、保幅并经高分辨处理的前提下,利用地震层间属性分析解释煤层中发育的陷落柱完全可以在小于地震波1P2波长的条件下,获得煤层中发育的陷落柱的信息,前面的属性分析其方法是可行的,成果是可信的,其依据是:
(1)地震层间属性提取,是在多时窗分析的基础上进行分析时窗优选,避免了大时窗提取属性造成属性的平均效应,优选后的属性其物理意义完全不同,但分析成果对同一陷落柱的反应具有一致性。

(2)对比实际揭露陷落柱在煤层中发育的位置及在时间剖面的反应,属性平面图反映出的陷落柱的属性经标定也客观地反映出了陷落柱的平面分布形态。

经与常规方法解释的成果对比,原解释的陷落柱成果在属性图中也进一步得到证实。

4结论
以往煤矿采区三维地震勘探中煤层陷落柱解释,主要通过人机连作地震时间剖面手工解释,不仅解释周期长,而且受解释人员经验的影响,有可能漏掉较小的陷落柱。

陷落柱的物性变化等相关信息,虽然可能受到其它因素的影响,但确实是隐藏在地震数据体中;进行地震属性分析,并进行标定,消除数据畸变,将揭示出煤层中陷落柱的发育。

地震层间属性分析技术,运用到某煤矿采区资料3#煤层中的陷落柱解释,成果表明,该技术的运用不仅快捷、直观,而且不受人为因素的影响,突破了煤矿采区发育于煤层中长轴小于20m的陷落柱的地震资料手工解释有可能被漏掉的局面。

参考文献:
[1]M.S.Bahorich and S.L.Farmer.1995.3-D seismic discontinuity for
faul ts and s tratigraphic features:the coherence c ube.The leadi ng Edge,14(9):1053-1058.
[2]断层和地层特征的三维地震不连续性:相干数据体[J].国外油
气勘探,1996,8(3):340-346.
[3]K.J.M arfurt et al.1998.3-D sei smic attributes usi ng a semblance-
based coherency algorithm.Geophysics,63(4):1150-1165.
[4]用基于相似的相干算法计算三维地震属性[J].石油物探译丛,
1999,(3):22-37.
[5]一种基于相似性的相干算法的三维地震属性分析[J].国外油
气勘探,2000,12(1):31-48.
[6]李玲,等.用地震相干数据体进行断层自动解释[J].石油地球
物理勘探,1998,33(增刊1):105-111.
[7]佘德平,等.相干数据体及其在三维地震解释中的应用[J].石
油物探,1998,37(4):75-79.
[8]杜文凤.相干体技术在煤田三维地震勘探中的应用[J].煤田地
质与勘探,1998,26(6):56-59.
[9]K.J.M arfurt et al.1999.Coherency calculation i n the presence of
s truc tural dip.Geophysics,64(1):104-111.
[10] A.Gersz tenkorn and K.J.Marfurt.1999.Ei genstructure-based co-
herence computations as an aid to3-D s tructural and s tratigraphic
mapping.Geophysics,64(5):1468-1479.
[11]杨振武.三维地震相干应用研究[J].物探化探计算技术,1999,
21(4):367-371.
[12]林建东,等.煤田三维地震资料解释中的方差体技术[J].中国
煤田地质,2000,12(4):57-59.
[13]佘德平,等.应用三维相干技术进行精细地震解释[J].石油物
探,2000,39(2):83-88.
[14]王永刚,等.利用相干数据体检测断层与特殊岩性体[J].石油
大学学报,2000,24(1):69-72.
#122#煤炭技术第27卷。