Description:

"First Break том 25, июль 2007 Использование межскважинных сейсмических исследований при изучении угольных карьеров. The crosshole seismic reflection method in opencast coal exploration1 M. J. Findlay2,3, N. R. Goulty2 и J. E. Kragh2,4 Введение При разведке угольных карьеров в Великобритании бурятся скважины по густой сетке для обеспечения необходимой информации о количестве и качестве угольных запасов и геологической структуре. Обычно расстояние между скважинами 40-60 м, но оно может быть сокращено рядом с провалами или там, где имеются старые камерно-столбовые горные выработки. Даже при плотной сетке невозможно обнаружить разломы со смещением менее 2-3 м, и они могут представлять опасность нестабильности при разработке карьера, что может быть особенно важно на границах участков. Также оценки количества запасов угля можно улучшить, если более точно обнаруживать старые горные выработки. Потенциал скважинных сейсмических съемок в приложении к этому вопросу обсуждался более детально в ранней работе (Kragh et al. 1991). В данной работе мы делаем сообщение о развитии межскважинного метода МОВ, с использованием разведывательных скважин в карьере для получения сейсмического разреза между скважинами. В качестве источников применяются небольшие взрывные заряды, а в качестве приемников — гидрофоны. Использование скважинных источников и приемников дает превосходное разрешение по сравнению с наземной сейсмической съемкой и ВСП; полоса частот обычно достигает 200-500 Гц. Сигнал запуска сейсмоприемников достигается путем обертывания провода на конец детонатора. При подрыве разрывается незамкнутый контур, что дает точную отметку момента. Необходимо, чтобы все точки приема и возбуждения находились ниже уровня грунтовых вод, чтобы обеспечить хороший акустический контакт с породой. Типичная сейсмограмма ОПВ показана на Рис. 2a. Отклонение скважин от вертикали измеряется с помощью маятникового инклинометра, которое работает в скважине внутри специализированной обсадки и позволяет измерять наклоны для двух перпендикулярных азимутов. Отклонение от вертикали в этих неглубоких скважинах обычно было незначительным (не более 3 м при самом глубоком положении источника или приемника), и соседних скважин отклонения отмечаются в тех же диапазонах для сходных направлений. Для того чтобы проиллюстрировать область наблюдения, которая может быть покрыта при таких съемках, положение точки отражения для взаимного положения источника и приемника для пары вертикальных скважин на расстоянии 50 м одна от другой показано на Рис. 3. Рисунок 1 Схематическая диаграмма полевой расстановки для сбора данных. Расстояния между скважинами обычно 30-60 м, а расстояния между источниками и приемниками — 2 м для диапазона глубин 40 м или более. 1 Представлено на 52ой встрече EAEG, Копенгаген, май июнь 1990. 2 Department of Geological Sciences, University of Durham, South Road, Durham DH1 3LE, UK. 3 Настоящий адрес: The Petroleum Science and Technology Institute, c/o Department of Petroleum Engineering, Heriot-Watt University, Research Park, Riccarton, Edinburgh EH14 4AS, UK. 4 Настоящий адрес: Seismograph Service (England) Ltd, Holwood, Westerham Road, Keston, Kent BRZ 6HD, UK. (©) 2007 EAGE Рисунок 2 Сейсмограмма ОПВ от взрыва на глубине 30 м с гидрофонами в диапазоне глубин 22-66 м: (a) исходные данные с применением усиления с переходной зоной, пропорционального квадратному корню времени пробега; (b) показано поле восходящих волн на приемниках после разделения поля волн в f-k области. Эти положения были рассчитаны для постоянного поля скоростей в предположении горизонтальных границ. Они указывают на ту точку, где будет происходить отражение для лучей, которые выходят из источника в нисходящем направлении и падают на приемник в восходящем направлении (т.е. однократные отражения в поле восходящих волн). Диаграмму можно инвертировать, чтобы продемонстрировать покрытие поля нисходящих волн, включая однократные отражения от границ над положениями источников-приемников. Покрытие разреза простирается выше уровня грунтовых вод и ниже самого глубокого положения источников и приемников, хотя и с уменьшением мощности. Обработка данных Краткая схема графа обработки представлена на Рис. 4. Прежде всего, производится разделение поля восходящих и нисходящих волн на приемниках путем фильтрации сейсмограмм ОПВ в области волновых чисел (f-k). Поле восходящих волн сейсмограммы ОПВ приведенной на Рис. 2a, показано на Рис. 2b. Можно выполнить мьютинг вступления прямой волны, до или после разделения поля волн. Включение прямых волн в процедуру разделения поля может привести к проблемам реверберации в фильтрованных данных, но для всех трасс, где присутствуют прямые волны, скажем, нисходящие и там, где интересующие нас отражения являются восходящими, предпочтительно выполнять мьютинг после разделения поля волн с целью сохранения как можно большей энергии отраженных волн. Расстояние между приемниками должно быть меньше чем половина кажущейся длины волны по вертикали для того, чтобы избежать пространственного аляйсинга. Расстояние равное 2 м достаточно мало для полосы частот сигнала и поля скоростей в таких малоглубинных исследованиях. Общая проблема скважинных приемников — трубные волны в данных. Мы наблюдали их в некоторых группах данных межскважинных наблюдений, там, где у них была более низкая полоса частот, чем у объемных волн. Иногда они выходят из вершины (или УГВ) и основания приемной скважины, а наиболее часто из глубинных областей угольных пластов. Вероятно эти оси синфазности генерируются путем взаимодействия прямых объемных волн с неоднородностями в приемной скважине. В наших данных, там, где наблюдались трубные волны, они хорошо подавлялись путем f-k фильтрации. Перед тем, как визуализировать данные, предпочтительно сделать форму импульса нуль-фазовой с плоским амплитудным спектром в интервале полосы частот полезного сигнала. Эффективные импульсы поля восходящих и нисходящих волн оцениваются отдельно из-за различий в короткопериодных кратных. В каждом случае предполагается, что импульс минимально-фазовый и рассчитывается по осредненной функции автокорреляции всех трасс по сейсмограмме ОПВ (с разделенным полем). Преобразование ВСП-ОГТ (смотрите Dillon and Thomson 1984) использовалось для визуализации данных по точкам отражения в первой съемке подобного типа, которую мы обрабатывали (Goulty et al. 1990). Далее, мы применяли ту же методику для оптимизации поля скоростей перед миграцией. Хотя ранее мы отказались от нее. При первоначальной оценке поля скоростей измеряется вертикальное время в каждой скважине для интервала 2 м, и по томограмме времен пробега, полученной путем инверсии времен пробега прямых волн с помощью метода синхронного итеративного обращения (SIRT). Разделенное поле волн для каждой сейсмограммы ОПВ мигрируется с использованием обобщенного интеграла Кирхгофа согласно Dillon (1990), который работает для аппроксимации в дальней зоне. К каждой трассе применяется усиление с переходной зоной пропорциональное квадратному корню времени пробега, вслед за чем производится спектральная коррекция, соответствующая предположению о 2D структуре. Лучи трассируются от каждой точки сетки разреза с целью отображения для каждого положения источника и приемника, и в соответствии с каждым рассчитанным временем пробега. Рисунок 3 Положения точек отражения для однократных восходящих отражений в межскважинной съемке типичных размеров. Для ясности показаны только положения источника и приемника на расстояниях 4 м. Значения амплитуд суммируются для каждой точки дифракции по апертуре, которая включает усечения ±22.5°. Мигрированное поле волн tсуммируется tдля получения одного разреза для восходящих отражений и одного для нисходящих отражений. Полярность разреза нисходящих отражений должна быть обращена, поскольку знак коэффициентов отражения меняется когда волна падает с противоположной стороны границы. Любые нестыковки при суммировании указывают на ошибки в поле скоростей, которое требуется модифицировать и процедуру миграции повторить. Затем мигрированные поля восходящих и нисходящих волн комбинируются в окончательный разрез. Результаты Результаты двух съемок на разведочном участке в Йоркшире, Англия, представлены в данной работе. Одна идет через ненарушенный грунт а другая через зону с взбросами, при этом приблизительная вертикальная высота взброса оценивается в 25 м. В первой съемке скважины находились на расстоянии 41 м. Детонаторы и гидрофоны" Ключевые слова: нисходящий, июль, eage, dillon, необходимый, сигнал, seismic, скорость, coal, восходящий нисходящий, мов, детонатор, качество, exploration, prospecting, engineering, глубина, съемка, сейсмический, f-k область, частота, отражение, поле, harris, рисунок, поле восходящий, положение, указывать, участок, приёмный, небольшой, проблема, точка отражение, точка, метод, оценка, приемник, цель, восходящий волна, разлом, глубинный, пробег, использование, рассчитанный, разрез, трасса, опв, миграция, запас, интервал, межскважинный, показать, горный, расстояние, полоса, сбор, нисходящий волна, угольный пласт, низкий, пласт, разделение, вертикаль, показанный, приёмный скважина, вертикальный, суммирование, мигрировать, глубинный миграция, путь, диапазон глубина, уголь, источник, выработка, покрытие, goulty, источник приёмник, смещение, направление, съёмка, положение источник, обычный, зона, дать, поверхность, трубный волна, получить, vsp, обработка, сейсмограмма опв, трубный, данный, поле скорость, волна, полезный, область, сейсмограмма, f-k, пласт уголь, исследование, восходящий, диапазон, полоса частота, угольный, скважина, карьер, выходить, break, прямой, использовать, findlay, результат, вертикальный смещение, гидрофон, приемная скважина, поле волна, разделение поле, получение, kragh, geophysical prospecting, geophysical, привести, break июль, прямой волна, группа, приёмник