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基于边界元方法的次级断裂信息挖掘试验研究

煤田地质与勘探 2020年第5期48卷 211-217页

作者：陆自清煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077

为研究次级断裂发育状况,探讨了一种地震解释主断层与地质力学相结合的边界元模拟方法:首先在安德森断层分类体系下,依据断层与应力组合特征,完善次级断裂构造演化事件分类;然后应用应力张量降阶、线性叠加原理,简化应力与位移平衡方程... 详细信息

为研究次级断裂发育状况,探讨了一种地震解释主断层与地质力学相结合的边界元模拟方法:首先在安德森断层分类体系下,依据断层与应力组合特征,完善次级断裂构造演化事件分类;然后应用应力张量降阶、线性叠加原理,简化应力与位移平衡方程,并在此基础上使用蒙特卡洛方法反演古应力场;最后求解应力、应变与不连续位移平衡方程,获取地层现今应力分布,分析次级断裂开度、相对密度等信息。运用该方法在杨柳矿区童亭背斜区域开展试验,结果表明区域内最小水平主应力以近北西向为主,主断层之间广泛发育交叉断裂带,次级断裂发育带连通性强,为杨柳矿区隐蔽灾害评估提供了参考资料。

关键词：边界元次级断裂应力场蒙特卡罗裂缝

基于地震动态地质建模的地面防治水定向井优化

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煤田地质与勘探 2022年第1期50卷 92-100页

作者：陆自清高耀全郭媛煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 中国石化西北油田分公司塔河采油二厂新疆轮台841604

煤层底板高承压奥灰水治理中,地面定向井设计与施工优化,主要依托二维AutoCAD地质图件开展。为避免复杂地质条件下目标靶区钻遇率低甚至脱靶等问题的产生,提高精准靶向水害治理的效果,提出基于三维地震动态地质建模开展水害防治定向井... 详细信息

煤层底板高承压奥灰水治理中,地面定向井设计与施工优化,主要依托二维AutoCAD地质图件开展。为避免复杂地质条件下目标靶区钻遇率低甚至脱靶等问题的产生,提高精准靶向水害治理的效果,提出基于三维地震动态地质建模开展水害防治定向井优化的技术。通过对比分析钻井优化技术方法的现状与问题,以地面防治水钻探工程的特定需求为出发点,指出地质模型导向适用于靶向水害防治定向井优化。在建模理论分析基础上,研究以地震数据为中心的体模型建模方法,分析定向井轨道设计相关的地质模型关键要素,探讨模型动态更新与井轨迹调整策略。以唐家会煤矿6煤底板奥灰水治理地面钻探工程为例,定向井设计阶段,基于地震数据,应用体模型建模方法构建包含地层、断层、异常体的三维地质模型,在异常体三维几何形态和地层裂缝属性的控制下,拾取关键靶点,提供多分支水平井轨道设计;定向井施工阶段,跟踪随钻数据及时修正地质模型,提供靶向倾角调整建议,提高井轨迹目标地层着陆精度和异常体钻遇率。实践表明,基于地震动态地质建模的定向井轨道设计与轨迹优化,有利于提高钻探工效、创造良好的注浆条件,达到提高异常靶区治理效果的目标,为奥灰水害防治的智能化决策奠定基础。

关键词：奥灰水定向井优化三维地震地质模型体模型

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基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法

石油钻探技术 2021年第1期49卷 113-120页

作者：陆自清煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054

针对现有三维地质导向技术被动调整导向较多,利用随钻信息进行预判功能不强的问题,提出了基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法。该方法利用区域地质、测井资料建立包含当前构造与属性认识的初始地质模型;基于卡尔曼滤波方法,对随钻测... 详细信息

针对现有三维地质导向技术被动调整导向较多,利用随钻信息进行预判功能不强的问题,提出了基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法。该方法利用区域地质、测井资料建立包含当前构造与属性认识的初始地质模型;基于卡尔曼滤波方法,对随钻测量和随钻测井数据进行处理,形成靶区目标地层的多个模拟结果;提取与随钻数据匹配程度最高的模拟结果,计算靶区地层真厚度、地层倾角;将其输入初始地质模型中,更新模型构造和地质属性,并在最新地质模型的控制下及时优化导向钻进策略。鄂尔多斯盆地YP油田YP1井采用该方法进行了导向钻进,根据随钻测量和测井数据及时调整井眼轨迹,使该井1901.00 m长水平段的优质储层钻遇率达到92.1%。研究和应用结果表明,基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法可利用随钻信息预判钻遇地层,主动调整导向策略,使井眼沿优质储层穿行。

关键词：地质模型水平井随钻测井卡尔曼滤波地质导向鄂尔多斯盆地

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煤矿巷道快速掘进的“长掘长探”技术

煤炭学报 2022年第1期47卷 404-412页

作者：程建远陆自清蒋必辞李鹏王盼中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 煤炭科学研究总院北京100013 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054

煤矿巷道掘进效率低是造成采掘失调的主要原因,而掘进巷道超前探测距离短、精度低,且与巷道掘进存在施工时间、作业空间和探测环境上的矛盾,是导致掘进效率偏低的地质因素,常规的“短掘短探”技术已经不能适应巷道快速掘进对长距离、高... 详细信息

煤矿巷道掘进效率低是造成采掘失调的主要原因,而掘进巷道超前探测距离短、精度低,且与巷道掘进存在施工时间、作业空间和探测环境上的矛盾,是导致掘进效率偏低的地质因素,常规的“短掘短探”技术已经不能适应巷道快速掘进对长距离、高精度地质超前探测的技术需求。“长掘长探”的工作模式是以煤矿井下千米定向钻机施工的主孔与分支孔为基础,实现对掘进巷道前方煤层赋存形态、隐蔽致灾地质因素的长距离探查;在定向长钻孔中采用钻孔瞬变电磁、钻孔地质雷达和方位自然伽马等孔中物探新技术,对钻孔径向30 m范围的地质构造、富水异常区进行探测,满足了快速掘进巷道前方长距离、高精度、全方位构造探测和隐患排查的地质需求。工程实践表明:基于“定向长钻孔+孔中物探”的“长掘长探”技术,实现了沿掘进巷道方向的“长距离”探测、巷道周围近距离高精度探测,为巷道安全、快速掘进提供了地质依据;同时,“长掘长探”技术能够满足井下探放水防治水细则的要求,解决了超前探测与快速掘进在施工时间、作业空间和探测环境上的冲突,有助于提高巷道快速掘进的有效时间,具有较好的技术适应性和推广价值,将为今后煤矿巷道快速掘进的高精度长距离超前探测提供可靠的地质保障。

关键词：煤矿巷道 “短掘短探” 快速掘进 “长掘长探” 定向长钻孔钻孔瞬变电磁钻孔雷达

基于物探数据融合的视电阻率联合反演方法及应用

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基于物探数据融合的视电阻率联合反演方法及应用

作者：陆自清西安科技大学

学位级别：硕士

单一物探方法的多解性是地球物理勘探的基本问题，而综合多尺度、多物理场的地球物理资料联合反演方法研究已经成为地球物理界研究的热点之一。论文利用数学物理方法将瞬变电磁法、视电阻率测井以及地震勘探的成果数据分别转换为拟视... 详细信息

单一物探方法的多解性是地球物理勘探的基本问题，而综合多尺度、多物理场的地球物理资料联合反演方法研究已经成为地球物理界研究的热点之一。论文利用数学物理方法将瞬变电磁法、视电阻率测井以及地震勘探的成果数据分别转换为拟视电阻率数据;然后，通过数据的标准化、空间校准等处理手段，将多种物探数据整合到同一坐标系统下，并采用主成分分析方法进行融合处理，将3种不同来源的物探数据重构成复合的拟视电阻率;最后，利用因子相关系数进行融合效果的分析比较。基于上述研究思路，论文通过建立地质模型，研究了不同物探方法的模拟响应特征，利用正、反演数值模拟方法，验证了联合反演与数据融合的可行性。然后以某实际工区为例，进行了视电阻率联合反演，并使用主成分分析法对反演成果进行了数据重构与融合，结果表明：该方法的预测结果与实际地质情况基本吻合，能够在纵向上、平面上提供更精确的分析成果，具有较大的实际应用价值。论文研究的不同物探数据的反演与融合方法，使得综合物探提高到研究多种数据内部规律的新层次上。但必须注意到，由于数据本身的局限，预测结果只能反映出勘探当时的情况，应用时需要注意这一局限性。随着物探技术的发展，文中采用的数据空间配准与标准化方法可以应用到其他的物探资料中，融合更多类型的数据;同时，也能使用除主成分分析方法之外的其他数据融合技术，得到新的分析成果。

关键词：物探数据融合联合反演视电阻率主成分分析

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叠前同时反演在TH5区储层预测中的应用

地球物理学进展 2014年第1期29卷 229-233页

作者：郭媛陆自清中国石化西北油田分公司塔河采油二厂轮台841604 西安科技大学地质与环境学院西安710054

TH5区地质构造复杂,储层变化幅度大并且砂泥岩纵波阻抗叠置严重,常规地震属性与叠后阻抗预测在该区均没有取得良好的效果.在此背景下,本文分析了叠前纵横波同时反演的可行性,并介绍了该技术的研究思路.然后,通过交会图、剖面图、镂空图... 详细信息

TH5区地质构造复杂,储层变化幅度大并且砂泥岩纵波阻抗叠置严重,常规地震属性与叠后阻抗预测在该区均没有取得良好的效果.在此背景下,本文分析了叠前纵横波同时反演的可行性,并介绍了该技术的研究思路.然后,通过交会图、剖面图、镂空图、平面图等多种手段对TH5区叠前同时反演结果进行了分析,同时类比已钻产油井的属性特征提出了建议井位.研究表明,通过叠前同时反演得到的纵、横波阻抗以及纵横波速度比等属性能有效地预测储层,为储层评价和井位建议提供可靠依据,应用效果良好.

关键词：叠前同时反演纵横波速度比储层预测

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基于透明地质的唐家会煤矿奥灰水防治技术

煤田地质与勘探 2022年第1期50卷 101-108页

作者：高耀全高银贵陆自清孔皖军中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077 鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017000

唐家会煤矿6号煤开采面临导水断层多、隐伏导水构造发育,奥陶纪灰岩(简称奥灰)水害防治难度大的问题。经过不断的探索和实践,唐家会煤矿引进多种先进技术,获取大量地质、水文地质数据,构建智能地质保障系统,形成“物探钻探探查、井上下... 详细信息

唐家会煤矿6号煤开采面临导水断层多、隐伏导水构造发育,奥陶纪灰岩(简称奥灰)水害防治难度大的问题。经过不断的探索和实践,唐家会煤矿引进多种先进技术,获取大量地质、水文地质数据,构建智能地质保障系统,形成“物探钻探探查、井上下联合注浆治理、孔中瞬变电磁精细探查、注浆效果孔间电阻率检测、煤层底板微震电法联合监测”的技术思路。通过融合各类静态数据、动态数据、实时数据,完成断层、破碎带、含水层、低阻异常区等充水因素的数字建模,使地质要素、钻探物探数据可视化、透明化,以此为依托,建立一套基于透明地质的奥灰水害全时空防治体系,实现带压开采条件下奥灰水害的精细探查、靶向治理、效果检测和回采监测,取得了良好的应用效果。

关键词：奥灰水害地质透明全时空防治效果检测监测预警

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透明工作面多属性动态建模技术

煤炭学报 2020年第7期45卷 2628-2635页

作者：刘再斌刘程刘文明陆自清李鹏李明星中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054 煤炭科学研究总院北京100013

为满足煤矿智能化开采对高精度地质模型的需求,提出透明工作面多属性动态建模方法,探讨了工作面综合探测多源异构数据特征、多属性数据融合算法、动态可视化建模技术,并进行实例应用。利用综合探测技术对工作面进行逐级综合探测,可在不... 详细信息

为满足煤矿智能化开采对高精度地质模型的需求,提出透明工作面多属性动态建模方法,探讨了工作面综合探测多源异构数据特征、多属性数据融合算法、动态可视化建模技术,并进行实例应用。利用综合探测技术对工作面进行逐级综合探测,可在不同阶段获得多属性、多维度和多精度的多源异构探测数据,按照数据产生的阶段和频度,将多源异构探测数据划分为静态、动态和实时数据;通过数据配准实现多源异构探测数据量纲和尺度统一;通过交叉验证实现多源异构探测数据相互验证和补充;通过井震、震电和多参数联合反演,实现煤层厚度、地层波速、电阻率及其他属性参数预测;利用局部搜索、内插和网格化等动态可视化建模技术,实现模型的局部快速更新;采用局部渲染和CUDA实时绘制技术,实现模型高效渲染和实时呈现。结果表明:多属性融合能够将多源异构探测数据统一到同一地质空间中,交叉验证可提高探测数据解释精度,联合反演可实现多源异构探测数据多属性融合,提高探测数据空间分辨率并丰富属性信息;动态可视化建模以静态数据和工作面精细探测动态数据构建的初始工作面地质模型为基础,融合回采过程中获取的动态探测数据和实时数据,可实现回采工作面前方煤层顶底板和构造等信息快速局部更新和可视化,模型精度逐步得到提高,推采前方逐步地质透明化。透明工作面动态建模技术以采前、采中产生的多源异构数据为基础,与开采系统循环互馈,可为智能工作面开采提供高精度地质导航。

关键词：透明工作面动态建模智能开采数据融合

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煤矿巷道三维激光扫描关键技术及工程实践

煤田地质与勘探 2022年第1期50卷 109-117页

作者：王海军刘再斌雷晓荣韩保山陆自清中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077

智能化、无人化开采是煤炭行业发展的必然趋势,精准地质信息探测是当前智慧煤矿建设中的重点研发方向之一,其中巷道信息的精准探测和巷道三维模型的快速获取是地质透明化的重要数据来源。对比分析传统巷道建模方法及其优缺点,提出利用... 详细信息

智能化、无人化开采是煤炭行业发展的必然趋势,精准地质信息探测是当前智慧煤矿建设中的重点研发方向之一,其中巷道信息的精准探测和巷道三维模型的快速获取是地质透明化的重要数据来源。对比分析传统巷道建模方法及其优缺点,提出利用三维激光扫描重建技术构建高精度透明工作面巷道模型的技术思路。在分析煤矿井下工况环境长距离三维激光扫描面临的技术难题的基础上,研究三维激光扫描原理和空间点坐标计算方法,并提出透明工作面巷道三维激光扫描重建技术流程,其关键技术包括:三维激光扫描系统动态标定和坐标转换方法;点云预处理技术中基于统计滤波法的大尺度噪声滤波方法和基于移动最小二乘的小尺度噪声滤波算法;点云关键点提取与特征描述技术中SIFT特征检测算法和FPFH特征描述算法;点云配准技术中基于FPFH特征描述算法的粗配准技术和基于迭代最近点算法的精配准技术。以准格尔煤田唐家会煤矿某工作面为研究对象,利用自主研发的移动式三维激光扫描系统从三维激光扫描施工流程、巷道点云数据采集、边界轮廓线提取、巷道与工作面联合建模等方面进行实践应用。结果表明,提出的基于三维激光扫描技术的工作面巷道三维重建思路在技术上是可行的,能为复杂巷道的快速三维扫描、重建提供一条可行的技术路径。

关键词：巷道三维激光扫描点云数据三维重建