不同厚度煤层AVO特征分析

我国煤田的煤层厚度大都在2~10m之间,用地震波的波长来衡量属于薄层。煤层厚度变化对振幅的影响很大,是AVO技术应用的一大障碍。介绍了利用射线追踪法对不同厚度煤层进行AVO正演模拟,分析了AVO特征曲线的截距P值和梯度G值随煤层厚度变化的规律,并且讨论了利用AVO特性预测煤层厚度的方法。     

VTI型构造煤AVO正演模拟

通过对原生煤、构造煤、软分层构造煤和VTI型构造煤的P波AVO的正演模拟,探讨上述多种煤层岩性的可探测性.对于厚煤层来说,通过Zoeppritz方程获得了原生煤、构造煤和软分层构造煤的P波AVO曲线.对于厚层的VTI型构造煤,首先利用等效介质理论求出其刚度矩阵,再利用基于各向异性理论的传播矩阵法求解出其P波AVO曲线.在此基础上,通过和地震子波的褶积获得合成地震记录,同时对薄煤层的AVO曲线和合成地震记录进行了正演模拟.发现当煤层为厚煤层时,煤层顶板反射P波的AVO曲线为IV类AVO,并且不同类型煤层间的AVO曲线斜率和截距差别较大.当煤层是薄煤层时,煤层反射波是复合波.此时,原生煤和普通构造煤的反射波振幅较小,AVO曲线具有较明显的IV类AVO特征;而软分层构造煤和VTI型构造煤的反射波振幅较大,AVO曲线变化剧烈.因此,通过AVO技术可以定性识别原生煤、普通构造煤、软分层构造煤和VTI型构造煤.     

煤层气地震勘探技术研究现状及发展趋势

国内外用于煤层气地震勘探的方法主要有:运用地震、测井、地质等资料的地震反演技术;利用振幅随偏移距的变化预测岩石孔隙中流体性质变化的AVO技术;利用纵横波预测煤层中的裂隙发育部位,进而准确预测瓦斯富集部位的三维三分量地震勘探技术等。可以预计:综合利用三维地震、地球物理测井及钻探资料预测煤层气富集区,必将成为今后煤层气地震勘探技术的发展趋势。     

煤层气AVO反演对地震资料偏移距的要求研究

为了研究AVO反演在煤层气勘探中对地震资料偏移距的要求,以正演模拟为研究手段,根据钻井、测井数据和地震勘探解释成果,建立了普遍适用的煤层气储层地质模型,应用Zoeppritz方程组弹性模量近似式,计算出其各项系数对入射角的梯度。理论模型的正演模拟表明,将AVO反演应用于煤层气勘探时,地震资料的最大偏移距应当保证最大入射角接近或等于反射系数对入射角梯度极值对应的入射角。通过对实际钻井资料进行AVO模拟,结果表明在煤层气勘探中应用AVO反演,地震资料的最大偏移距只要接近、等于或略大于目的层深度,就可以反映振幅随偏移距变化的特征,足以满足煤层气勘探中AVO反演对地震资料偏移距的要求。     

基于面元属性分析的三维地震观测系统设计

基于观测系统设计在勘探中的重要性,本文通过探讨三维设计过程中,选择不同的道间距和炮线距进行不同CMP面元、不同覆盖次数、炮检距、方位角的对比分析,进行观测系统的优化设计,结果表明宽方位角的10线8炮观测系统较其它常规的观测系统在保证覆盖次数的前提下,炮检距和方位角的分布上更加均匀,更加有利于压制采集过程中的采集脚印。     

煤田地震复杂障碍区混合震源技术的必要性分析

当目的煤层埋深相对于地表复杂障碍区范围较小时,常规恢复性放炮采集方法获得的地震数据集易导致目的层反射波成像空白或扭曲。在山地复杂障碍区,采用以炸药井炮为主,机械震源为辅的混合震源采集技术,能明显改善复杂障碍区煤田地震资料炮检距分布的均匀性,提高静校正和动校正精度,对于目的煤层反射波的准确成像是必要的。     

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。     

瓦斯含量对煤层物性参数及AVO响应特征的影响研究

煤的孔隙度一般较小,低于5%,且被水充满,游离气和溶解气甚少,主要是吸附气,因此,无法利用测井方法直接判断煤层中是否含气。本文在流体替换原理基础上,分析了不同含气饱和度对煤层纵、横波速度和密度等物性参数的影响,并建立了不同含气饱和度煤储层地质模型,对纵波反射波(P-P波)和纵波转换波(P-S波)的AVO特征进行了数值模拟和分析,认为综合利用P-P波和P-S波AVO信息,可以判断煤层中是否含气,对煤层气的勘探开发具有一定参考作用。     

最大炮检距对陷落柱探测的影响

陷落柱是煤矿开采中的一种常见地质灾害体,地下岩溶水有可能通过陷落柱导升,威胁矿井安全。而三维地震勘探是探测陷落柱的一种有效手段,但目前仍不能满足煤矿地质任务。而最大炮检距在陷落柱探测中有一定影响,以煤田陷落柱为基础,构建陷落柱模型,采用声波方程,在考虑单因素变化原则下,模拟不同的最大炮检距对陷落柱的影响,并对地震记录进行处理,对所得叠加剖面进行对比分析后,认为小炮检距有利于陷落柱勘探。     

三维地震勘探预测煤层冲刷带

根据山东某煤矿已知地质资料,该勘探区范围内存在煤层冲刷带,通过对该区三维地震勘探资料反射波组特征的分析和反射波均方根振幅切片属性的提取,分析地震属性与冲刷带的响应特征,圈定煤层冲刷带的范围。     

HTI煤层AVO响应特征及其影响因素

针对两地层均为HTI介质的界面,根据位移理论,推导出地震纵波、横波分别从界面上方和下方入射情况下的反射纵波、反射横波、透射纵波和透射横波等发散系数精确表达式。推导公式可以解决地层物性差异大和大偏移距造成系数不够准确的问题。利用所推导的公式,得到HTI煤层AVO的发散系数曲线。通过分析发现,HTI煤层AVO响应特征,除了受背景介质物性参数影响外,还与裂隙密度、裂隙开度和裂隙填充物有关。在裂隙填充物为流体时,裂隙密度是影响AVO的最主要因素。     

论煤层气AVO分析对地震勘探偏移距的要求

使用Zeoppritz方程组弹性模量近似式研究了煤层气储层顶板界面P波反射系数R(θ)随入射角和折射角平均值θ的变化及梯度d(R(θ))/dθ,并与天然气储层顶板界面的对应量比较,以确定煤层气AVO分析对地震资料偏移距的要求。由于煤层气储层顶板界面的d(R(θ))/dθ有极值点,而天然气储层顶板界面R(θ)是随θ单调变化的,因此,煤层气AVO分析对地震资料偏移距的要求不同于天然气AVO分析,小偏移距也能用来做煤层气AVO。建议根据煤层气储层顶板界面d(R(θ))/dθ的极值点确定煤层气AVO分析需要的最佳偏移距,并结合实例确定了最佳偏移距的3种方法。     

煤层气AVO分析预处理关键技术

利用地震勘探AVO技术预测煤层气(CBM)的风险主要来自地震预处理对反射振幅的改造,这种改造对高信噪比、高分辨率和高保真处理虽然是必要的,但是对煤层气AVO分析却存在一定影响。类似砂岩含气储层的AVO预处理,相对振幅保持是煤层气AVO分析预处理秉持的基本原则,煤层气储层第IV类AVO异常使得其预处理又区别于一般砂岩含气储层。径向道滤波线性噪音衰减技术、高低频分离地表一致性振幅补偿技术、保幅Kirchhoff叠前时间偏移技术是解决煤层气AVO分析预处理中线性干扰、近地表异常、空间成像引起的振幅变化问题的关键技术。野外数据试验表明:3项关键技术可以满足相对振幅保持处理要求,最大程度保留煤层气AVO第IV类振幅异常,有利于实现煤层气AVO分析和提高煤层气预测精度。     

基于AVO反演技术的煤层含气量预测

为预测煤层气含气量,结合山西寺河煤矿实际资料,在分析不同含气量AVO异常特征的基础上,通过反演得到AVO属性,建立多地震属性与含气量之间的相关关系,从而获得煤层含气量分布。对于含气量不同的钻井,高含气量的煤层一般能形成较强的AVO异常,低含气量的煤层AVO异常很小。基于截距和梯度属性,可获得纵波阻抗、横波阻抗、极化参数、密度和伪泊松比等地震属性。地震属性与煤层含气量之间具有相关性,其中截距、纵波速度、纵波阻抗、横波阻抗、极化参数、密度、伪泊松比等属性与含气量具有较大相关性。研究表明,井孔处煤层含气量预测结果与实测瓦斯含量预测误差低,吻合性好,表明基于AVO反演技术预测煤层含气量是一种可行的方法。     

利用AVO属性研究构造煤的分布规律

现行的煤田地震勘探技术主要解决煤层构造问题,不能对与瓦斯突出相关的构造煤分布、煤层和围岩的透气性做出评价,即无法评价煤岩层的岩性。近年来,国内外地球物理学家提出了利用AVO技术研究煤岩层岩性,查明构造煤发育区和瓦斯富集带。笔者首先对构造煤模型进行正演模拟,获得三维数据体;然后利用不同Zoeppritz近似方程对三维数据体进行AVO反演,得到多种AVO属性,通过对AVO属性的分析研究,提出利用Aki和Richards近似公式AVO反演得到的B值数据体、Shuey近似公式AVO反演得到的G值和Δσ值数据体作为AVO解释的基础;最后利用煤田实际三维地震资料进行AVO反演,尝试利用AVO属性圈定构造煤发育区和瓦斯富集带。     

基于FDTD的电磁波在煤中传播特性

针对矿山灾害事故发生时,逃生通道被堵,被困人员位置难以确定这一难题,以钻孔生命雷达为手段,开展了电磁波在煤矿井下传播规律的研究。采用时域有限差分法(FDTD)建立井下二维空间磁场(TM)模型,利用Gpr Max和Matlab数值软件对模型进行正演模拟计算。通过理论分析与正演模拟,研究了天线中心频率、激励源、煤质与煤温等条件改变时,反射波的幅值强度与反射系数变化规律,目标的探测时间与分辨率,揭示了电磁波在煤体中的传播规律。研究结果表明:天线中心频率为600 MHz的Ricker激励源是最佳探测方式;电磁波在烟煤中的传播速度最快,褐煤居中,无烟煤最次;电磁波在煤中的传播速度随温度的增加而增大,人体反射波幅值强度则随之减弱;人体反射波幅值强度与探测距离呈对数函数关系,据此提出建立相应数据库;确定了生命雷达与被困人员之间煤体厚度的计算方法。研究结果可为生命雷达系统的研发和现场救援探测数据的解释提供参考与支撑。     

地层条件下煤层顶、底板声波速度与反射特征

采取淮南矿区主采煤层13－1煤及其顶、底板典型泥岩与砂质泥岩样品,通过改变温度与压力来模拟地层条件,测试获得煤岩层声波速度随深度（400～1 200 m）的变化,并分析不同深度下煤层顶、底板反射系数与入射角的变化关系.结果表明：煤岩层声波速度随深度增加而增大,且具有较好的对数相关性;煤层顶、底板反射系数不仅随入射角变化而变化,而且受煤层埋深和顶、底板岩性变化的影响,随着煤层埋深增加,其顶、底板反射系数绝对值均减小,煤层顶、底板岩石波阻抗差异越大,反射系数越大,因此,在进行煤田或矿井地震勘探设计与资料处理时,应综合考虑勘探区内煤层顶、底板岩性分布与赋存深度变化,以便有效地利用顶、底板反射P-P波和P-S波AVO信息来解决诸多矿井地质条件精细探测问题.     

道间距和炮间距对陷落柱探测的影响

本文以陷落柱的地质特征以及陷落柱地震波传播特征为基础构建陷落柱模型,采用声波方程基于单因素变化分别模拟不同的道间距和炮间距对陷落柱探测的影响,利用偏移剖面反射波振幅变化并结合地震属性分析与人工解释进行陷落柱断裂边界解释,以陷落柱横向分辨率的平均偏差为指标来判断探测精度,并对陷落柱直径解释误差采用射线追踪的方法进行了分析。结果表明,小道间距有助于提高陷落柱勘探分辨率,道间距为5 m、炮间距为40 m时,解释得出的陷落柱直径的精度相对较高。     

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。     

利用地震正演模拟实现高保真AVO处理质量监控

本文介绍了一种利用偶极声波和密度测井资料进行叠前道集正演，对实际地震处理道集振幅随偏移距距变化特征进行对比和监控的方法。通过采用实测偶极声波和密度测井资料，利用Zoeppritz方程及其近似公式计算井的叠前正演道集，选取沉积稳定的区域标志层，分析其截距和梯度属性。通过对比正演AVO道集和井旁实际偏移道集波组特征及AVO属性特征，达到检验处理过程和结果是否保幅的目的，实现了AVO特征定量监控。