煤層氣瓦斯地震勘探技術(shù)PPT課件

1、2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)11 煤層氣煤層氣(瓦斯瓦斯)勘探的意義勘探的意義 煤層氣煤層氣( (瓦斯瓦斯) )是由煤化作用形成的賦存在煤層中的以甲烷為是由煤化作用形成的賦存在煤層中的以甲烷為主的混合氣體。主的混合氣體。 煤層氣作為一種新型潔凈能源，其開發(fā)利用可彌補(bǔ)我國(guó)常規(guī)煤層氣作為一種新型潔凈能源，其開發(fā)利用可彌補(bǔ)我國(guó)常規(guī)能源的不足。能源的不足。 瓦斯突出問題是長(zhǎng)期以來困擾煤礦安全生產(chǎn)的一個(gè)災(zāi)害性問瓦斯突出問題是長(zhǎng)期以來困擾煤礦安全生產(chǎn)的一個(gè)災(zāi)害性問題。題。 煤礦開采前和開采過程中，對(duì)地下瓦斯富集的情況一無所知。煤礦開采前和開采過程中，對(duì)地下瓦斯富集的情況一無所知。這樣就使煤礦在生產(chǎn)過程

2、中，無法根據(jù)瓦斯分布情況制定有這樣就使煤礦在生產(chǎn)過程中，無法根據(jù)瓦斯分布情況制定有針對(duì)性的措施。針對(duì)性的措施。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)21 煤層氣煤層氣( (瓦斯瓦斯) )勘探的意義勘探的意義 煤層氣煤層氣(瓦斯瓦斯)的勘探、開發(fā)與利用可以改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、的勘探、開發(fā)與利用可以改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)、有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，是一舉多得利國(guó)利促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)、有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，是一舉多得利國(guó)利民的大事。民的大事。 影響煤層氣影響煤層氣(瓦斯瓦斯)富集的主要地質(zhì)因素包括煤層埋藏深度、富集的主要地質(zhì)因素包括煤層埋藏深度、煤層厚度、斷層及其它構(gòu)造分布、煤層中的軟分層煤層厚度、斷層及其它

3、構(gòu)造分布、煤層中的軟分層(構(gòu)造煤的構(gòu)造煤的分布分布)、煤層頂?shù)装宓姆忾]程度、煤層頂?shù)装宓姆忾]程度(透氣性透氣性)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)32 煤層氣煤層氣( (瓦斯瓦斯) )地震勘探的特點(diǎn)地震勘探的特點(diǎn) 煤層氣煤層氣(瓦斯瓦斯)地震勘探的目的是利用地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)地震勘探的目的是利用地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征來研究煤巖層巖性，特別是查明煤層及頂板中裂隙裂縫特征來研究煤巖層巖性，特別是查明煤層及頂板中裂隙裂縫發(fā)育的方向和密度發(fā)育的方向和密度(煤體結(jié)構(gòu)破壞程度煤體結(jié)構(gòu)破壞程度)、構(gòu)造煤的分布和厚、構(gòu)造煤的分布和厚度。度。 煤層氣煤層氣(瓦斯瓦斯)地震勘探將油氣勘探中的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)理論、雙相地震勘探將油氣勘探中

4、的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)理論、雙相介質(zhì)理論、各向異性介質(zhì)理論與煤田地震資料的特點(diǎn)相結(jié)合，介質(zhì)理論、各向異性介質(zhì)理論與煤田地震資料的特點(diǎn)相結(jié)合，把地震屬性技術(shù)、方位各向異性技術(shù)、彈性波阻抗反演技術(shù)把地震屬性技術(shù)、方位各向異性技術(shù)、彈性波阻抗反演技術(shù)等作為主要手段。等作為主要手段。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)43 地震屬性技術(shù)地震屬性技術(shù) 地震屬性指的是由疊前或疊后的地震數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換而地震屬性指的是由疊前或疊后的地震數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換而導(dǎo)出的有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、動(dòng)力學(xué)特征和導(dǎo)出的有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、動(dòng)力學(xué)特征和統(tǒng)計(jì)學(xué)特征。地震屬性技術(shù)是指提取、顯示、分析和評(píng)價(jià)地統(tǒng)計(jì)學(xué)特征。

5、地震屬性技術(shù)是指提取、顯示、分析和評(píng)價(jià)地震屬性的技術(shù)，在煤層氣震屬性的技術(shù)，在煤層氣(瓦斯瓦斯)地震勘探中包括地震屬性的地震勘探中包括地震屬性的提取、地震屬性的分析、利用地震屬性區(qū)分構(gòu)造、巖性并進(jìn)提取、地震屬性的分析、利用地震屬性區(qū)分構(gòu)造、巖性并進(jìn)行目的層預(yù)測(cè)。行目的層預(yù)測(cè)。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)53.1瓦斯富集帶的地震響應(yīng)瓦斯富集帶的地震響應(yīng) 煤層反射波中含有大量地震信息，但是很多信息煤層反射波中含有大量地震信息，但是很多信息(如頻率如頻率)的的變化卻難以直觀地分析。對(duì)于構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶異變化卻難以直觀地分析。對(duì)于構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶異常，如果首先仔細(xì)地研究它們引起地震

6、信息變化的特征，反常，如果首先仔細(xì)地研究它們引起地震信息變化的特征，反過來提取這些特征，就可以作為構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶過來提取這些特征，就可以作為構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶識(shí)別的依據(jù)。識(shí)別的依據(jù)。 地震屬性參數(shù)種類很多，在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶識(shí)別地震屬性參數(shù)種類很多，在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶識(shí)別過程中，它們變化特征是什么？哪些屬性參數(shù)是有效的過程中，它們變化特征是什么？哪些屬性參數(shù)是有效的(貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)率高率高)？ 根據(jù)陽煤集團(tuán)的地層態(tài)特征，設(shè)計(jì)了六層介質(zhì)模型，其中第根據(jù)陽煤集團(tuán)的地層態(tài)特征，設(shè)計(jì)了六層介質(zhì)模型，其中第四層中部為構(gòu)造煤，代表瓦斯富集區(qū)，見圖四層中部為構(gòu)造煤，代表瓦斯富集區(qū)，

7、見圖31。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)6圖圖31 瓦斯富集帶地質(zhì)模型瓦斯富集帶地質(zhì)模型2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)73.1瓦斯富集帶的地震響應(yīng)瓦斯富集帶的地震響應(yīng) 瓦斯富集帶模型所用參數(shù)見表瓦斯富集帶模型所用參數(shù)見表31，模型參數(shù)建立在實(shí)測(cè)數(shù)，模型參數(shù)建立在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。據(jù)的基礎(chǔ)上。表表31 瓦斯富集帶地質(zhì)模型參數(shù)瓦斯富集帶地質(zhì)模型參數(shù)2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)83.1瓦斯富集帶的地震響應(yīng)瓦斯富集帶的地震響應(yīng) 共制作了共制作了3個(gè)模型。模型個(gè)模型。模型1中介質(zhì)中介質(zhì)4和介質(zhì)和介質(zhì)5均為原生煤，圖均為原生煤，圖32是模型是模型1的理論地震記錄；模型的理論地震記錄；模型2中介質(zhì)中

8、介質(zhì)4和介質(zhì)和介質(zhì)5均為構(gòu)均為構(gòu)造煤，圖造煤，圖33是模型是模型2的理論地震記錄；模型的理論地震記錄；模型3中介質(zhì)中介質(zhì)4為原為原生煤，而介質(zhì)生煤，而介質(zhì)5為構(gòu)造煤，兩種介質(zhì)間有一過渡帶，圖為構(gòu)造煤，兩種介質(zhì)間有一過渡帶，圖34是模型是模型3的理論地震記錄。的理論地震記錄。 從圖從圖32中可以看出五個(gè)界面的反射波，由于煤層頂板和底中可以看出五個(gè)界面的反射波，由于煤層頂板和底板的巖性不同，分別為泥巖和砂巖，即煤層底板的波阻抗差板的巖性不同，分別為泥巖和砂巖，即煤層底板的波阻抗差大于煤層頂板的波阻抗差，故煤層底板的反射能量強(qiáng)于煤層大于煤層頂板的波阻抗差，故煤層底板的反射能量強(qiáng)于煤層頂板的反射強(qiáng)度。

9、頂板的反射強(qiáng)度。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)9圖圖32 模型模型1的理論地震記錄的理論地震記錄2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)103.1瓦斯富集帶的地震響應(yīng)瓦斯富集帶的地震響應(yīng) 圖圖33中仍然有五個(gè)反射波，但是第二個(gè)反射波中仍然有五個(gè)反射波，但是第二個(gè)反射波(砂巖砂巖/泥巖泥巖界面界面)和第五個(gè)反射波和第五個(gè)反射波(砂巖砂巖/灰?guī)r界面灰?guī)r界面)的強(qiáng)度明顯低于模型的強(qiáng)度明顯低于模型1的對(duì)應(yīng)反射波。由于模型的對(duì)應(yīng)反射波。由于模型2中的煤層是構(gòu)造煤，而煤層頂、中的煤層是構(gòu)造煤，而煤層頂、底板的巖性不變，于是煤層頂、底板的波阻抗差均變大，故底板的巖性不變，于是煤層頂、底板的波阻抗差均變大，故模型模

10、型2的煤層反射能量強(qiáng)于模型的煤層反射能量強(qiáng)于模型1的煤層反射能量。的煤層反射能量。 從圖從圖34中只能發(fā)現(xiàn)四個(gè)界面的反射波，第二個(gè)反射波中只能發(fā)現(xiàn)四個(gè)界面的反射波，第二個(gè)反射波(砂砂巖巖/泥巖界面泥巖界面)無法看到。由于煤層是從原生煤無法看到。由于煤層是從原生煤構(gòu)造煤構(gòu)造煤原生煤變化的，故煤層頂板反射波沒有變化，而煤層底板原生煤變化的，故煤層頂板反射波沒有變化，而煤層底板反射波發(fā)生很大變化。反射波發(fā)生很大變化。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)11圖圖33 模型模型2的理論地震記錄的理論地震記錄2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)12圖圖34 模型模型3的理論地震記錄的理論地震記錄2021-11-1

11、5中國(guó)礦業(yè)大學(xué)133.1瓦斯富集帶的地震響應(yīng)瓦斯富集帶的地震響應(yīng) 從理論地震剖面中提取煤層底板反射波的多個(gè)地震屬性，挑從理論地震剖面中提取煤層底板反射波的多個(gè)地震屬性，挑選出選出4個(gè)對(duì)構(gòu)造煤響應(yīng)靈敏的地震屬性個(gè)對(duì)構(gòu)造煤響應(yīng)靈敏的地震屬性(分別是振幅、主頻、分別是振幅、主頻、低頻帶能量和相位低頻帶能量和相位)進(jìn)行對(duì)比分析，為瓦斯富集帶預(yù)測(cè)提供理進(jìn)行對(duì)比分析，為瓦斯富集帶預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。論依據(jù)。 圖圖35至圖至圖38是地震屬性圖。圖中，橫坐標(biāo)為是地震屬性圖。圖中，橫坐標(biāo)為CDP號(hào)，縱號(hào)，縱坐標(biāo)為地震屬性值，把原生煤和構(gòu)造煤的同一屬性用不同線坐標(biāo)為地震屬性值，把原生煤和構(gòu)造煤的同一屬性用不同線型表

12、示，其中藍(lán)色線形型表示，其中藍(lán)色線形pc代表模型代表模型1原生煤情況；紅色線形原生煤情況；紅色線形sc代表模型代表模型2構(gòu)造煤情況；綠色線形構(gòu)造煤情況；綠色線形mc代表模型代表模型3原生煤和原生煤和構(gòu)造煤并存情況。構(gòu)造煤并存情況。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)14圖圖35 煤層底板反射波的振幅煤層底板反射波的振幅2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)15圖圖36 煤層底板反射波的主頻煤層底板反射波的主頻2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)16圖圖37 煤層底板反射波的低頻帶能量煤層底板反射波的低頻帶能量2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)17圖圖38煤層底板反射波的相位煤層底板反射波的相位2021-11-

13、15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)183.1瓦斯富集帶的地震響應(yīng)瓦斯富集帶的地震響應(yīng) 從地震屬性圖中可以看出，藍(lán)色線形和紅色線形均為直線，從地震屬性圖中可以看出，藍(lán)色線形和紅色線形均為直線，表示地震屬性值沒有變化；而綠色線形在原生煤和構(gòu)造煤過表示地震屬性值沒有變化；而綠色線形在原生煤和構(gòu)造煤過渡帶上起伏變化很大，這是模型計(jì)算算法帶來的誤差。渡帶上起伏變化很大，這是模型計(jì)算算法帶來的誤差。 對(duì)理論地震記錄與煤層底板反射波的地震屬性進(jìn)行定量分析，對(duì)理論地震記錄與煤層底板反射波的地震屬性進(jìn)行定量分析，得到以下結(jié)論：得到以下結(jié)論： (1) 在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶上，煤層反射波具有波至在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶上，煤

14、層反射波具有波至?xí)r間發(fā)生延遲、但反射波連續(xù)性較好的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，見圖時(shí)間發(fā)生延遲、但反射波連續(xù)性較好的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，見圖34。 (2) 在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶上，煤層反射波為強(qiáng)振幅，在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶上，煤層反射波為強(qiáng)振幅，見圖見圖35。與原生煤比較，構(gòu)造煤與煤層頂、底板的波阻抗。與原生煤比較，構(gòu)造煤與煤層頂、底板的波阻抗差異更大，故反射能量強(qiáng)于前者。差異更大，故反射能量強(qiáng)于前者。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)193.1瓦斯富集帶的地震響應(yīng)瓦斯富集帶的地震響應(yīng) (3) 在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶上，煤層反射波的主頻明在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶上，煤層反射波的主頻明顯降低，見圖顯降低，

15、見圖36。煤儲(chǔ)層是典型的雙相介質(zhì)，固體顆粒與。煤儲(chǔ)層是典型的雙相介質(zhì)，固體顆粒與空隙中流體的相互作用產(chǎn)生了慢縱波，慢縱波的存在使得雙空隙中流體的相互作用產(chǎn)生了慢縱波，慢縱波的存在使得雙相介質(zhì)中波的能量分配發(fā)生了變化，使得地震波能量向低頻相介質(zhì)中波的能量分配發(fā)生了變化，使得地震波能量向低頻方向移動(dòng)。方向移動(dòng)。 (4) 在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶上，煤層反射波具有低頻在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶上，煤層反射波具有低頻帶能量相對(duì)增強(qiáng)、高頻能量相對(duì)衰減的頻率特征，見圖帶能量相對(duì)增強(qiáng)、高頻能量相對(duì)衰減的頻率特征，見圖37。 (5) 在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶上，煤層反射波具有與正在構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集帶

16、上，煤層反射波具有與正常反射波相位相反的相位特征，見圖常反射波相位相反的相位特征，見圖38。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)203.2 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例新景煤礦蘆南二區(qū)新景煤礦蘆南二區(qū) 新景煤礦蘆南二區(qū)北三正、副巷在掘進(jìn)過程中發(fā)生瓦斯突出，新景煤礦蘆南二區(qū)北三正、副巷在掘進(jìn)過程中發(fā)生瓦斯突出，7202綜采工作面在回采過程中也發(fā)生瓦斯突出，瓦斯突出點(diǎn)綜采工作面在回采過程中也發(fā)生瓦斯突出，瓦斯突出點(diǎn)(紅星紅星)位置見圖位置見圖39。 對(duì)瓦斯突出地段的三維地震資料進(jìn)行了解釋，重點(diǎn)放在對(duì)瓦斯突出地段的三維地震資料進(jìn)行了解釋，重點(diǎn)放在3煤煤層變薄沖刷缺失帶范圍內(nèi)，見圖層變薄沖刷缺失帶范圍內(nèi)，見圖310。

17、圖中的紅線范圍是。圖中的紅線范圍是利用三維地震資料解釋的利用三維地震資料解釋的3煤層變薄沖刷缺失帶。北三正、煤層變薄沖刷缺失帶。北三正、副巷瓦斯突出點(diǎn)正在這個(gè)范圍內(nèi)，副巷瓦斯突出點(diǎn)正在這個(gè)范圍內(nèi)，7202綜采工作面瓦斯突出綜采工作面瓦斯突出點(diǎn)在這個(gè)范圍的邊緣。顯然，瓦斯突出與煤層的變薄缺失密點(diǎn)在這個(gè)范圍的邊緣。顯然，瓦斯突出與煤層的變薄缺失密切相關(guān)。切相關(guān)。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)21圖圖39 新景煤礦蘆南二區(qū)新景煤礦蘆南二區(qū)3煤層瓦斯突出點(diǎn)位置煤層瓦斯突出點(diǎn)位置(局部局部)2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)22圖圖310 新景煤礦蘆南二區(qū)三維地震資料解釋區(qū)域新景煤礦蘆南二區(qū)三維地震資料

18、解釋區(qū)域2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)233.2 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例新景煤礦蘆南二區(qū)新景煤礦蘆南二區(qū) 圖圖311是北三正巷是北三正巷(Inline2637線線)的地震剖面，圖的地震剖面，圖312是是北三副巷北三副巷(Inline 2642線線)的地震剖面，圖的地震剖面，圖313是通過是通過7202綜采工作面瓦斯突出點(diǎn)綜采工作面瓦斯突出點(diǎn)(Inline2694線線)的地震剖面，黃線代的地震剖面，黃線代表表T3波，瓦斯突出區(qū)域用紅色箭頭表示。波，瓦斯突出區(qū)域用紅色箭頭表示。 從地震剖面中可以看出，對(duì)應(yīng)從地震剖面中可以看出，對(duì)應(yīng)3煤層的煤層的T3波有兩個(gè)相位，且波有兩個(gè)相位，且信噪比較高。原解釋方案

19、根據(jù)第一相位的振幅變?nèi)酰辔晦D(zhuǎn)信噪比較高。原解釋方案根據(jù)第一相位的振幅變?nèi)酰辔晦D(zhuǎn)移等波形特征確定了移等波形特征確定了3煤層的變薄缺失帶范圍是基本可信的。煤層的變薄缺失帶范圍是基本可信的。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)24圖圖311 新景煤礦蘆南二區(qū)北三正巷新景煤礦蘆南二區(qū)北三正巷(Inline2637線線)地震剖面地震剖面2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)25圖圖312 新景煤礦蘆南二區(qū)北三副巷新景煤礦蘆南二區(qū)北三副巷(Inline2642線線)地震剖面地震剖面2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)26圖圖313 新景煤礦蘆南二區(qū)新景煤礦蘆南二區(qū)7202綜采工作面瓦斯突出點(diǎn)綜采工作面瓦斯突出點(diǎn)(I

20、nline2694線線)地震剖面地震剖面2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)273.2 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例新景煤礦蘆南二區(qū)新景煤礦蘆南二區(qū) 提取了提取了T3波的多個(gè)地震屬性，主要包括振幅、相似性、主頻、波的多個(gè)地震屬性，主要包括振幅、相似性、主頻、主頻帶能量和平均頻率相位，見圖主頻帶能量和平均頻率相位，見圖314。 從從T3波地震屬性圖中可以看出波地震屬性圖中可以看出3煤層的變薄缺失情況，在振煤層的變薄缺失情況，在振幅切片上能量明顯變?nèi)醴衅夏芰棵黠@變?nèi)?紅色紅色)，在相似性切片上異常突出，在相似性切片上異常突出(紅紅色色)，在主頻切片上表現(xiàn)為高值，在主頻切片上表現(xiàn)為高值(黑色黑色)，在主頻帶能量

21、切片上，在主頻帶能量切片上表現(xiàn)為低值表現(xiàn)為低值(藍(lán)色藍(lán)色)，在相位切片上也存在較大差異。，在相位切片上也存在較大差異。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)28振振幅幅圖圖314 新景煤礦蘆南二區(qū)新景煤礦蘆南二區(qū)T3波地震屬性波地震屬性主主頻頻帶帶能能量量相相似似性性相相位位主頻主頻2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)293.2 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例新景煤礦蘆南二區(qū)新景煤礦蘆南二區(qū) 相對(duì)于常規(guī)地震解釋方法，利用地震屬性能夠更準(zhǔn)確、更細(xì)相對(duì)于常規(guī)地震解釋方法，利用地震屬性能夠更準(zhǔn)確、更細(xì)致地劃分致地劃分3煤層的變薄缺失帶。在這個(gè)范圍內(nèi)，煤層是部分煤層的變薄缺失帶。在這個(gè)范圍內(nèi)，煤層是部分變薄、部分缺失，北三正

22、、副巷瓦斯突出點(diǎn)變薄、部分缺失，北三正、副巷瓦斯突出點(diǎn)(圖圖314中異常中異常)的所有地震屬性值接近煤層，與的所有地震屬性值接近煤層，與7202綜采工作面瓦斯突出點(diǎn)綜采工作面瓦斯突出點(diǎn)的地震屬性值基本一致。的地震屬性值基本一致。 基于上述事實(shí)，本區(qū)的瓦斯富集帶位于煤層變薄缺失帶附近，基于上述事實(shí)，本區(qū)的瓦斯富集帶位于煤層變薄缺失帶附近，更準(zhǔn)確地說應(yīng)該是更準(zhǔn)確地說應(yīng)該是3煤層的變薄可能會(huì)導(dǎo)致瓦斯突出。煤層的變薄可能會(huì)導(dǎo)致瓦斯突出。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)304 方位各向異性技術(shù)方位各向異性技術(shù) 國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果表明，反射國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果表明，反射P波對(duì)裂縫性地層所表現(xiàn)出的波對(duì)裂縫性地層所

23、表現(xiàn)出的方位各向異性特征很敏感，所有的方位各向異性特征很敏感，所有的P波屬性分布函數(shù)均為橢波屬性分布函數(shù)均為橢圓，見圖圓，見圖41。圖圖41 地震屬性的方位各向異性地震屬性的方位各向異性2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)314.1 方位各向異性技術(shù)方位各向異性技術(shù) 方位各向異性技術(shù)是根據(jù)不同方位角方位各向異性技術(shù)是根據(jù)不同方位角P波振幅、速度、波阻波振幅、速度、波阻抗等多個(gè)地震屬性隨入射角變化的規(guī)律，利用地震抗等多個(gè)地震屬性隨入射角變化的規(guī)律，利用地震P波方位波方位屬性確定煤屬性確定煤(巖巖)層裂隙發(fā)育帶的空間分布，其基本步驟包括：層裂隙發(fā)育帶的空間分布，其基本步驟包括： (1) 為了增加有效覆

24、蓋次數(shù)，將為了增加有效覆蓋次數(shù)，將49個(gè)面元的數(shù)據(jù)形成宏面元；個(gè)面元的數(shù)據(jù)形成宏面元； (2) 然后按然后按1530的方位角增量抽取的方位角增量抽取612個(gè)方位角道集；個(gè)方位角道集； (3) 對(duì)對(duì)612個(gè)方位角道集進(jìn)行速度分析、個(gè)方位角道集進(jìn)行速度分析、NMO校正、疊加和校正、疊加和偏移，得到偏移，得到612個(gè)方位偏移數(shù)據(jù)體；個(gè)方位偏移數(shù)據(jù)體； (4) 對(duì)對(duì)612個(gè)方位偏移數(shù)據(jù)體進(jìn)行波阻抗反演，得到個(gè)方位偏移數(shù)據(jù)體進(jìn)行波阻抗反演，得到612個(gè)個(gè)方位波阻抗數(shù)據(jù)體；方位波阻抗數(shù)據(jù)體；2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)324.1 方位各向異性技術(shù)方位各向異性技術(shù) (5) 從從612個(gè)方位偏移數(shù)據(jù)體和方

25、位波阻抗數(shù)據(jù)體中提取與個(gè)方位偏移數(shù)據(jù)體和方位波阻抗數(shù)據(jù)體中提取與巖溶裂隙密度有關(guān)的地震屬性參數(shù)；巖溶裂隙密度有關(guān)的地震屬性參數(shù)； (6) 對(duì)方位偏移數(shù)據(jù)體、方位波阻抗數(shù)據(jù)體中提取的方位地對(duì)方位偏移數(shù)據(jù)體、方位波阻抗數(shù)據(jù)體中提取的方位地震屬性震屬性(主要包括振幅、頻率、波阻抗、速度主要包括振幅、頻率、波阻抗、速度)進(jìn)行融合；進(jìn)行融合； (7) 利用融合后的方位地震屬性對(duì)煤層裂隙發(fā)育帶進(jìn)行預(yù)測(cè)利用融合后的方位地震屬性對(duì)煤層裂隙發(fā)育帶進(jìn)行預(yù)測(cè)和解釋，定量計(jì)算裂隙發(fā)育帶的密度和方向。和解釋，定量計(jì)算裂隙發(fā)育帶的密度和方向。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)334.2 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例張集煤礦西三采區(qū)張集

26、煤礦西三采區(qū) 從疊后從疊后P波地震資料中，提取波地震資料中，提取13-1煤層主頻、主頻帶能量、煤層主頻、主頻帶能量、時(shí)域平均能量、波峰相位時(shí)間等時(shí)域平均能量、波峰相位時(shí)間等5個(gè)地震屬性，對(duì)比分析后個(gè)地震屬性，對(duì)比分析后選擇選擇3個(gè)最佳地震屬性進(jìn)行融合，用于煤層裂隙發(fā)育帶預(yù)測(cè)。個(gè)最佳地震屬性進(jìn)行融合，用于煤層裂隙發(fā)育帶預(yù)測(cè)。 圖圖42為主頻平面圖，大斷層附近伴生裂隙發(fā)育帶，圈定了為主頻平面圖，大斷層附近伴生裂隙發(fā)育帶，圈定了兩處裂隙發(fā)育帶。兩處裂隙發(fā)育帶。 圖圖43為主頻帶能量平面圖，大斷層處裂隙發(fā)育不明顯，確為主頻帶能量平面圖，大斷層處裂隙發(fā)育不明顯，確定了兩個(gè)裂隙發(fā)育帶。定了兩個(gè)裂隙發(fā)育帶。

27、 圖圖44為時(shí)域平均能量平面圖，除大斷層附近外，確定三處為時(shí)域平均能量平面圖，除大斷層附近外，確定三處裂隙發(fā)育帶。裂隙發(fā)育帶。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)34圖圖42 主頻方位屬性主頻方位屬性2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)35圖圖43 主頻帶能量方位屬性主頻帶能量方位屬性2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)36圖圖44 時(shí)域平均能量方位屬性時(shí)域平均能量方位屬性2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)374.2 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例張集煤礦西三采區(qū)張集煤礦西三采區(qū) 選用主頻、主頻帶能量和時(shí)域平均能量作為地震屬性融合的選用主頻、主頻帶能量和時(shí)域平均能量作為地震屬性融合的三個(gè)因素，即利用融合后的方位地震屬性來

28、預(yù)測(cè)煤層裂隙發(fā)三個(gè)因素，即利用融合后的方位地震屬性來預(yù)測(cè)煤層裂隙發(fā)育帶的存在。圖育帶的存在。圖45是融合后的方位地震屬性平面圖，確定是融合后的方位地震屬性平面圖，確定了三處裂隙發(fā)育帶。了三處裂隙發(fā)育帶。 張集煤礦西三采區(qū)張集煤礦西三采區(qū)13-1煤層裂隙發(fā)育帶預(yù)測(cè)工作中，應(yīng)用地煤層裂隙發(fā)育帶預(yù)測(cè)工作中，應(yīng)用地震方位屬性技術(shù)和多源信息融合技術(shù)，提取地震震方位屬性技術(shù)和多源信息融合技術(shù)，提取地震P波對(duì)裂縫波對(duì)裂縫性地層所表現(xiàn)出的方位各向異性特征，并從地震屬性參數(shù)隨性地層所表現(xiàn)出的方位各向異性特征，并從地震屬性參數(shù)隨方位角變化的特征中提取煤層的裂隙屬性，通過信息融合后方位角變化的特征中提取煤層的裂隙屬

29、性，通過信息融合后獲得方位地震屬性平面圖，從中確定了三處裂隙發(fā)育帶。獲得方位地震屬性平面圖，從中確定了三處裂隙發(fā)育帶。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)38圖圖45 方位地震屬性方位地震屬性2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)395 彈性波阻抗反演技術(shù)彈性波阻抗反演技術(shù)常規(guī)常規(guī)(疊后疊后)波阻抗反演方法將反映構(gòu)造信息的地震剖面轉(zhuǎn)換為反映波阻抗反演方法將反映構(gòu)造信息的地震剖面轉(zhuǎn)換為反映巖性信息的波阻抗剖面。但是，該方法建立在地震波垂直入射假巖性信息的波阻抗剖面。但是，該方法建立在地震波垂直入射假設(shè)的基礎(chǔ)之上。如果共中心點(diǎn)道集的各道炮檢距變化范圍不大時(shí)，設(shè)的基礎(chǔ)之上。如果共中心點(diǎn)道集的各道炮檢距變化范圍

30、不大時(shí)，地震波近似垂直反射界面，獲得的疊加地震波近似垂直反射界面，獲得的疊加(偏移偏移)剖面可近似視為零炮剖面可近似視為零炮檢距剖面。對(duì)零炮檢距剖面進(jìn)行反演，可以得到聲波波阻抗檢距剖面。對(duì)零炮檢距剖面進(jìn)行反演，可以得到聲波波阻抗AI(Acoustic Impedance)，它僅與巖石縱波速度和密度有關(guān)。，它僅與巖石縱波速度和密度有關(guān)。如果共中心點(diǎn)道集的各道炮檢距變化范圍較大時(shí)，地震波垂直入如果共中心點(diǎn)道集的各道炮檢距變化范圍較大時(shí)，地震波垂直入射假設(shè)的基礎(chǔ)不成立，理論射假設(shè)的基礎(chǔ)不成立，理論(垂直入射垂直入射)反射系數(shù)與實(shí)際獲得的反射反射系數(shù)與實(shí)際獲得的反射系數(shù)大相徑庭，即存在系數(shù)大相徑庭，即

31、存在AVO問題。獲得的疊加問題。獲得的疊加(偏移偏移)剖面也并非零剖面也并非零炮檢距剖面，而是共中心點(diǎn)道集的各道反射波振幅平均疊加結(jié)果。炮檢距剖面，而是共中心點(diǎn)道集的各道反射波振幅平均疊加結(jié)果。對(duì)疊加對(duì)疊加(偏移偏移)剖面進(jìn)行反演，獲得的波阻抗不是聲波波阻抗剖面進(jìn)行反演，獲得的波阻抗不是聲波波阻抗AI。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)405 彈性波阻抗反演技術(shù)彈性波阻抗反演技術(shù) Connolly(1999)提出了彈性波阻抗反演方法，它是一種利用提出了彈性波阻抗反演方法，它是一種利用不同炮檢距的不同炮檢距的AVO信息的疊前波阻抗反演方法。為了充分利信息的疊前波阻抗反演方法。為了充分利用用AVO信

32、息，構(gòu)造了一種類似與聲波波阻抗信息，構(gòu)造了一種類似與聲波波阻抗AI的彈性波阻抗的彈性波阻抗EI(Elastic Impedance)，它是巖石縱波速度、橫波速度、密，它是巖石縱波速度、橫波速度、密度和入射角的函數(shù)。通過彈性波阻抗反演可以求得不同入射度和入射角的函數(shù)。通過彈性波阻抗反演可以求得不同入射角的彈性波阻抗值角的彈性波阻抗值EI，相對(duì)于聲波波阻抗，相對(duì)于聲波波阻抗AI，彈性波阻抗，彈性波阻抗EI更有利于巖性分析。更有利于巖性分析。2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)415.1 彈性波阻抗的數(shù)值模擬彈性波阻抗的數(shù)值模擬 為了驗(yàn)證彈性波阻抗為了驗(yàn)證彈性波阻抗(EI)反演在煤田上的可行性，根據(jù)淮南

33、反演在煤田上的可行性，根據(jù)淮南張集煤礦的煤層和煤層頂張集煤礦的煤層和煤層頂/底板巖性的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立了四個(gè)底板巖性的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立了四個(gè)煤層模型進(jìn)行彈性波阻抗煤層模型進(jìn)行彈性波阻抗(EI)正演模擬研究，物性參數(shù)見表正演模擬研究，物性參數(shù)見表51。圖圖51 煤層及其頂?shù)装逦镄詤?shù)煤層及其頂?shù)装逦镄詤?shù)2021-11-15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)425.1 彈性波阻抗的數(shù)值模擬彈性波阻抗的數(shù)值模擬 模型模型1到模型到模型4的變化，基本上體現(xiàn)了煤體破壞程度由小到大的變化，基本上體現(xiàn)了煤體破壞程度由小到大的趨勢(shì)。其中模型的趨勢(shì)。其中模型4中的構(gòu)造煤中的構(gòu)造煤II又稱作軟分層，其煤體結(jié)構(gòu)又稱作軟分層，其煤體結(jié)構(gòu)發(fā)生

34、了嚴(yán)重破壞，是預(yù)防瓦斯突出的重點(diǎn)防范區(qū)域。發(fā)生了嚴(yán)重破壞，是預(yù)防瓦斯突出的重點(diǎn)防范區(qū)域。 利用上述方法分別對(duì)四個(gè)模型中的利用上述方法分別對(duì)四個(gè)模型中的7與與18入射角的入射角的EI值值歸一化到歸一化到AI范圍之后，得到的四個(gè)模型的正演計(jì)算結(jié)果如圖范圍之后，得到的四個(gè)模型的正演計(jì)算結(jié)果如圖51所示。所示。 結(jié)論：結(jié)論：(1) 在煤層上非零入射角度的在煤層上非零入射角度的EI量值均比普通的量值均比普通的AI值值要低，即要低，即EI對(duì)煤層的反應(yīng)更敏感；對(duì)煤層的反應(yīng)更敏感；(2) 18入射角的入射角的EI值是值是三種波阻抗值中最小的，對(duì)煤層巖性反應(yīng)最靈敏；三種波阻抗值中最小的，對(duì)煤層巖性反應(yīng)最靈敏；(3) 隨著隨著煤體破壞程度的逐漸增大煤體破壞程度的逐漸增大(即由模型即由模型1到模型到模型4的過渡的過渡)，18入射角的入射角的EI值逐漸變小，在模型值逐漸變小，在模型4的上甚至出現(xiàn)負(fù)值。