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。     

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.     

基于各向异性的薄煤层AVO正演方法

针对煤层厚度薄、煤层顶底界面波阻抗差较强的特点,从一般各向异性介质的弹性动力学方程出发,推导出了两层EDA介质水平界面情况下平面波的反射和透射系数公式,并进一步推导了3层介质（即EDA介质薄层位于两个各向同性介质之间）的平面波反射和透射系数。利用所推导的AVO公式,对煤系地层进行了纵波AVO正演模拟,对模拟结果进行分析发现：薄层的厚度、EDA介质的各向同性背景参数对薄层纵波反射系数有较大影响,裂隙开度对薄层反射系数几乎没有影响。     

深部煤层的AVO属性分析

根据岩石物理理论和深部煤田测井数据,建立了利用AVO属性预测深部煤层岩石物性的方法.由于煤层与上覆岩层一般有较大的阻抗差异,煤层的AVO特性类似于油气勘探中典型的第三类含气砂岩特性.不同于油气勘探的砂岩储层预测,煤层的特性类似于泥岩.在此基础上,通过建立AVO梯度截距交汇图,可以很好地将多数煤层与炭质泥岩或者泥质炭等岩性识别出来.利用梯度截距的AVO交汇图,还可指示出高孔隙含水砂岩的分布范围.     

煤厚变化对采场冲击危险影响的数值模拟

针对煤层厚度变化对煤矿冲击危险的影响,采用数值模拟方法,分析了不同煤层厚度变化条件下其应力和弹性应变能分布规律。结果表明:在煤层厚度局部变化位置前方应力集中系数和弹性应变能逐渐增大并且煤层厚度越薄其增加的程度也就越大;当工作面推进至煤层厚度变化处时,其应力值是煤层未开挖时的1.37倍;而弹性应变能是煤层未开挖时的2倍。     

基于方位AVO正演的HTI构造煤裂隙可探测性分析

通过建立6类HTI构造煤的理论模型,利用Hudson等效介质理论和Schoenberg所定义的传播矩阵,正演煤层顶板的方位AVO记录,最终获得了6类模型的多方位AVO记录。通过对HTI构造煤方位AVO曲线的分析可知：① 不同方位AVO曲线的P值为小于零的常量,G值较大并随方位角φ的增大而减小（φ∈[0,90°\]）;②当裂隙密度增大时,P值减小,G值增大;③ 相对于泥岩顶板来说,砂岩顶板的P值较小,G值较大。通过对HTI构造煤GVAz曲线的分析可知：① GVAz曲线的周期为180°,并在裂隙法向方位取最小值;② 随着裂隙密度的增大,GVAz曲线的波幅相应增大;③ 当裂隙水填充时,GVAz曲线的波幅大于裂隙气填充时的情形。因此,方位AVO的P值可以被用来识别煤层的顶板岩性,GVAz曲线的极值和波幅可分别用来获得裂隙发育法向和裂隙密度信息。就实际地震数据来说,较高信噪比（＞5）是进行方位AVO分析的前提。     

煤层AVO正演模拟

AVO技术是研究反射波振幅随炮检距的变化规律,目前在油气探测中已成为一种十分有效的勘探手段。基于AVO技术在多方领域中的探讨,对在煤层勘探中的应用进行了分析,建立了煤系地层的AVO正演模型,并对其进行了分析研究,认为煤层顶、底板反射波振幅随炮检距的增加而减小。根据不同煤种反射波振幅随炮检距的变化不同还可以估算出煤的种类。     

基于AVO反演技术的赵家寨煤矿煤层瓦斯含量分布预测

为预测赵家寨煤矿14采区煤层瓦斯含量分布,结合赵家寨煤矿14采区勘探地震资料,基于截距和梯度属性,得到纵波阻抗、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,瓦斯含量高的煤层一般能形成较强的AVO异常,瓦斯含量低的煤层AVO异常较弱。利用AVO反演技术,建立不同地震属性与煤层瓦斯含量之间的相关关系,从而获得赵家寨煤矿14采区煤层瓦斯含量分布。研究表明,煤层瓦斯含量预测结果与实测瓦斯含量误差小,吻合性好,说明AVO反演技术在一定条件下适用于预测煤层瓦斯含量分布。     

构造煤的地震可识别性特征

为了研究构造煤的地震特征及可识别性,根据常温常压条件下超声测量所揭示的原生结构煤与构造煤的弹性特征,建立了3种典型的煤层夹构造煤地震地质模型;利用反射率法计算了这3种模型的PP波与PS波地震响应;在不同频率下对比分析了构造煤所处位置及厚度大小对煤层反射的影响及其AVO特征。结果发现:构造煤夹层的存在使煤层反射系数增大;频率越低、构造煤厚度越大,增加的倍数越高;相同条件下PP波反射系数的增幅高于PS波;在低频情况下,构造煤在煤层中的空间位置变化在煤层反射的相位上存在异常。从而从理论上证明利用现有的纵波地震反演技术,理论上可以预测构造煤的存在;PS波信息的加入有助于提高单纯PP波预测的精度,尤其对构造煤空间位置的确定,PS波相位具有优于PP波的敏感性。     

煤层厚度变化的透射槽波探测技术

为解决工作面内煤层厚度变化对煤矿采掘部署、生产计划、采出率的影响问题,首先分析了煤层厚度变化的地质原因及主要探测手段;其次,在介绍槽波探测理论的基础上,采用3D正演模拟方法对工作面内部煤层厚度变化情况进行了研究,证明了透射槽波探测煤层厚度的可行性;最后,采用透射槽波探测技术对黄陵某矿工作面内部煤层厚度变化情况进行了探测,查明了工作面煤层厚度变化情况。探测结果表明透射槽波探测技术能够有效探查工作面内部的煤层厚度变化,为矿井安全开采提供有效技术支撑。     

煤层厚度变化的地质成因分折

系统全面的分析了影响煤层厚度变化的地质成因,深入探讨了褶皱构造、断裂构造、岩浆侵入、沉积环境等地质因素对煤层厚度变化的影响,并指出煤层厚度的变化是制约煤矿建设发展的重要因素,在矿井地质工作中加强煤层厚度变化的地质研究对矿井生产建设具有重要的指导意义.     

煤矿瓦斯地质规律分析及突出危险性预测

通过对影响佳竹箐煤矿7#瓦斯赋存条件的地质构造、煤层顶底板岩性、煤层厚度变化、岩浆岩及岩溶陷落柱分布、煤层埋深及上覆基岩厚度等主要因素进行分析,将影响该煤矿瓦斯赋存的主要因素归结为煤层厚度变化系数、煤层埋深以及上覆基岩厚度。结合相邻矿井7#煤层突出危险性的相关资料,确定了该煤层厚度变化系数的临界值,为预测煤层的瓦斯突出危险性提供了依据。     

基于PCA-RBF神经网络模型的煤层厚度预测

基于淮北某矿区的地震属性参数和钻井数据,利用逐步回归分析方法,优选出与煤层厚度有着显著相关性的参数,通过构建主成分分析算法-径向基函数神经网络模型,预测煤层厚度的变化趋势,并将井旁道的煤层厚度预测值保留,作为下一个未知区域预测模型的输入参数,从而获得更准确的煤层厚度预测值。通过不断扩展预测范围,并对其进行持续分析,从而实现整个研究区域煤层厚度的准确预测。分别对比RBF和PCA-RBF 2种神经网络模型预测的煤层厚度与真实值的绝对误差、相对误差以及相关系数,其中PCA-RBF神经网络模型的预测值与真实值之间的绝对误差为0～0.08 m,相对误差为0%～4%,相关系数为0.999 9。结果表明,PCA-RBF神经网络模型预测得到的煤层厚度变化趋势更接近于真实值,预测结果的精度更高,能够为煤矿安全生产、减少成本、提高效益提供强有力的技术支持。     

煤层厚度变化的地质成因分析

系统全面的分析了影响煤层厚度变化的地质成因，深入探讨了褶皱构造、断裂构造、岩浆侵入、沉积环境等地质因素对煤层厚度变化的影响，并指出煤层厚度的变化是制约煤矿建设发展的重要因素，在矿井地质工作中加强煤层厚度变化的地质研宜对矿井生产建设具有重要的指导意义。     

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。     

义安井田二1煤层厚度稳定性分析及影响因素探讨

通过对新安煤田义安井田煤层厚度稳定性分析,并经勘探与实践相结合,进而研究和分析了二1煤层厚度变化的主要原因及影响因素探讨,并分析煤层厚度变化的趋势,提出了建议。     

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。     

煤层厚度对槽波频散特性的影响

槽波地震勘探是一种能够有效预测煤层工作面内小幅构造的井下物探技术。为了达到预测煤层厚度分布的目的,基于弹性波理论,推导了勒夫型槽波频散方程,并分析了煤层厚度变化对槽波频散特性的影响。研究表明,槽波的埃里相频率和速度与煤层厚度关系密切,通过槽波频散曲线提取,可以实现煤层分布的预测,为利用槽波频散特性实现煤层厚度预测提供理论依据。     

海孜煤矿可采煤层厚度变化原因分析

由于煤层受成煤环境、河流冲刷剥蚀、褶皱、断裂及岩浆岩侵入等因素的影响,引起了煤层的加厚或变薄;煤层厚度变化会给矿井的生产、巷道的开拓造成了一定的难度。通过资料分析找出了煤层厚度变化因素和分布规律;因此查明和掌握可采煤层厚度变化分布的特征,摸清煤层厚度变化的规律,对海孜矿井生产、开采具有一定的借鉴和指导意义。     

高家堡勘查区构造及沉积环境因素对煤厚变化的影响

介绍了高家堡勘查区的地质构造特征,分析了构造因素对煤层厚度变化的影响,以及沉积环境因素与煤层厚度变化的关系。