调谐效应影响下的AVO属性在构造煤预測中的应用

针对构造煤分布范围预测难度大问题,分析了调谐效应影响下不同煤体结构的AVO属性特征,并利用该方法进行了鄂尔多斯盆地东缘某区块构造煤分布范围的预测。首先取典型的模型数据对原生煤、构造煤-Ⅰ和构造煤-Ⅱ进行了AVO曲线和属性分析,发现煤层顶板比底板更适合做AVO属性的分析,且随着煤体破坏程度的增加,截距的绝对值增大,梯度的绝对值也增大;分别取5m、7m、10m、12m和15m厚的煤层模型进行正演,发现煤层厚度变化时,虽然受到了调谐效应的影响,但仍然以煤体结构变化影响为主,并且AVO属性变化规律和无调谐效应影响时规律一致,即构造煤比原生煤截距绝对值更高、梯度绝对值更高,因而AVO属性能够用来进行构造煤的预测。将该技术应用于鄂尔多斯盆地东缘某工区8号煤层的构造煤分布区预测中,预测结果与井孔揭露结果一致。理论与实践证明,利用AVO属性进行构造煤分布区预测是可行的。     

应用反演谱分解去除调谐效应的分频AVO技术

传统的AVO分析是假设平面波入射到分开两个半空间的单界面,并没有考虑油藏厚度的影响。当地层为薄层时,调谐效应会使AVO的变化规律发生改变,影响储层的识别。谱分解能够将时间记录转换到不同频率,从而得到更多的储层信息。因此,可以利用谱分解进行分频AVO分析。在多种谱分解方法中,反演谱分解方法具有较高的时频分辨率,并且其直接得到的是反射系数谱,可去除子波的影响。依据这一特性,这里将反演谱分解方法用于去除调谐效应。根据实际薄层的物理参数和地质条件,设计不同厚度的薄层模型,正演得到合成地震道集;然后利用反演谱分解进行分频AVO分析。结果表明,该方法能够消除薄层调谐效应,同时还能避免陷频现象。     

构造煤的成因属性分类

前人研究认为构造煤是煤与瓦斯突出的必要条件,构造煤的分类对煤与瓦斯突出的预测和防治有重要意义。(1)根据构造煤参与煤与瓦斯突出过程的突出属性对构造煤重新进行了定义,认为构造煤是构造作用下强度降低、瓦斯异常的煤气双重介质,据此将构造煤划分为01类瓦斯构造煤和01类强度构造煤以及强度和瓦斯都变异的02类构造煤。(2)参考地质构造成因环境下岩石破坏的脆韧性划分方式,将突出属性分类与脆韧性的构造成因特性结合起来,划分出3类脆性构造煤和3类韧性构造煤,分别命名为01类脆性瓦斯构造煤、02类脆性构造煤等。(3)分析了构造煤在煤与瓦斯突出中的作用,低强度构造煤在其周围形成应力集中,瓦斯通过孔隙压力和吸附作用降低煤体强度,而高压瓦斯则是突出发展过程中煤体破坏和抛掷的重要动力源之一。(4)结合成因属性构造煤分类对各种地质因素对构造煤空间分布、构造煤瓦斯的生成和保存条件进行了分析。     

构造煤与原生结构煤的孔隙结构及吸附性差异

基于晋城和焦作煤样的吸附实验,对比分析了构造煤与原生结构煤的孔隙结构、吸附能力差异及其影响因素。结果表明,与原生结构煤相比,构造煤低温液氮吸附两阶段的拐点相对提前,中值孔径显著偏小,总孔容、微孔-中孔范围内各孔径段孔容以及相应的孔比表面积均要大几到十几倍。构造煤平均孔容具有微孔≈小孔>中孔的特点,原生结构煤却呈中孔>小孔≈微孔的规律,但两类煤体分段孔比表面积比例却不存在实质性差别。同时,构造煤吸附能力显著强于相同煤级的原生结构煤,原因在于构造煤的吸附孔孔容及相应的孔比表面积显著较高。此外,构造动力对煤孔隙结构乃至煤吸附性的改造可能涉及与煤大分子结构相关的微孔层次,有关现象和机理值得进一步深入探讨。     

构造煤厚度定量预测技术新进展

构造煤与原生煤的物性差异明显,是煤层气储层建模需要考虑的关键因素之一。针对构造煤厚度分布预测这一关键问题,以测井曲线和地震属性为数据输入,综合分析了构造煤识别和厚度预测的最新研究进展。相对于交互式测井曲线识别来说,基于小波多尺度分析和聚类分析的构造煤识别方法精度更高、可靠性更好。结合地震属性和机器学习算法,可以获得精度更高的构造煤厚度确定性预测结果。结合地震属性和地质统计学随机模拟,可以获得可靠性更高的构造煤厚度非确定性预测结果。尽管构造煤厚度预测已研究多年,但构造类型和空间位置预测仍然需要进一步研究。     

瓦斯突出煤和非突出煤AVO响应的比较

基于Zoeppritz方程,对煤层进行AVO正演模拟,得到煤层的AVO响应曲线。瓦斯突出煤与非突出煤的AVO响应对比表明,无论是瓦斯突出煤还是非突出煤,其顶界面AVO响应在总体上表现为地震振幅绝对值随偏移距增加而减小的特点,但是瓦斯突出煤的截距绝对值要大于非突出煤的截距绝对值,瓦斯突出煤的斜率要大于非突出煤的斜率。煤层厚度变化会对AVO响应产生影响,当瓦斯突出煤和非突出煤的厚度相同时,瓦斯突出煤的截距绝对值大于非突出煤;当厚度不同时,瓦斯突出煤的斜率大于非突出煤的斜率。瓦斯突出煤与非突出煤的AVO响应差异,可为地球物理参数进行煤与瓦斯突出危险性预测以提供技术参考。     

构造煤与原生结构煤中甲烷扩散性能差异性分析

原生结构煤受构造应力破坏后形成不同类型煤体结构煤,其孔隙结构、吸附/解吸、扩散和渗透能力等将发生变化,从而影响煤层气的赋存与产出.通过对沁水盆地赵庄井田3号煤层原生结构煤与构造煤样品进行甲烷等温吸附实验、低温液氮和二氧化碳吸附实验,分析了构造煤与原生结构煤的吸附?解吸性能及孔隙结构特征;应用单孔和双孔非稳态扩散模型,揭...     

高渗透性煤储层分布的构造预测

以我国山西沁水盆地为例,采用现代构造应力场和构造曲率分析相结合的方法,就构造对煤储层高渗透性区发育特征的控制规律及其地质机理进行了研究。结果表明：沁水盆地下二叠统山西组主煤储层试井渗透率与现代构造应力场最大主应力差之间具有指数正相关关系,煤储层构造裂隙在构造主曲率大于O．1×10^4／m的地段可能相对发育;高构造曲率与高最大主应力差相匹配的地段在盆地中-南部呈NNW向展布,是较高渗透性煤储层发育的地带;构造应力实质上是通过对天然裂隙开合程度的控制而对煤储层渗透率施加影响。     

远近道差异属性在琼东南盆地深水区AVO分析中应用

对于信噪比相对较低的叠前地震资料,利用传统AVO属性交会分析和截距梯度乘积属性分析（即P×G属性）效果可能并不理想。为了有效提取叠前道集AVO属性信息,从叠前部分叠加体出发,根据远近道部分叠加体的相对关系,构建类似P×G属性的远近道差异属性因子,其中近道叠加反映截距属性,近远道叠加差值反映梯度属性,并通过理论模型验证其可以取代P×G属性应用于实际地震资料的AVO分析。最后以琼东南盆地深水区某气藏进行实际验证与分析,可知部分叠加数据相比单道道集信噪比明显提高,所以远近道差异属性可以有效解决实际道集的满天星现象,从而为信噪比相对较低的地震资料AVO属性分析提供更有效的方法。     

薄互层干涉对叠前AVO属性的影响分析

常规AVO分析是以单一界面为前提,用来分析薄层的AVO响应特征存在误差。Brekhovski给出的层状传播矩阵方程考虑了层内波的反射和透射以及层厚等影响因素,更适合用于讨论薄互层的地震响应特征。对薄层进行Brekhovski正演,发现不同入射角下振幅与厚度关系不同,与叠后全叠加振幅相比,截距P属性和薄层厚度之间的线性关系更强,说明P属性比全叠加振幅更有利于薄层厚度预测。不同薄互层模型的Brekhovski正演结果表明:净厚度和泊松比是影响AVO曲线特征的两个主要因素,净厚度越小,泊松比对截距P和梯度G属性的影响越小;当泊松比一定时,净厚度和P、G属性呈近似线性关系,P属性与净厚度关系更敏感,可用于薄互层净厚度预测。应用实例证明在薄互层区P属性用于砂地比预测效果比较好,叠后振幅和叠前反演的弹性阻抗预测的净砂岩厚度精度较差。     

对利用测井曲线判识构造煤方法的认识

依据参与实际工作的体会,对利用钻孔测井曲线判识构造煤方法中的一些问题提出几点认识,澄清一些概念性问题。分析认为,钻孔测井曲线是目前煤矿探测未被巷道揭露的新采区构造煤唯一可行的方法,可为煤矿区域突出危险性预测提供基础资料,但这需要充分认识此项技术的特点和复杂性。依据煤矿现有测井资料判识构造煤,还只能采用人工定性判识方法;研究或引进新的测井技术,方有可能探求定量和计算机自动识别方法。     

构造物理化学条件对煤变质作用的控制

煤是对温度和压力等地质因素十分敏感的有机岩,各种构造-热事件控制下的物理化学条件,是促进煤岩演化的根本动力。本文对煤变质作用过程的研究现状进行了综述,着重讨论了煤岩在高煤阶-石墨演化阶段的控制因素、演化过程和演化机制。煤变质作用包括煤化作用阶段和石墨化作用阶段,共同构成一个连续的有机质演化过程,总体趋势是分子结构有序化、化学成分单一化,最终演变为以碳元素为主、三维有序结构的石墨。温度和压力(应力)是控制煤变质作用两大因素,在不同的演化阶段,这两大因素所起的作用和演变机理都有所差异。在低、中煤阶演化阶段,温度是煤化学结构演化的主要控制因素,为化学键断裂提供活化能,应力缩聚和应力降解则对煤化学结构演化具有催化作用。高煤阶-石墨化阶段的主要机制是导致基本结构单元BSUs之间相互联结使短程有序化范围增大的拼叠作用,构造应力在其中起到关键作用,BSUs定向和面网间距不断减小,促进大分子物理结构演化。加强煤变质作用的高级阶段-石墨演化过程的研究,将丰富和深化对煤-石墨物理化学结构完整演化序列的认识。煤系石墨成矿机制的高温高压模拟实验,则为煤变质作用构造物理化学条件研究提供了可行的技术手段。     

淮北许疃矿构造煤孔隙结构及压敏效应

为了探究构造煤的孔隙结构及压敏效应,采取淮北许疃矿煤样,利用扫描电子显微镜、压汞实验、含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置进行相关参数测试,研究构造煤的孔隙结构以及有效应力对煤样渗透率渗透系数的影响。实验结果表明：碎裂结构煤裂隙规则、平直,连通性较好;原生结构煤中主要以微孔为主,构造煤中以微孔和过渡孔占主导。韧性变形系列构造煤的有效应力与渗透率呈抛物线关系;有效应力小于4 MPa时,煤体渗透率敏感性显著,大于4 MPa时其渗透率敏感性弱。该趋势是有效应力和解吸效应共同作用的结果;由于解吸和有效围压的共同作用,渗透率存在最小值。与沁水盆地相比,许疃矿煤样部分渗透率损害系数较高。     

构造煤复电性实验及其特征研究

通过测定不同地点的6种不同变质程度的构造煤在常温常压下的阻抗振幅,得到不同类型构造煤振幅谱各自不同的特点,在所测100 Hz~100 kHz频率范围内,各类构造煤Z-f (阻抗振幅-频率)呈一条单调递减曲线。在交变电场下烟煤的导电性较无烟煤及其他岩石差。在所测频段内,无烟煤Z值明显低于烟煤,且差值随着f增大逐渐减小。通过对构造煤Z-M (阻抗振幅-水分)的拟合,得到相关公式;再利用所得构造煤阻抗振幅验证其公式可靠性,找出优势频段。初步分析了煤岩的幅频特性,为试图利用煤岩电性频率域响应特征差异来反映不同变质程度构造煤及与其他岩矿石的导电机理及结构模型,进而为用电法勘探物质组成与结构提供理论与实验基础。     

利用弹性波阻抗反演预测构造煤发育

弹性波阻抗反演方法摆脱了常规叠后波阻抗反演基于地震波垂直入射假设前提的局限,保留了反射波振幅随偏移距或入射角度的变化特征,考虑AVO效应,其反演结果对岩性探测更加灵敏。利用弹性波阻抗反演和常规叠后波阻抗反演的结果,构成煤体结构比例因子P。数值模拟分析和实际资料反演结果均表明：当P≥2.5时,构造煤比较发育;P值可以作为有效判别煤体结构的参考依据用以预测构造煤发育带。     

含AVO 效应的转换波速度分析方法

当转换波地震记录存在振幅值随炮检距变化,尤其是极性发生反转时,传统转换波速度分析计算结果不准确。为此,按照PP 波AB 相似系数速度分析方法,解决PP 波AVO 效应的思路,对存在 AVO 现象的转换波资料进行AB 相似系数方法的拓展,推导出用于解决转换波含有AVO 现象的AB 相似系数方法,为提高转换波速度分析精度提供了理论支撑。