AVO技术预测构造煤实例研究

构造煤预测对于煤矿生产安全具有重要意义.本文根据实测煤样弹性参数建立AVO正演模型,通过研究构造煤P、G属性交会图分布规律发现,沿背景趋势线方向指示了煤层破坏程度,据此提出煤层破坏程度指示因子预测构造煤分布.通过与常规伪泊松比识别构造煤方法进行对比,发现基于交会图分析计算得到的煤层破坏程度指示因子与构造煤发育具有更好的一致性,区分不同结构煤体的能力也有所提高.     

利用方位波阻抗信息预测煤层裂隙发育

由于煤层为弱各向异性介质,当煤体结构遭到一定程度的破坏时,煤层内生裂隙较为发育,此时地震波在煤层中传播时会表现出比较明显的各向异性特征.本文针对山西某矿宽方位采集的三维地震数据进行方位角道集抽取,处理得到六个不同方位的偏移数据体.针对不同方位的数据体,分别提取15煤层的振幅属性.同时,利用测井曲线约束分别进行波阻抗反演.利用不同方位的振幅属性和波阻抗信息,通过阻尼最小二乘法计算得到裂隙发育的相对密度值B/A及裂隙发育方向Φf.研究结果表明波阻抗的方位各向异性特征相对振幅属性更加明显,对裂隙的探测结果分辨率更高.且预测结果与钻孔资料吻合度较高,裂隙发育具有一定的构造倾向性.     

黄陵矿区2号煤层构造应力场分析

煤层构造应力场与煤与瓦斯突出和煤层裂隙分布带范围密切相关.黄陵矿区煤层中瓦斯含量较高,分布不均是矿井安全生产的重要隐患.基于该区地震、地质和测井数据,本文对三维地震数据体进行精细的构造解释,用反演法建立了地质力学模型,并确定岩石力学参数,运用有限元理论和弹性计算力学对矿区三维构造应力场进行了数值模拟,得到黄陵矿区2号煤层地质构造带应力场分布特征,模拟结果与井田宏观及微观构造信息一致.这对预测该区裂隙分布带,煤与瓦斯突出等具有重要的指导意义.     

多参数岩性地震反演在识别煤层顶板砂岩中的应用——以新景煤矿为例

山西国阳新能股份有限公司新景煤矿3煤层在掘进和回采过程中,频发煤与瓦斯突出事故,给煤矿安全生产带来隐患.通过多个采区的瓦斯地质调查,发现大部分区域的瓦斯突出与煤层的顶板岩性(砂岩)和煤层结构(煤层的冲刷变薄)密切相关,当3煤层被顶板砂岩冲刷变薄,即3煤层顶板砂岩的厚度增加时,极易发生瓦斯突出.本文对研究区的测井曲线进行特征分析,并对测井曲线进行融合处理,利用多参数岩性反演的方法获得的波阻抗数据体可以对3煤层顶板砂岩的分布特征进行详细研究.反演结果与实际情况吻合度较高,且在瓦斯突出点位置,煤层顶板的波阻抗值明显增大,并能够清晰地辨别砂岩的位置和空间形态,其研究成果对新景煤矿瓦斯预测和治理具有重要意义.     

浊积岩储层孔隙结构分类及其测井响应特征——以鄂尔多斯盆地黄陵油田长6储层为例

为判定不同测井系列评价划分储层孔隙结构的能力强弱,进而利用测井资料划分储层孔隙结构类型,筛选储层"甜点"的目的,应用岩芯压汞、物性资料,将鄂尔多斯盆地黄陵油田长6浊积岩储层孔隙结构划分为4种类型.基于此,建立4种孔隙结构样品的岩性、孔隙度与电阻率测井系列响应交汇图,分析不同测井系列识别不同孔隙结构的能力强弱.结果表明,岩性测井系列中,针对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类孔隙结构储层,其对应自然伽马分布范围及变化幅度差异明显,反映其识别不同类型孔隙结构最为敏感;钍含量、钾含量及光电吸收截面指数对不同孔隙结构分辨力较强,能够识别四种孔隙结构类型;但铀含量测井对不同孔隙结构分辨力整体较差,自然电位测井识别Ⅱ、Ⅲ类孔隙结构能力较弱.孔隙度测井系列中,声波时差、密度、中子测井识别不同孔隙结构能力相当,鉴于经济实用角度评价,可加强声波时差资料的有效挖掘和应用.电阻率测井系列中,鉴于研究区长6储层致密、孔隙结构复杂及储层油水混储等因素影响,双感应和阵列感应测井难以解释不同孔隙结构储层流体性质及含油性判定.经黄陵油田145口井应用检验,自然伽马、钍含量、钾含量及声波时差等敏感测井系列不仅反映浊积岩储层岩性、物性及含油性特征,且有效提高优质储层识别精度和实用效果.     

构造煤AVO特征及正演模拟研究

瓦斯突出是当前影响我国煤矿安全生产的主要因素之一.由于不同性质的煤层其瓦斯突出的可能性不同,原生煤具有低瓦斯炙出可能性,构造煤瓦斯突出可能性较大,而具有软分层特征的构造煤其瓦斯突出的可能性极高.由于不同性质煤层间的岩性差异较大,构造煤的泊松比要比原生煤的泊松比大0.1～0.2.因此,不同煤层与其顶、底板岩性差异不同,从而其顶、底板反射波的AVO曲线存在较大差异.从而可以通过AVO分析技术探测瓦斯突出可能性较高的构造煤的分布,特别是具有软分层特征构的造煤的分布.通过这种方式可以为煤矿安全生产提供第一手的地质资料.但目前AVO技术是以石油工业为基础发展而来的,并不完全适用于煤系地层.通过对煤层顶、底板AVO曲线的对比分析,发现目前常用的AVO近似方程对煤系地层来说精度较低,严重影响AVO分析精度.本文通过对Zoeppritz方程及其主要近似方程的分析对比,提出了一种改进的Hilterman近似方程,从而极大地提高了煤系地层AVO曲线的近似精度,使高精度的煤系地层AVO分析成为可能.另外,通过对构造煤顶、底板AV0曲线的分析,发现构造煤底板反射波较复杂并不适合AVO分析,而其顶板反射波规律性较强有利于AVO分析.     

构造煤物性参数测试的研究进展

一定厚度构造煤的存在是煤与瓦斯突出发生的必要条件;同时,构造煤发育区域也往往是瓦斯富集区.因此,研究构造煤的物性参数具有重要意义.由于构造煤具有煤体强度低、孔隙率高、渗透率低等特点导致采样制样及准确获得影响其物性参数的主控因素困难,因此研究构造煤弹性和电性参数的主控因素,初步分析主控因素的影响机理,这对利用地球物理勘探技术探测构造煤赋存分布、突出预测具有重要的指导意义.本文在系统查阅国内外有关利用地球物理学手段预测煤与瓦斯突出文献的基础上,从以下3个方面论述了构造煤的物性参数测试的研究进展:(1)对比分析了当前阶段构造煤制样手段的优缺点.(2)探讨了煤岩物理性质、储层条件和测试条件对构造煤物性参数的影响.(3)物性参数在岩石物理模型建立、地震数据处理和岩性反演等预测煤与瓦斯突出方面的应用研究.最后提出了构造煤物性参数测试存在的主要问题及一些认识.     

煤层冲刷带地震响应特征及其与煤层瓦斯突出的相关性分析

阳泉新景煤矿生产实践发现3#煤层发生的煤与瓦斯突出事故大部分位于煤层冲刷带.三维地震勘探记录地层连续性好、控制精度高,是识别煤层冲刷带最常用的技术手段.本文以新景矿芦南二区为研究区,建立二维正演模型,研究煤层的地震响应规律,发现其振幅和相位属性对煤层冲刷带响应明显.利用该区现有的三维地震资料,综合瞬时振幅属性特征、地震相分类特征及声波阻抗响应特征,圈定冲刷带平面位置及分布范围.运用有限元分析软件对煤层冲刷带应力分布进行三维正演模拟,结合煤样测试结果,对区内应力异常带的煤层瓦斯和煤体结构等进行分析.研究发现煤层冲刷带过渡区段突出危险性最大,是圈定冲刷带的关键部位,研究成果与实际突(喷)出点位置吻合度较高.总之:1)煤层冲刷作用是导致瓦斯地质条件差异性的主要因素之一,过渡区段为重点防突区域;2)综合多种地震岩性信息响应特征在准确识别煤层冲刷带位置及分布范围方面效果显著.     

AVO探测煤层瓦斯富集的理论探讨和初步实践——以淮南煤田为例

以煤层瓦斯富集地质理论为基础，根据煤层瓦斯与常规砂岩储层天然气赋存机理的对比，提出了以煤层割理裂隙为探测目标的煤层瓦斯富集AVO技术预测理论. 根据AVO理论模拟，煤层顶面反射振幅通常是随着炮检距的增大而减小；不同结构煤体在AVO响应上存在明显的差异，随着煤层割理裂隙发育程度的增强，煤层顶面AVO的截距和梯度都会增大；煤层厚度的调谐作用对其AVO特征有明显的影响. 通过对淮南煤田实际地震资料的处理和分析，探讨了煤田地震资料AVO的处理和解释方法，认为AVO梯度和伪泊松比反射系数是对煤层割理裂隙发育程度最为敏感的属性，获得了研究区内有工程使用价值的瓦斯突出区预测成果，初步证实了应用AVO技术检测煤层割理裂隙、预测煤层瓦斯富集部位的可行性.     

基于平均有效应力煤与瓦斯突出钻屑量指标研究

煤与瓦斯突出是煤矿最严重自然灾害,钻屑量指标法是现场煤与瓦斯突出预测主要方法.考虑深部开采条件下水平地应力作用不能忽略,引入平均有效应力,建立了钻孔周围平面应变力学模型,利用Mohr-Coulomb准则推导得到了新钻屑量公式,分析了钻屑量与平均有效应力、煤体力学参数间关系规律,计算结果与重庆三汇一矿2124工作面现场钻屑量实测值进行了对比验证.研究结果表明:钻屑量与平均有效应力、煤层深度、煤体容重、泊松比均呈线性递增关系,钻屑量与煤体弹性模量呈幂指数递减关系;采用新钻屑量公式计算结果与三汇一矿现场实测值吻合较好,误差为1.9%.研究结果可为深部煤与瓦斯突出预测提供参考.     

煤及煤层气储层导电特性研究综述与展望

随着人类对天然气资源需求的剧增,煤层气勘探开发已备受业界重视.煤层气勘探开发的诸多技术均移植于常规天然气.常规天然气储层的含气饱和度与电阻率间具有良好的相关性.对于煤层气储层,煤层含气量与电阻率间是否具有相关性、其影响因素主要有哪些,对电阻率预测煤层含气量至关重要.本文翔实调研了国内外煤及煤层气储层导电性研究的相关文献,系统总结了煤体结构、煤的变质程度、温度及水分等对煤体导电性的影响特征,并细致梳理了含气煤储层吸附和解吸过程中电阻率变化规律.系统总结得知,现有研究成果多集中在煤体导电性的研究方面,煤层含气量与煤储层导电性间的内在定量关系尚不清晰.借助于煤岩样标定电阻率测井,进而来分煤阶、分煤体结构来研究煤层气储层导电性是本领域发展的趋势.     

煤层应力变化与He, Ar发射关系

岩石、岩体中稀有气体He, Ar的发射能反映地质体中现存的应力状态, 通过对重庆南桐矿区鱼田堡煤矿煤体应力状态与煤、瓦斯突出关系的研究表明: (1)从抽放孔瓦斯中所测的结果表明, 在被卸压煤层的应力集中带有He明显的发射, 在量值上比空气高几十倍, 而且可以随应力集中带的迁移而迁移. (2)氩的组分和同位素的峰值则位于应力释放的位置. (3)在回采面上, He与Ar的变化在瓦斯突出的预测上可以构成重要的数据对; 它们对应力状态的响应比瓦斯的响应灵敏度高得多. (4)在抽放孔中He, Ar, CH4的等值图对于显示煤体(包括其他地质工程体)应力相对大小与方向随时间、空间的动态变化也十分有意义, 具有潜在的利用价值.     

神经网络在煤层瓦斯含量预测中的应用

随着我国煤炭资源开采深度增加,瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出等与瓦斯(煤层气)含量有关的安全事故日趋增多.煤的导电性是煤受到的应力大小、煤层瓦斯含量和煤中含水量等多因素的综合反映,由此借助电学方法来建立煤层瓦斯含量与煤导电特性之间的数学模型,进而达到预测煤层瓦斯含量的目的.通过采用自主研制的煤电阻率测试系统,对大佛寺井田低变质原生结构煤进行了应力大小、恒定压力下作用时间、煤含水量以及煤吸附甲烷量等多种因素对煤电阻率的影响的研究.结果表明：应力大小是影响煤电阻率变化的主要因素,同时煤层瓦斯含量对煤电阻率也有较大的影响,最后基于BP神经网络对煤层瓦斯含量进行反演,建立了煤层瓦斯含量的预测模型,其预测结果对未开采区煤层瓦斯含量的预测具有一定的参考意义.     

构造煤中敏感元素迁移、聚集规律及地质控制因素——以淮北海孜矿为例

构造煤是煤层在构造应力作用下发生变形变质的产物,煤中元素在变形变质过程的迁移、聚集在很大程度上是对应力。应变环境的响应。基于安徽淮北海孜矿中不同变形序列构造煤样,利用XRF和ICP—MS方法测定了煤中49种元素的含量,结合煤的显微分析,探讨了不同类型构造煤中敏感元素迁移、聚集规律及其地质控制。结果表明,煤中矿物的分布和形态与构造煤变形程度有关,从弱脆性变形煤中的有序分布向韧性变形煤的无序结构演化。依据煤中元素分布特征,将构造煤中元素迁移模式分为稳定型、聚集型、散失型和复杂型等4类,元素迁移模式与构造煤类型密切相关。研究发现,构造煤的变质变形作用并未改变稀土元素（REE）的整体分布形态,但稀土元素分布随构造煤变形出现明显的动力分异现象。由此可以认为,成煤期后的构造作用、构造煤的脆性和韧性变形机制及其伴随的动热效应是影响构造煤中元素重新分配的主要因素,构造运动为元素的再次迁移提供了动力和基础,变质变形过程决控制了元素迁移的方式和途径,动热效应是煤变质作用发生的重要原因,构造应力加速了元素迁移、聚集的速率,从而使元素随煤体变形发生动力分异。     

构造煤及夹矸对煤层AVO正演模拟结果影响分析

为研究煤层中夹矸、构造煤对煤层AVO特征的影响,本文建立了4类典型模型并以岩石物理实验数据为依据确定了模型参数,基于反射系数谱理论计算了模型PP波、PS波的反射系数和相位,分析了煤层中夹矸和构造煤对煤层AVO特征的影响.模拟结果表明:夹矸层在煤层中所处空间位置和分层情况对煤层反射系数没有影响,但随夹矸层厚度的增大,煤层PP波PS波反射系数和相位均发生变化;构造煤对煤层PP波、PS波反射系数和相位影响大于夹矸层,构造煤和夹矸层对煤层AVO结果的影响相反;对于即含有夹矸又含有构造煤的厚煤层,夹矸层和构造煤在煤层中所处空间位置对煤层反射系数没有影响;夹矸层与构造煤相对厚度变化会对构造煤AVO地震响应产生影响.煤层中夹矸会减弱构造煤响应识别,在进行构造煤反演时,应结合实际地质资料,排除夹矸影响,提高构造煤预测精度.     

基于核磁共振测井的致密气储层孔隙结构评价与分类

孔隙结构评价和储层类型划分对致密储层的勘探和开发具有重要意义.本文利用核磁共振测井对沙溪庙组致密气储层孔隙结构进行评价和分类.首先根据核磁共振T₂分布形态利用模糊聚类的方法将致密砂岩储层孔隙结构分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类,随后结合压汞实验数据,利用变刻度幂函数法建立不同类型孔隙结构岩石T₂分布转化毛管压力曲线的模型.根据建立的模型,我们将研究区实际核磁共振测井T₂分布转化为毛管压力曲线,并计算储层孔隙结构参数,实现研究区致密气储层分类,通过岩心压汞实验数据和试油数据验证了储层分类结果的准确性.该方法可以扩展应用于其他地区致密储层的孔隙结构评价和分类.     

利用地震P波方位/角度信息预测煤层裂隙发育——以阳泉矿区为例

查明煤层瓦斯富集区域,对可能的瓦斯突出点进行预报,是当前煤矿生产中亟待解决的重要课题.利用地震P波对裂缝性地层所表现出的方位各向异性特征和AV0特征,应用地震P波方位/角度信息评价煤层裂隙发育带.通过对阳泉新景煤矿三维地震资料的处理,获得4个方位的偏移数据体和8个方位/角度的偏移数据体,从中提取了3种对煤层裂隙响应灵敏的地震属性,综合利用3种地震属性计算出裂隙的发育密度.预测结果表明,利用P波方位/角度信息比仅利用P波方位信息评价煤层裂隙发育带更具有优势,它能同时利用煤层反射波的各向异性特征和AVO特征,更有利于进行煤层的岩性解释.     

层状各向异性地层中三维感应测井响应快速计算及资料处理

本文采用广义反射系数法推导了水平层状各向异性地层中电磁场的积分解析解,并利用快速汉克尔变换技术实现了三维感应仪器测井响应的快速计算.三维感应测井响应与地层水平电导率、垂直电导率和井斜角及仪器方位角同时有关,单一分量的测井曲线不能满足资料解释的需要.通过对仪器测量分量响应特征的考察,本文提出了一种基于组合量测井曲线的资料直观解释方法.数值模拟显示,交叉分量相关组合量可准确划分地层纵向边界,并可直观识别各向异性层;与单独分量相比,主分量相关组合量提高了纵向分辨率、减弱了与地层电导率参数的非线性关系.     

中国含煤-含气(油)盆地的地质条件

中国有5类含煤盆地, 含煤盆地的形成、发展与历次构造事件密切相关, 其中印支运动对中国含煤盆地构造格局、古地理景观的变革尤为重要. 中国含煤盆地的演化可划分为两大发展阶段、3种结构型式和两类沉积环境. 总结中国含煤-含气(油)盆地的地质条件表明: 只有曾长期深埋地腹的煤系地层才有可能成为含煤-含气(油)盆地, 成为中国天然气的主要勘探对象. 在各类含煤-含气(油)盆地中, 以类前陆型煤成气前景最好; 裂(断)陷型煤成气聚集的丰度最高, 最有利于生成煤成油; 克拉通型煤成气丰度偏低, 演化程度偏高. 由以上3种类型含煤盆地为主在中国形成了3个煤成气主要聚集区: 西部区、中部区、近海海域区. 未来勘探煤成气田的重点盆地: 塔里木、鄂尔多斯、四川、东海及莺琼盆地.     

基于多层感知器的低渗透储层产能级别快速预测——以鄂尔多斯盆地白豹—南梁地区长3、4+5储层为例

为了快速预测鄂尔多斯盆地白豹—南梁地区长3、4+5低渗透储层的产能级别并明确主控因素,基于42口井76层的常规测井曲线、测井解释砂体结构、试油结果及相关沉积研究成果,建立主要测井参数与产能级别的配置关系,利用相关性较高的测井参数和砂体结构,通过多层感知器网络分析方法,构建低渗透储层产能级别的预测模型,并确定出各测井参数与低渗透储层产能级别相关程度的大小次序为:砂体结构电阻率密度自然伽马声波时差中子.应用确定的多层感知器模型对研究区78口井2341层的产能级别进行预测,解释出Ⅰ类储层109层、Ⅱ类储层194层、Ⅲ类储层2038层;Ⅰ类、Ⅱ类储层以块状砂岩为主,约占81%、68%,电阻率、孔隙度较高;Ⅲ类储层则以互层状为主,达到85.7%,电阻率、孔隙度相对较低.规模应用结果表明,方法预测结论与试油结果具有较高的吻合度,正确率达到82.6%,判断失误的储层均是相邻级别,没有出现跳级现象.通过多层感知器网络分析方法,协同测井-地质信息,可以快速、有效地评价预测低渗透储层产能级别,能为有利建产目标优选及开发方案调整提供可靠依据.对其他盆地低渗透-超低渗透储层产能评价亦具有较好的参考和借鉴意义.