煤礦瓦斯突出部位高分辨探測技術及其應用(二)
2.不同突出危險程度煤體的測井響應
對研究區常規測井曲線和VSP測井進行統計與綜合研究，得到了不同突出危險程度煤體的測井響應特征（如表2所示）。不同突出危險程度的煤體測井響應具有明顯的差異性，測井響應的差異可以作為劃分突出煤體結構和預測瓦斯突出的依據。
表2不同突出危險程度煤體的測井響應參數
物性響應參數
非突出煤體
過渡煤體
突出煤體
嚴重突出煤體
密度ρ/g·cm-3
>1.65
1.55-1.65
1.45-1.55
<1.45
孔隙度nv/%
<1.5
1.5-3.5
3.5-5.5
>5.5
揮發分Vdaf /%
>36
32-36
28-32
<28
彈性模量E50/GPa
>4
3-4
2-3
<2
泊鬆比μ
<0.2
0.2-0.3
0.3-0.4
>0.4
抗拉強度Rc/MPa
>0.45
0.35-0.45
0.25-0.35
<0.25
抗壓強度Rt/MPa
>12
8-12
4-8
<4
縱波速度Vp/m·s-1
>2050
1850-2050
1650-1850
<1650
視電阻率電位DLW/Ω·m
<100
100-150
150-200
>200
伽瑪伽瑪HGG/γ·mc-1
<490
490-580
580-670
>670
自然伽瑪HG/γ
>14
10-14
6-10
<6
聲波時差SV/us·m-1
<400
400-450
450-500
>500
隨著煤體突出危險程度的增高，其孔隙度提高，在測井響應參數上主要表現為大的孔隙度和小的揮發分。
構造煤與原生煤的密度和縱波速度也有較大差異。同一煤層中的構造煤彈性參數明顯低於原生煤，構造煤的密度降低幅度為1.4％～8.6％，平均約5％；縱波速度降低幅度為4.8％～25.7％，平均約13％。這些變化反映了構造煤和原生煤結構特征的差異，也為利用地震勘探技術預測煤體結構提供了研究基礎。
（二）礦井瓦斯富集部位的地震反演技術
地震反演技術就是綜合運用地震、測井、地質等資料以揭示地下目標層（儲層、油氣層、煤層等）的空間幾何形態（包括目標層厚度、頂底構造形態、延伸方向、延伸範圍、尖滅位置等）和目標層微觀特征，它是將大麵積的連續分布的地震資料與具有高分辨率的井點測井資料進行匹配、轉換和結合的過程。與煤和瓦斯突出密切相關的構造（主要是小斷層及伴生的裂縫發育帶）、煤層的厚度、頂底板岩性等參數也可以利用地震反演的方法進行預測。
由於 煤礦采區分布有數量較多的鑽孔資料，它可以作為已知的邊界條件，從而減少反演問題固有的多解性。因此，如何將縱向高分辨率的鑽孔資料與橫向穩定的地震高分辨率三維資料結合，來預測煤層厚度空間變化及其頂底板岩性的分布，是本研究所要探索的主要問題。
1．實現高分辨率地震勘探
由於受地震資料分辨率的限製，目前解釋的煤層底板實際上並非真正的煤層底板，可能是煤層的中間甚至是頂板，而 煤礦開采對解釋精度要求很高，如果不進行地震資料反演，很難達到其要求的解釋精度(圖3)。從圖中可以明顯看出，常規地震資料解釋中所謂的煤層底板，可能並非真正的底板，隻有通過反演技術，才能真正將煤層頂板底板區分開，實現真正的高分辨率勘探。
（a）常規地震剖麵 （b）反演地震剖麵
圖3 常規地震剖麵與反演地震剖麵對比
2．識別小斷層
煤礦瓦斯突出與煤層中的地質小構造有密切關係，因此，小構造的探測非常重要，一般要求解釋出斷距為3-5m的小斷層，實際上，地震資料本身能夠分辨出的斷層其斷距至少在10m左右。因此，要在構造圖上反映出小斷層，十分困難，而且要求解釋人員有較豐富的經驗。即便如此，漏掉斷層的情況也時有發生。而反演剖麵上，小斷層非常清楚，可以幫助解釋人員精細解釋斷層（圖4）。
圖4 利用反演剖麵識別常規地震剖麵無法識別的小斷層
3．預測煤層厚度
反演結果可以幫助我們確定煤層的厚度。煤田行業目前一般使用伽瑪伽瑪來判斷煤層的存在與厚度，因此我們可根據測井數據確定某個煤層的伽瑪數據值範圍，在解釋工作站上將地震數據中符合該煤層伽瑪數據範圍的點自動拾取出來，形成一個符合該煤層伽瑪數據值範圍的三維數據體，這個三維數據體就是我們所關心的煤層，其頂板就是真正的煤層頂板，而其底板就是煤層的真正底板。利用地質統計學方法，使用鑽孔數據對這個三維數據體進行標定，即可得到我們所需要的煤層厚度數據（如圖5所示）。
圖5 根據反演結果預測的煤層等厚圖（淮南張集三維采區）
4．瓦斯及突出煤層的反演技術
可以根據礦區內所選鑽孔的擬聲波測井曲線以及解釋層位建立初始波阻抗模型，進行地震反演，通過放大的反演剖麵（如圖6所示）可以觀察到明顯的煤體滑脫麵、部分高速夾矸和清晰的斷層，為後續精細03manbetx
本區的瓦斯地質規律、了解煤體的宏觀結構提供了寶貴的資料（如圖7，8所示）。
圖6 潘三礦東四下山采區地震反演剖麵（inline226）
圖7 潘三礦東四下山采區將13-1煤層放大地震反演剖麵（inline309）
圖8 潘三礦東四下山采區將13-1煤層放大地震反演剖麵（inline252）
（三）三維三分量地震探測煤礦瓦斯富集部位的技術
三維三分量地震探測技術與常規三維地震勘探的區別是在除了原來的縱波技術的基礎上，還利用了地震波中橫波技術。地震波橫波分快波和慢波兩種，地震波中的橫波在遇到裂隙、氣體等地質異常時，其快慢波至的延遲時間加大，因此，可以利用這種方法，準確預測煤層中的裂隙發育部位，進而準確預測瓦斯富集部位。
為此，我們進行了將近十年的研究與探索，開發研製了具有自主知識產權的煤層三維三分量地震資料處理軟件係統（圖9）
圖9 三維三分量地震資料處理係統=
通過研究，發現煤田三維三分量地震探測的主要特點表現在以下方麵：（1）目的層明確，煤層為強反射層，煤層的轉換波能量也相對較強，煤田轉換波勘探的主要目的就是確定煤層及頂底板的岩性與各向異性參數；（2）煤田縱波資料能夠提供詳細的地下介質構造模型，為開展基於模型的轉換波資料處理提供了前提；（3）信噪比相對較高，利於成像；（4）目的層埋深較淺，轉換點相對於中心點與漸近轉換點的偏離距離較大，速度03manbetx
與波場成像難度增大。
針對上述特點，提出了如下煤田轉換波資料常規處理流程（圖10）
