CN105068118A - 一种基于地震信息的岩浆岩侵入煤层范围的解释方法 - Google Patents

Abstract

一种基于地震信息的岩浆岩侵入煤层范围的解释方法，属于岩浆岩侵入煤层范围的解释方法。该岩浆岩侵入煤层范围的解释方法：包括地震反演、地震相分析和谱分解三种岩性解释方法，当区域内具有较多的钻井和测井资料时即3～4个/km²时，使用地震反演方法；当区域内钻井数目较少或缺乏测井资料时，综合使用地震相分析和谱分解方法；使用地震反演、地震相分析和谱分解三种岩性地震方法，综合利用岩浆岩的高波阻抗、高频和波形异常等地震波动力学信息。配合钻探与矿井地质资料，进行岩浆岩侵入煤层边界范围的解释工作。优点：应用地球物理与采矿工程相互交叉技术，为煤矿安全生产提供地质保障，降低了生产成本，提高了设备的使用寿命。

Description

一种基于地震信息的岩浆岩侵入煤层范围的解释方法

技术领域

本发明涉及一种岩浆岩侵入煤层范围的解释方法，特别是一种基于地震信息的岩浆岩侵入煤层范围的解释方法。

背景技术

岩浆岩侵入煤层的影响极大。煤层遭受侵蚀、切割、变质，其整体性和可采性均受到破坏，同时开采危险性增大，具体影响主要表现在煤质的变化和煤矿的安全生产两个方面。

岩浆岩侵入煤层时对煤质的影响：

(1)岩浆岩侵入煤层形成岩床时，对煤层的破坏程度较大，并且和岩浆岩侵入煤层的部位有关。通常，侵入煤层中部影响最大，侵入煤层下部影响较大，侵入上部影响最小。

(2)岩浆岩侵入体的厚度直接决定煤体变质程度，侵入体厚度越大，煤体变质程度越高，影响范围越大。

(3)岩浆岩侵入会形成热力变质带，距离侵入体越近，煤体变质程度大，距离越，变质程度小，常呈现梯度变质特征。

岩浆岩侵入煤层时对煤矿安全生产的影响：

(1)岩浆岩的侵入使得煤层产生瓦斯、硫化氢，形成瓦斯富集带，存在瓦斯突出隐患。

(2)岩浆岩在形成过程中冷却收缩，会产生裂隙，形成相对富水段，存在矿井突水隐患。

(3)岩浆岩侵入将煤层切割成若干块段，给巷道掘进和工作面回采带来许多困难。

(4)岩浆岩侵入使得煤层变质程度加大，甚至焦化，导致探明储量大幅度缩减，矿井服务年限缩短。

(5)岩浆岩侵入导致煤炭灰分增加，挥发分降低，粘结性变差，开采变质较高的煤层不仅影响机器寿命，同时降低经济效益。

现行的岩浆岩侵入煤层范围的解释方法：依靠钻探方法来确定岩浆岩侵入煤层范围，准确界定岩浆岩侵入煤层的边界，将为煤矿安全生产提供有力的地质保障。

存在的问题是：钻孔资料的纵向分辨率很高，但数目太少，降低了岩浆岩侵入煤层边界的解释精度。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于地震信息的岩浆岩侵入煤层范围的解释方法，解决现有技术的钻孔数目太少，降低了岩浆岩侵入煤层边界的解释精度的问题。

本发明的目的是这样实现的：该岩浆岩侵入煤层范围的解释方法：包括地震反演、地震相分析和谱分解三种岩性解释方法，当区域内具有较多的钻井和测井资料时即3～4个/km²时，使用地震反演方法；当区域内钻井数目较少或缺乏测井资料时，综合使用地震相分析和谱分解方法；

所述的地震反演方法：利用钻孔测井数据的高纵向分辨率对井旁地震道进行约束反演，同时对井间地震资料进行反演，推断地层的横向变化情况；岩浆岩与煤层的物性差异较大，所述的煤层的物性包括速度、密度和电阻率，根据物性差异解决岩浆岩侵入煤层边界问题；解释依据有以下四点：(1)波阻抗差异，煤层的波阻抗小，岩浆岩的波阻抗大；(2)煤层波阻抗的不连续性，岩浆岩侵入煤层后，煤层波阻抗不连续；(3)煤层顶板的岩性变化，当煤层的直接顶板为岩浆岩时，其波阻抗值变高；(4)如果波阻抗差异不够明显，利用多参数岩性反演信息的差异，所述的多参数为自然伽马曲线和视电阻率曲线；所述的多参数即自然伽马曲线和视电阻率曲线；

所述的地震相分析方法：是建立在地震道波形特征识别和分类的基础上，地震道的波形包含了频率、振幅、相位、能量等多种地震属性；地震分析相技术能较好地刻画地震信号的总体变化特征和这种变化的分布规律；地震相划分是依据波形分类法；岩浆岩与煤层的物性差异使得二者的地震波形不同，利用地震相分析可以对它们进行分类，并区分岩浆岩侵入煤层边界；

所述的谱分解方法：利用薄层调谐体离散频率特性，通过分析复杂岩层内频谱变化和局部相位的不稳定性，识别薄地层的横向分布特征，包括局部岩体的变化情况；岩浆岩侵入煤层使得局部岩体发生变化；利用谱分解结果能有效地评价局部岩体变化的平面展布。

有益效果，由于采用了上述方案，使用地震反演、地震相分析和谱分解三种岩性地震方法，综合利用岩浆岩的高波阻抗、高频和波形异常等地震波动力学信息。配合钻探与矿井地质资料，进行岩浆岩侵入煤层边界范围的解释工作。

三维地震资料具有大面积密集采集信息的优势，利用地震信息可以从平面和立体角度研究地层的构造、岩性的变化，因此利用地震信息确定岩浆岩侵入煤层的分布范围，具有很高的精度，为煤矿安全生产提供重要的技术支撑，解决了现有技术的钻孔数目太少，降低了岩浆岩侵入煤层边界的解释精度的问题，达到了本发明的目的。

优点：应用地球物理与采矿工程相互交叉技术，为煤矿安全生产提供地质保障，降低了生产成本，提高了设备的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的岩浆岩和煤层的测井响应曲线图。

图2为本发明的8煤层波阻抗切片图。

图3为本发明的8煤层地震相分类图。

图4(a)为本发明的45Hz8煤层谱分解切片图。

图4(b)为本发明的70Hz8煤层谱分解切片图。

图5为本发明的综合解释成果图。

具体实施方式

该岩浆岩侵入煤层范围的解释方法：包括地震反演、地震相分析和谱分解三种岩性解释方法，当区域内具有较多的钻井和测井资料时即3～4个/km²时，使用地震反演方法；当区域内钻井数目较少或缺乏测井资料时，综合使用地震相分析和谱分解方法。

所述的地震反演方法：利用钻孔测井数据的高纵向分辨率对井旁地震道进行约束反演，同时对井间地震资料进行反演，推断地层的横向变化情况；岩浆岩与煤层的物性差异较大，所述的煤层的物性包括速度、密度和电阻率，根据物性差异解决岩浆岩侵入煤层边界问题；解释依据有以下四点：(1)波阻抗差异，煤层的波阻抗小，岩浆岩的波阻抗大；(2)煤层波阻抗的不连续性，岩浆岩侵入煤层后，煤层波阻抗不连续；(3)煤层顶板的岩性变化，当煤层的直接顶板为岩浆岩时，其波阻抗值变高；(4)如果波阻抗差异不够明显，利用多参数岩性反演信息的差异，所述的多参数为自然伽马曲线和视电阻率曲线；所述的多参数即自然伽马曲线和视电阻率曲线。

所述的地震相分析方法：是建立在地震道波形特征识别和分类的基础上，地震道的波形包含了频率、振幅、相位、能量等多种地震属性；地震分析相技术能较好地刻画地震信号的总体变化特征和这种变化的分布规律；地震相划分是依据波形分类法；岩浆岩与煤层的物性差异使得二者的地震波形不同，利用地震相分析可以对它们进行分类，并区分岩浆岩侵入煤层边界。

所述的谱分解方法：利用薄层调谐体离散频率特性，通过分析复杂岩层内频谱变化和局部相位的不稳定性，识别薄地层的横向分布特征，包括局部岩体的变化情况；岩浆岩侵入煤层使得局部岩体发生变化；利用谱分解结果能有效地评价局部岩体变化的平面展布。

实施例1：安徽淮北矿区卧龙湖矿岩浆岩侵入现象十分严重，北三采区勘探面积4.3km²，共有17个钻孔，其中1-3孔、s11孔和s12孔在8煤层处为岩浆岩。2011年在该区进行了三维地震勘探工作，主要地质任务是解决煤层的构造问题，利用反射波的运动学特征无法圈定岩浆岩的分布范围，给生产带来很大的影响。

1.地震反演方法与解释成果

该煤矿主要可采煤层为7、8煤层，煤层与其顶底板波阻抗差异明显，可以形成较强的煤层反射波。该区岩浆岩具有高视电阻率和高密度的特点，而煤层的视电阻率和密度值远低于岩浆岩，二者具有较大的物性差异，见图1。其中，绿色曲线为视电阻率曲线，红色曲线为人工伽玛(密度)曲线。

考虑到钻孔的位置及分布，选取了16个钻孔的测井资料进行反演处理，图2为8煤层波阻抗切片。在波阻抗切片上，通过色标能够直观地反映岩性的变化。煤层的波阻抗较小，岩浆岩的波阻抗较大，是区分煤层是否被岩浆岩侵入的主要依据。绿色、黄绿色表示波阻抗值低，在3300～4000之间，反映了煤层的变化；红色和蓝色表示波阻抗值高，在7500～8500之间，反映了岩浆岩以及天然焦的变化。利用波阻抗值的大小在色标上的不同反应，结合钻孔揭露资料，对8煤层的岩浆岩侵入范围做出解释，如图2中的黑线范围。

2.地震相分析方法与解释成果

对于8煤层，当煤层的岩性不同和厚度变化时，反射波的波形间存在着明显差异。利用这一特点，分别以不同时窗长度和分类数对8煤层反射波进行地震相分析。经过对比，时窗选15ms、分7类时的地震相图与实际钻孔揭露的情况最为符合，如图3所示。图3的二个区域基本对应正常煤层，白线内的棕色和黄色区域基本对应岩浆岩侵入范围。

3.谱分解方法与解释成果

在采区范围内，8煤层反射波与岩浆岩反射波之间存在着明显的频率差异。通过频谱分析发现，正常煤层反射波主频为45Hz左右，频带宽度为40Hz左右，岩浆岩侵入区(以1-3孔附近区域为准)反射波主频为70Hz左右，频带宽度为30Hz左右。对比可知，当煤层被岩浆岩侵入后主频明显增大，频谱宽度变窄。因此，对8煤反射波进行谱分解处理，选择低频和高频谱分解切片作为解释的依据，见图4(a)和图4(b)。

通过对比谱分解处理结果，发现8煤层在谱分解切片上有以下主要特征：由于正常煤层主频较低，所以在45Hz谱分解切片上表现为强能量，用红色或者黄色显示。而黑线内岩浆岩侵入区能量相对较弱，用蓝色显示，但随着频率的提高，其能量越来越强，在70Hz谱分解切片上表现为强能量。这一特征的区域以s12孔附近最为明显。

4.综合解释成果

根据实际钻孔揭露，以三维地震资料反演结果作为解释参考，同时利用谱分解处理和地震相分类的结果加以印证，最终圈定两个岩浆岩侵入带，如图5所示。

Claims (1)

1.一种基于地震信息的岩浆岩侵入煤层范围的解释方法，其特征是：该岩浆岩侵入煤层范围的解释方法：包括地震反演、地震相分析和谱分解三种岩性解释方法，当区域内具有较多的钻井和测井资料时即3~4个/km²时，使用地震反演方法；当区域内钻井数目较少或缺乏测井资料时，综合使用地震相分析和谱分解方法；

所述的地震反演方法：利用钻孔测井数据的高纵向分辨率对井旁地震道进行约束反演，同时对井间地震资料进行反演，推断地层的横向变化情况；岩浆岩与煤层的物性差异较大，所述的煤层的物性包括速度、密度和电阻率，根据物性差异解决岩浆岩侵入煤层边界问题；解释依据有以下四点：(1)波阻抗差异，煤层的波阻抗小，岩浆岩的波阻抗大；(2)煤层波阻抗的不连续性，岩浆岩侵入煤层后，煤层波阻抗不连续；(3)煤层顶板的岩性变化，当煤层的直接顶板为岩浆岩时，其波阻抗值变高；(4)如果波阻抗差异不够明显，利用多参数岩性反演信息的差异，所述的多参数为自然伽马曲线和视电阻率曲线；所述的多参数即自然伽马曲线和视电阻率曲线；

所述的地震相分析方法：是建立在地震道波形特征识别和分类的基础上，地震道的波形包含了频率、振幅、相位、能量等多种地震属性；地震分析相技术能较好地刻画地震信号的总体变化特征和这种变化的分布规律；地震相划分是依据波形分类法；岩浆岩与煤层的物性差异使得二者的地震波形不同，利用地震相分析可以对它们进行分类，并区分岩浆岩侵入煤层边界；

所述的谱分解方法：利用薄层调谐体离散频率特性，通过分析复杂岩层内频谱变化和局部相位的不稳定性，识别薄地层的横向分布特征，包括局部岩体的变化情况；岩浆岩侵入煤层使得局部岩体发生变化；利用谱分解结果能有效地评价局部岩体变化的平面展布。