煤层气富集区的地球物理勘探技术概述

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1、煤层气富集区地震勘探技术概述刖目煤层气，是指赋存在煤层屮以甲烷为主要成分、以吸附在煤棊质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙屮或溶解于煤层水屮的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。长期以來，煤层气一直被当做是煤矿生产过程屮的重大安全隐患，往往直接被排放到大气，利用率极低，这不仅造成了严重的资源浪费，还对全球变暖产生Y重要作用。自美国煤层气实现规模化商业生产以来，煤层气越來越被视为一种淸洁的能源，我国煤层气资源丰富，若能够实现煤层气资源大规模的开发必将对我国国民经济可持续发展、改善我国能源结构有着重大的意义。A前，国内煤层气勘探开发、井位介设主要依靠地质和钻探研宄成

2、果，尽管地质和钻探资料可靠性很高，但由于其成本高，因此用高密度的地质和钻探资料预测煤层气不太现实。地震勘探作为一种面积勘探，可以提供煤层的空间分布形态、断裂体系、厚度和岩性等地质信息，因其密度高、成本低，已被煤田地质勘探广泛应用。如何将稀疏的地质和钻探资料与密集的地震资料有机的结合起来，利用地球物理特征进行煤层气富集区识别，为煤层气开发选择井位、布设井网提供可靠的地质依据，成为煤层气勘探开发急需解决的问题。一地球物理技术在煤层气勘探领域的研宄现状随着煤层气勘探开发的持续升温，地球物理技术在煤层气勘探的运用也得到了迅速的发展。杨双安等利用三维地震勘探技术进行瓦斯预测研宄

3、；焦勇等进行了煤层气地震精细解释及储层预测技术探讨；何志勇等提出了利用地震属性预测煤层气储e孔隙度方法；祁雪梅等研究了地震相技术在煤层气勘探中的应用；彭刘亚等利用岩性地震反演信息进行煤体结构划分。在煤层气AVO技术研究方面，彭苏萍等分析了煤层顶底界面的反射振幅特征，认为底界面不利于AVO分析，不同结构煤体在AVO响应上存在明显的差异;彭晓波等将P波方位AVO应用于煤层裂缝探测中；孙斌等研究了煤储层含气性与地震AVO属性之间的关系，获得煤层参数与地震波弹性参数之间的关系式及其AVO响应特征；杜文凤等基于zoeppritz方程，分析了振幅与偏移距的关系，利用瓦斯突出煤与非

4、突出煤的物性参数，进行数值正演模拟，分析了瓦斯突出煤与非突出煤的AVO响应差异；胡朝元等研究了利用地震AVO反演预测煤与沉斯突出区；崔大尉等利用AVO属性研究构造煤的分布规律；在煤层气富集区预测方面，闫宝珍等基于控制沁水盆地煤层气富集特征分异的关键地质因素（如构造、热力场和水动力等）进行了综合分析，对该盆地煤层气的富集类型划分进行了研宄；常锁亮等基于煤层气（瓦斯）富集引起的高频吸收衰减特性，利用不同频率的调谐振幅变化，对研究区煤层含气性进行了预测；汤红伟对地震勘探技术在煤层气富集区预测中的研宄进行了探讨：陈勇等进行了基于主控因素的煤层气富集区地震预测技术应用研宄。崔若

5、飞等提出了利用“两个理论、四项技术”来指导煤层气（沉斯）地震勘探工作。其中两个理论是双和介质理论和各向异性介质理论，四项技术是地震属性技术、AVO技术、方位各向异性技术和弹性波阻抗反演技术。二煤层气地震勘探理论（1）双向介质理论当今煤田地质地震勘探是建立在均匀各向同性纯固体基础上的岩石弹性理论和波动传播理论的单和（固和）介质基础上的，而煤储层非均质性很强，在各向上存在异性，而且煤储层属于双和介质一煤基质和流体（气、液），因此传统的建立在单和介质理论基础上的地震勘探技术，在煤层气勘探领域是不使用的。而双相介质理论认为地下介质是由固体骨架和充填在骨架空隙中的流体（气体和液

6、体）组成。煤层与煤层瓦斯是一种典型的（固和+流和）双和介质，与单相介质理论相比，双相介质理论更接近于实际。因此，研宄双和介质中弹性波的传播规律，对于指导煤层气地震勘探有着重要的意义。煤储层是典型的双和介质，与单和介质和比，地震波在双和介质中传播后，各个频率成分的能量分布发生了变化，主要表现为地震波能量向低频方向移动。产生这一现象的主要原因是：双和介质中固体颗粒与空隙中流体（气体）的相互作用产生了慢纵波，慢纵波的存在使得双和介质中波的能量分配发生了变化，即地震波场的动力学特征发生了变化。这种地震波场动力学特征的变化为预测瓦斯富集带提供了理论基础。（2）各向异性介质中弹性

7、波传播理论在地震勘探中，各向异性是指在地震波长的尺度下介质弹性特征随方向发生变化。煤储层是各向异性（不同方向可能煤储层的厚度、孔裂隙发育、煤体结构、含气量、含水等等）的储层，研究地震波在煤储层中的传播特征是进行地震勘探的基础。在各向异性介质中，P波速度随入射角与地层裂隙方位角而变化，界面上的反射系数随入射角、地层裂隙方位及各向异性有关，即地震属性（如速度、振幅）随波传播方向的变化而变化。而在各向同性介质中，则不具有这一特点。因此，通过研究P波方位地震属性特征，可以研究地层的各向异性系数及裂隙发育密度。而煤储层裂隙发育区往往是煤层气聚集带。三几种煤层气