相干属性解释技术在沁水盆地煤层气勘探开发中的应用

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1、相干属性解释技术在沁水盆地煤层气勘探开发中的应用朱红锦①ZHUHong-jin；邵林海②SHAOLin-hai；黄涛①HUANGTao；庄园旭①ZHUANGYuan-xu（①成都理工大学，成都610059；②中油东方地球物理研究院资料处理中心，涿州072750）（①ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China；②DataProcessingCenter，GRI，BGP，Zhuozhou072750，China）简介：朱红锦（1992-），男，四川巴中人，现在成都理工大学攻读固体球物理学专业硕士学位，主要从事为地震解释和储层预测方面的研究。

2、0引言沁水盆地是我国首个煤层气勘探开发的热点区域，煤炭储量丰厚，总量达3203.42亿T[1]。区域内高煤阶煤由于构造运动频繁，会形成裂缝发育的高渗区，可以采出具有商业开发价值的煤层气（张建博等，2000），因而利用准确有效的手段，找到裂缝发育区域，判断断裂带的走向、陷落柱的位置等，对于煤层气勘探开发显得尤为重要。相干属性历经二十多年的发展，其在地震解释中地位也越来越重要，随着煤层气技术的发展，相干属性解释技术在煤层气的解释过程中也发挥着重大作用。相干属性的诞生为三维地震解释提供了可靠的手段，特别是在断层、裂缝、侵入岩等构造的识别中发挥着重大作用。1相干属性定义与原理相干属性是从三维地震数据

3、中提出能够反映和突出数据相关性的三维数据体，所生成的数据体被称为相干体[3]。相干体反映三维数据体中相邻地震道之间波形的相似性，利用这种相似性可以反映地层、地层岩性横向非均匀变化，研究断层、裂缝的空间分布，确定地质构造异常体的空间形态及展布特征，这种技术称为相干体解释技术[12]。在反射波地震勘探中，对于同一均匀反射层来说，由于反射条件差异极小，反射波走时是非常相似的，从地震剖面数据来看则表现为振幅、相位一致，极性相同，称为波形相干。随着地层的横向变化，相干可以分成：完全相干、部分相干、不相干。当目标层为横向均匀地层时，相邻地震道反射波不发生变化或者变化极小，则称完全相干，相干值大；当目标层

4、为渐变地层时，相邻地震道反射波在振幅、相位、频率等方面是按照一定规律逐渐变化的，则称部分相干，相干值适中；当目标层有断层、裂缝、侵入岩等构造时，相邻地震道反射波在振幅、相位、频率等方面都将表现出不同的差异，则称不相干、相干值极小[2]。2相干算法的原理相干从提出到应用发展迅速，目前被广泛运用的有三种：第一代相关算法（C1）、第二代相关算法（C2）、第三代相关算法（C3）。2.1第一代相关算法（C1）第一代相关算法是基于归一化互相关的算法，也称相关算法，其定义是：在给定的时窗内，沿Inline（X方向）和Crossline（Y方向）用于计算的地震道归一化相关系数极大值的乘积：其中ρx、ρy分别

5、表示Inline方向和Crossline方向地震道的相关系数，τ表示用于计算的地震道个数，t为反射波的旅行时。2.2第二代相关算法（C2）第二代相关算法是基于相似性的相干算法，也称为相似算法，其定义为：在以分析点为中心的含J个地震道的椭圆或则矩形时窗内，沿着倾角方向上平均道的能量与所有道总能量的比值：其中xj和yj表示第j道与主道在x和y方向的距离；计算中为了提高相干计算的稳定性和信噪比，取了时窗内2K+1个点的和。2.3第三代相关算法（C3）第三代相干算法是基于特征值得相干算法，也称特征值算法，其定义为：由垂直分析时窗±K内的数据形成矩阵的行，由不同时间各道的数据形成矩阵的列，然后将它们进

6、行自相关和互相关运算得到协方差矩阵，最后将协方差分解为本征向量，而每一个本征向量就有一个本征值，用于相干体计算的为第一本征值：其中，J为分析孔径内地震道数量，分母为分析孔径内地震道能量的和，λ1为矩阵的第一本征值。3相干属性的应用3.1沁水盆地地质背景沁水盆地地处晋中—晋东南地区，是中国大陆第一个煤层气勘探开发热点地区。从前人的研究得知该地区地层从老到新沉积的地层有：前寒武系的古老基地，寒武系的海相碳酸盐，中下奥陶统的夹石膏层的灰岩，中石炭统本溪组的泥岩，上石炭统太原组的砂岩夹煤层，下二叠统山西组的砂岩、泥岩和煤层，下二叠统石盒子组由上向下的砂岩、细砂岩、泥岩，上二叠统石千峰组粗粒砂岩与紫红

7、色泥岩互层，三叠系中、下统刘家沟组和尚沟组的砂泥岩互层，古近系、新近系、第四系地层[6]。沁水盆地是走向为北东向的向斜构造，断层主要发育在其西部。区域内上石炭统太原组和下二叠统山西组为含煤地层，其中以太原组的15#煤、山西组3#煤层厚度最为稳定，两套煤层的构造均能很好地反映区域内的地质构造特征，且两煤层厚度分布稳定，含气量高；煤层上覆地层厚度大，地下水活动弱，有利于煤层气保存[7]。研究区位于沁水盆地东南部，