波阻抗反演在煤田地震勘探中的应用.pdf

1 4 参战晨 甜技 2 0 0 9 年第6 期 波阻 抗反 演在煤 田地震勘探 中的应 用 任永辉 山西省地球物理化 学勘查院， 山西 运城0 4 4 0 0 4 摘要利用煤田地震勘探资料， 以已知地质规律和钻井、 测井资料为约束， 对地下岩层空间结构和物理性质进行成像 求解 ， 建立地质模 型， 使高分辨率地震资料更为直观地反映煤层空间变化及构造特征。 关键词 地震资料声波测井 渡阻抗反演 地质模型 中图分类号 P 6 3 1 ． 4 文献标识码B 煤 田地震勘 探 的主要 地 质任 务是 控制 煤层 起伏 变化 ， 寻找构 造并查 明其 特征 。在 煤层 标定 及构 造解 释过程中， 主要利用煤层反射波信息， 对煤层的厚度、 尖灭位置、 夹矸予以解释， 这种方法存在局限性， 所得 结论误差较大。而综合利用地震数据、 测井数据、 地质 资料等 ， 对地震工 区进行 多井 约束 下 的反演 ， 可以将测 井资料较高的垂向分辨率和地震资料较好 的横 向连续 性相结合 ， 得 到既有 较高垂 向分 辨率 又有较 好横 向连 续性的反演剖面。在薄煤层地质条件下 ， 由于地震频 带宽度的限制 ， 基于普通地震分辨率的直接反演方法， 其精度和分辨率都不能满足煤田开发的要求。而测井 约束地震反演技术以测井资料丰富的高频信息和完整 的低频成分补充地震有限宽带的不足， 用已知地质信 息和测井资料作为约束条件， 推算出高分辨率的地层 波阻抗资料 ， 反 演 的结果是 将界 面型 的地 震资料 转换 成可与钻井资料对 比， 具有岩性分布特征并能反映煤 层厚度变化的波阻抗数据体， 为煤层深度、 厚度、 物性 等精细描述提供可靠的依据。多解性是测井约束地震 反演的固有特性， 减小其多解性 问题的关键在于正确 建立初始模型 。 1 应 用实例 目前常用 的波阻抗反演软件有 J a s o n 、 S t r a t a和 E l o g 等 ， 方法 主要分三 类 递 推反 演 、 稀疏 脉 冲反演 、 基 于模型反演。本次研究利用 J a s o n软件进行以模型为 基础的多井约束波阻抗反演。以内蒙某三维地震工区 为例说 明 ， 说 明主要反演步骤 。 1 ． 1 储层地球物理特征分析 测井资料， 尤其是声波测井 ， 是建立初始模型的基 础资料和地质解释的基本依据。声波是与地震唯一直 接发生联系的测井资料 ， 通常情况下 ， 声波测井受到井 孔环境 如井壁坍塌、 泥浆浸泡等 的影响而产生误 差。因此， 测井资料必须经过环境校正。消除声波测 井误差的方法是 依据地震合成记录与井旁地震道对 比， 准确找出二者 目的层波组的对应关系， 然后以地震 收稿 日期 2 0 0 90 5 2 2 作者简介 任永辉 1 9 8 1 一 ， 男， 2 0 0 5 年毕业于石家庄经济学院， 一 直从事地震资料解释工作。 记 录的时间厚 度为标 准 ， 对测 井资料 进行压缩 或拉伸 校正 ， 从而改善合成记录与井旁道的相似性 ， 求准深时 转换 ， 精确标定各岩性界 面在地震剖面上的反射位置 。 图 1 伪声波时差 曲线 图 图 1 为钻井 Z K 1 91 5 、 Z K 2 11 9各 岩层 段 的伪 声波时差 曲线 ， 从 图中可 明显看 出煤层 段 的声 波时差 在 7 0 0 i x s ／ m左 右 ， 而上下 围岩的声波 时差 在 4 0 0 1 x s ／ m 左右 ， 也就是说 ， 煤层 段 与上下 围岩 比较起来 具有 “ 低 速” 的特征， 即在物性上具有可分辨性。 1 ． 2煤层标定 子 波 地震记 录 合成记录 反 射系数 图 2 Z K 1 91 5井合成记 录标定 图 子波是测井约束地震反演中的关键因素。子波与 模型反射系数褶积产生合成地震数据， 合成地震数据与 实际地震资料的误差最小是终止叠代的约束条件。采 用多道地震统计法 ， 即用 多道记 录 自相关统计 的方法提 取子波振幅谱信息， 进而求取零相位、 最小相位或常相 位子波， 用这种方法求取的子波， 合成记录与实际记录 2 0 0 9 年 第6 期 童 堪晨 甜枝 1 5 频带一致 ， 与实际地震记录波组对应关 系良好。在对测 井资料分析的基础上， 选取与地震剖面频率相吻合的子 波进行合成地震记录的制作 ， 进而对煤层进行标定 。从 标定图2中可以看出， 合成记录和钻井旁地震道的对应 关系较好 ， 煤层底面对应一强波峰， 连续性好， 借助高分 辨率的反演剖面可以进行厚度识别 。 1 ． 3地质模 型建 立 建立尽可能接近实际地层情况的波阻抗模型， 是 减少其最终结果多解性的根本途径。建立波阻抗模型 实际上就是把地震界面信息与测井波阻抗正确结合。 初始模 型的横 向分辨率取决 于地震层位解 释的精细程 度 ， 纵向分辨率受地 震采样率 的限制 ， 为了较多地保 留 测井 的高频信息 ， 反 映薄层 的变化细 节 ， 通常要对地震 数据进行加密采样 。基 本方 法是 利 用解 释的层 位和 构造数据， 结合地层接触关系及其地震反射波信息， 建 立基本反映该区地质特征 的初始模 型。在此基 础上输 入时深转换后的测井数据， 根据反距离加权法对测井 数据进行内插和外推， 从而得到波阻抗模型数据。 1 ． 4 反 演成果 本次反演由于反射波 由 围岩到煤 层顶 板 ， 反 映为 高速到低速的过程 ， 其反射系数为负 ， 因此煤层 的顶板 反射为一负相位 的强 反射层 。同理 ， 反 射波 由煤层底 板到围岩为低速到高速的过程， 其反射系数为正， 底板 所对应的为一正相位的强反射层。在波阻抗数据体 上 ， 煤层表现低 阻抗 ， 煤厚 度轮廓 可清 晰的反 映 出来 。 从过井 Z K 1 9 1 5的剖面图 图 3 上可 以看出 ， 各煤层 的厚度 、 间距及其分叉、 合并， 为准确推断解释提供 了 依据。 Z 争 t 2结论 图3 波阻抗反演剖面图 采用 叠后 以模型为基础的反演方法做 出了反演 波 阻抗数据剖面 ， 通过波 阻抗 的变化直 观地反映 出煤层 厚度的变化趋势及规律 。反演成果能够较准确的预 测 出煤层厚度 、 煤层夹矸等丰富的地质信息 ， 为矿井 的设 计及采掘提供 了可靠 的依据。煤层岩性反演技术属前 沿性核心技术， 有待结合其它手段进行进一步的验证。 参考文献 [ 1 ]邹才能 张颖 等编著 油气 勘探开发实用地震新技术 石油工业 出版社 2 0 0 2 [ 2 ] 邓志文 著 复杂山地地震勘探石油工业出版社 2 0 0 6 上接 第 1 3页 测 和定 位 ， 如 确定 煤层 是否连 续、 出现 的断层侵蚀、 煤层冲刷、 分叉 、 尖灭等； 振动法可根据地 震波传播 的连续性 、 振 幅的变化 ， 来测定煤层 非连续表 面 断层面、 侵蚀面 。 采矿地球物理方法还 可以进行地质灾 害的预测预 报。采矿 中常见的地质灾 害有地 面沉 降 、 地 面塌陷、 地 裂缝 、 采空区、 煤层 自燃 、 岩爆 、 陷落柱等 。声波 法探 测 技术可用于查明地下岩溶、 古洞、 空洞、 矿区采空区等 的空间位置及规模， 固定破碎带位置和范围， 预测岩爆 等； 微重力方法可用 于探 测 近地 表岩 溶 、 洞穴 ， 探测废 矿 山巷道以及 规模较 小 的断裂 、 断层 等地质 构造 ， 探 测煤矿陷落柱及地下采 空 区。在 水库 、 矿 山巷道 可 以 用微重力动态监测因岩层受力变化而可能诱发的岩 爆 ， 它还可用于地面沉降及煤 田火区的监测 。 2 应 用前景 采矿地球物理是一门新兴的边缘学科 ， 其在采矿 中的研究和应用领域不 断扩大 。采矿 地球 物理除 了主 要用 于解决矿 山动力 、 地质等 问题外 ， 还可用 于评价矿 井灾害防治的效果 。由采矿地球物理方法在解 决采矿 安全生产 、 地质 等问题方 面的多样性 和有 效性 ， 以及解 决这些问题的先进性和优越性， 可以看出采矿地球物 理方法在解决采矿生产技术 问题方面的巨大潜力。 在采矿生产时， 采矿地球物理技术具有快速、 经济 和无二次污染的特点， 随着环境地球物理勘探仪器的 更新换代和性能的提高以及地球物理数据处理技术的 快速发展， 主要表现在仪器的理性化、 系统化和快速 化， 工作效率高、 分辨率灵敏度高， 信噪比也大大提高 等， 可以预测用于采矿现场作业的地球物理方法也将 会大幅度地提高， 地球物理方法将进一步用来解决采 矿 、 地质 、 安全 等方面 的复杂问题 。 参考文献 [ 1 ] 崔少飞， 岳建华． 煤田地球物理导论[ M] ． 徐州 中国矿业 大学出版社， 1 9 9 4 ． [ 2 ] 张少泉． 地球物理学概论[ M] ． 北京地震炭工业出版社， 1 9 8 8 ． [ 3 ] 窦林名， 谷德钟．采矿地球物理方法的应用前景[ J ] ． 第 六届全国采矿大会论文， 1 9 9 9 ． [ 4 ] 刘本培， 蔡云龙． 地球科学导论[ M] ． 北京 高等教育出版 社 ． 2 0 0 0 ．