煤层气藏高分辨率探测的地球物理方法(彭苏萍等著)思维导图

煤层气(瓦斯)地震勘探技术中国矿业大学资源与地球科学学院二零一零年十月1 煤层气(瓦斯)勘探的意义煤层气(瓦斯)是由煤化作用形成的赋存于煤层中以甲烷为主的混合气体。

首先，煤层气作为一种新型洁净能源，其开发利用可弥补我国常规能源的不足。

我国是煤层气资源大国，居世界第二位。

近年来，对煤层气的成因、储层特性、赋存状态、成藏理论进行系统研究，取得了一大批成果。

但是，相应的勘探与开发技术相对滞后。

今天，地质学家和地球物理学家已经把研究重点放在勘探与开发技术领域。

其次，瓦斯突出问题是长期以来困扰煤矿安全生产的一个灾害性问题。

据国家安监总局统计，在一次死亡10人以上的特大煤矿事故中，瓦斯事故起数占69%。

问题关键在于煤矿开采前和开采过程中，对地下瓦斯富集的情况一无所知。

这样就使煤矿在生产过程中，无法根据瓦斯分布情况制定有针对性的措施。

总之，煤层气(瓦斯)的勘探、开发与利用可以改善我国能源结构、促进煤矿安全生产、有效保护生态环境，是一举多得利国利民的大事。

2瓦斯地质理论影响煤层气(瓦斯)富集的主要地质因素包括煤层埋藏深度、断层及其它构造分布、构造煤(煤层中的软分层)的分布、煤层顶底板的封闭程度(透气性)。

瓦斯富集和突出有以下基本规律：(1) 瓦斯随着煤层埋藏深度增加而增加；(2) 构造煤是典型的瓦斯地质体，所有发生煤与瓦斯突出的煤层都发育一定厚度的构造煤；(3) 大多数瓦斯突出都发生在构造破坏带，主要与压性、压扭性断裂有关；(4) 瓦斯突出与褶皱构造关系密切，在向斜、背斜轴部及其附近有利于瓦斯聚集，易于发生瓦斯突出。

2.1煤体结构类型和构造煤瓦斯地质学从地质角度出发，根据煤体宏观和微观结构特征，把煤体结构分为四种类型，即原生结构煤、破碎煤、碎粒煤和糜棱煤，后三种类型是煤层中的软煤，统称为“构造煤”，是煤层层间滑动构造的产物。

当地应力和瓦斯压力达到一定值时，突出与否的关键取决于地压和瓦斯膨胀对煤壁的侧向压力于煤体抵抗能力的对比关系。

煤层气地球物理勘探技术方法分析煤层气是优质高效清洁的新型能源，我国煤层气资源量十分丰富，加大对煤层气勘探技术的研究，能够更好的实现煤层气的开发与利用，对于改善我国能源结构具有重要意义，同时还能降低瓦斯事故的发生，减少温室气体的排放，带来丰厚的经济效益。

基于煤层气开采与利用的良好前景，各国对于其勘探技术的研究都十分重视，文章从煤层气勘探常用技术手段地球物理勘探技术方法出发，从地震技术以及测井技术进行了详细分析。

标签：煤层气；地球物理勘探；地震技术；测井技术0 引言煤层气俗称“瓦斯”，属于煤的伴生资源，主要由甲烷以及烃类气体组成，是最近国际上兴起的一种新型能源，用途十分广泛、可以作为民用、工业、化工等多个行业的燃料进行使用。

煤层气的热值较高，能够作为一种高效能源使用，燃烧后几乎不会有废气产生，环保性能良好，对煤层气加以合理利用，可以从根源上杜绝瓦斯爆炸事故的发生，缓解全球温室效应，拥有十分广阔的开采利用前景，我国出台了一系列政策推动了煤层气产业的发展。

1 地震技术1.1 纵波方位A VO技术方向各向异形是纵波在裂缝地层中表现出来的一种特征，纵波的速度和振幅是由裂缝与入射方向之间的关系决定的，当两者垂直时，波速较慢、振幅较强；当两者平行时，波速较快、振幅较弱，根据纵波速度、振幅的不同可以对地下情况进行判断[1]。

经大量研究证明裂缝系统发育地带往往会有大量的煤层气，此时煤层的褶曲转折部位与断层两侧表现为明显的各向异性特性。

目前A VO技术已经被广泛应用于煤层气勘探中，应用范围包括二维地震勘测、三维三分量地震勘探等，特别是在三维三分量地震勘探中的应用，可以得到准确的地震资料，对降低裂缝检测风险具有重要意义。

但是A VO技术也存在一定的局限性，当地层的较多且裂缝方向和角度不同时，不适合使用A VO技术，要根据实际情况合理选用A VO技术。

1.2 转换横波技术地震波在地层中传播过程中，当裂缝的走向与入射方向关系不同时，横波所表现出来的分裂情况也会不同，两者垂直时，波速较快；两者平行时，波速较慢，与纵波的波速情况正好相反。

煤层气富集区地震勘探技术概述前言煤层气，是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。

长期以来，煤层气一直被当做是煤矿生产过程中的重大安全隐患，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，还对全球变暖产生了重要作用。

自美国煤层气实现规模化商业生产以来，煤层气越来越被视为一种清洁的能源，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。

目前，国内煤层气勘探开发、井位布设主要依靠地质和钻探研究成果，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究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究；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层孔隙度方法；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反演预测煤与瓦斯突出区；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究；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究进行了探讨；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究。

地球物理测井方法在煤层气储层评价中的应用摘要：随着现在环保要求的提高，煤层气作为一种清洁的能源，其开发变得日益重要。

我国已经把煤层气的勘探开发作为能源发展的战略重点之一，地球物理测井方法在煤层气储层评价中发挥了重要作用，本文主要总结了前人在煤层气储层测井评价方面取得的成果，首先介绍了煤层储层的常见测井响应特征及主要评价参数，然后详细介绍了测井方法计算煤岩组分、确定煤层气储层孔隙度、渗透率、含气量等方面的应用，最后探讨了煤层气储层测井评价中遇到的挑战，并提出了一些建议。

关键词：测井方法煤层气评价参数确定前言煤层气储层的测井评价技术总体上可分为煤层气储层定性识别、煤层气储层定量解释和煤层气储层综合评价等3个方面。

张松扬[1，2]、陈江峰[3]、HillDavidG[4]等人认为目前国内外煤层气储层常用的主要有4类评价方法，即基于常规天然气储层评价思想的定性识别方法、基于体积模型的储层解释方法、基于概率统计模型的储层评价方法和基于神经网络模型的储层评价方法。

其中在利用测井资料识别煤层，国外内学者进行了大量研究工作，在确定煤层位置方面已经发展的相对比较成熟。

在含气性和可采性评价方面，潘和平[5]进行了利用测井资料研究煤层含气特性的研究。

在含气性和可采性评价方面，测井技术取得一定进展，但有待进一步发挥作用。

利用测井进行煤的工业分析取得重要进展，在一些试验区已可以用测井计算值代替化验分析值[6，7]；在处理技术方面，应用现代非线性处理技术处于发展态势，已有一些成功的实例。

侯俊胜等将现代最优化技术—遗传算法与复合型最优化法引入煤层气储层渗透性评价，进行了煤层气储层渗透性评价方法及储层综合评价方法的探索，并根据裂缝储层综合评价方法，提出了煤层气储层综合评价的若干指标和方法。

吴东平[8]等人研究了利用神经网络技术在煤层技术在在煤层气测井评价中的应用，根据神经网络技术建立的计算模型，进行了煤岩组分的计算。

一、煤层气储层的测井响应特征通常煤岩测井响应特征为低密度值、高中子值和高声波时差值。