含煤地层灰岩富水性地震频散属性反演研究.pdf
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1、第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW397含煤地层灰岩富水性地震频散属性反演研究一佘佳生1,2),曾葫1,2),邹冠贵1,2)1)中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京,100083;2)中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京,100083注:本文为国家自然科学基金资助项目(编号:42274165)的成果。收稿日期:2023-04-10;改回日期:2023-04-30;责任编辑:刘志强。DOI:10.16509/j.georeview.2023.s1.174作者简介:佘佳生,男,1
2、996 年生,博士研究生,地球探测与信息技术专业;Email:。关键词:关键词:灰岩富水性;频散属性;频谱分解煤矿水害问题是严重影响煤炭资源安全开采的主要危害之一(张超等,2019)。含煤地层中的灰岩层通常岩溶发育,含水量大,对煤矿开采构成严重威胁(田伟等,2017)。地下水的流动也会使灰岩层岩溶不断发育(樊连杰等,2021)。以往地面勘探工作中,通过钻孔方式揭露含煤地层富水情况。随着三维地震技术以及岩石物理理论方法的发展,采用便捷、无损、透明化技术对含煤地层灰岩富水区分布特征进行准确预测,对保障煤矿安全开采具有重要意义。将地面三维地震技术应用于水文地质勘查,一般是依据煤层的强反射波同相轴的连
3、续性和完整性来推断断层、陷落柱的发育位置,进而对岩层导水通道进行预测。然而,通过建立岩石物理模型,利用三维地震数据反演地层中流体赋存的方法,能更充分挖掘地震属性中流体相关的信息,进而对含煤地层中含水层富水区进行预测。1理论方法1.1岩石物理建模岩石物理是连接地下岩层地震特征和储层特性之间的桥梁。通过建立合适的岩石物理模型,有助于分析地震波速度与岩石所处温度、压力、流体赋存等状况下的关系,进而利用地震数据反演储层特征。对于不同流体饱和情况的灰岩层,本文基于裂缝型岩石物理模型和频变地震反演理论,将频率相关的地震异常检测技术应用于煤田勘探领域,建立了针对灰岩含水层富水性预测的方法。根据研究区钻井、测
4、井资料和岩石测试数据,建立等效模型来模拟灰岩含水层,并得到含水层在不同饱和情况下的地震波频散响应特征。结合研究区钻井岩心分析可知,含煤地层灰岩裂隙较为发育,且局部含有裂缝。为了分析含水饱和度对裂缝型灰岩含水层的影响,利用 Chapman 理论模型(Chapman et al.,2003),建立了多尺度孔隙裂隙岩石物理模型,进行正演模拟。模型分析了不同含水饱和度下,灰岩层速度随频率的变化情况。结果表明,灰岩层纵波速度随频率的增大而增大。1.2地震频散属性反演理论对于叠后地震数据,可以利用垂直入射下反射系数公式,将速度作为频率的函数带入公式中,即可得到反射系数随频率变化的关系。对于反射系数方程,假
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