CN111624663A - 一种基于三维地震与槽波资料的煤层横波速度的求取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于三维地震与槽波资料的煤层横波速度的求取方法,包括:求取煤层的横波速度VS1及围岩的第一纵波速度VP1;根据纵波速度测井数据VP以及三维地震数据体,得到三维地震的纵波速度;提取得到槽波勘探范围内的围岩的第二纵波速度VP2与煤层的第三纵波速度VP3;对VP1和VP2进行拟合,得到拟合关系式Y1,通过Y1,将VP2和VP3转换为井下纵波VP2 *、VP3 *;对VS1和VP3 *进行拟合,得到拟合关系式Y2,通过Y2,将VP3 *转换为井下横波VS3 *;判断槽波勘探范围内的VS1与VS3 *的相关性,如判断结果为相关性好,则拟合关系式Y1,Y2可用于地面纵波速度与井下横波速度的转化计算。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭勘探技术领域,具体涉及一种煤层横波速度的求取方法,应用于对煤层中的横波敏感的地质异常,如断裂赋水带、瓦斯富集、构造煤发育等的检测。
背景技术
槽波勘探已在煤矿较为广泛的应用,通过槽波的初至可以精确求取煤层围岩的纵波速度,通过高频槽波可以精确求其煤层的横波速度。槽波勘探断裂异常精度远高于常规三维地震。
但是,槽波勘探只能在巷道完全打通的工作面范围进行探测,因此槽波范围覆盖十分局限。目前,三维地震勘探已基本满覆盖生产矿井,叠前弹性参数反演、AVO反演等反演工作可以有效提高断裂赋水带、瓦斯富集区、构造煤发育区的预测精度。然而,目前煤田测井资料普遍缺失横波测井资料,对于缺失的横波速度,目前的主要求取方法是根据各种经验公式进行计算,而这些经验公式并不适合煤层,这大大影响了叠前弹性参数反演、AVO反演结果精准度,导致发育于煤层中的地质异常(如断裂赋水带、瓦斯富集、构造煤发育等)预测精度大大降低。
总结起来,槽波地震资料可以精确求取出槽波资料范围内煤层横波速度与围岩的纵波速度,但是槽波地震资料范围一般较小;当前煤田测井资料普遍缺失横波测井数据;当前通过经验公式计算的横波速度曲线精度较低,对于反演结果产生不利影响。
发明内容
为了有效解决地下煤层横波速度资料的准确求取的技术问题,本发明提供一种基于三维地震与槽波资料的煤层横波速度的求取方法,可以达到以下效果:提高煤层横波速度资料的精确程度,提高反演结果准确程度,提高发育于煤层中的地质异常(如断裂赋水带、瓦斯富集、构造煤发育等)的预测精度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种基于三维地震与槽波资料的煤层横波速度的求取方法,其包括以下步骤:
S1、基于槽波资料求取煤层的横波速度VS1及围岩的第一纵波速度VP1;
S2、根据纵波速度测井数据VP以及三维地震数据体,得到纵波速度;
S3、通过不同时窗范围,提取得到槽波勘探范围内的围岩的第二纵波速度VP2与煤层的第三纵波速度VP3;
S4、对所述第一纵波速度VP1和所述第二纵波速度VP2进行拟合,得到VP1和VP2的拟合关系式Y1,通过关系式Y1,将第二纵波速度VP2和第三纵波速度VP3转换为井下纵波VP2 *、VP3 *;
S5、对所述横波速度VS1和所述井下纵波VP3 *进行拟合,得到VS1和VP3 *的拟合关系式Y2,通过关系式Y2,将所述井下纵波VP3 *转换为井下横波VS3 *;
S6、判断槽波勘探范围内的煤层横波速度VS1与计算得到的横波速度VS3 *的相关性,如判断结果为相关性好,则拟合关系式Y1,Y2可用于地面纵波速度与井下横波速度的转化计算;如判断结果为相关性差,则需要对Y1,Y2进行调整,直到VS3 *与VS1误差控制在要求精度范围内;
S7、利用拟合关系式Y1、Y2将三维地震范围内的三维地震的煤层纵波速度VP转换为煤层的横波速度VS *。
所述S2中所述的根据纵波速度测井数据VP以及三维地震数据体,得到纵波速度,具体为:通过叠前反演技术,得到三维地震的纵波速度体,叠前反演技术的流程为:
(1)对保幅处理的CRP道集分炮检距部分叠加:由于叠前弹性阻扰与入射角有关,只有将不同炮检距范围的叠前道集限角叠加后,才能产生与入射角有关的地震数据体用于反演过程;
(2)测井数据的分析与准备:为了仅提取地震上速度的变化,仅用1口井对地震数据进行标定,该井有纵波速度与密度测井,横波速度选用Xu-White模型计算;
(3)子波提取:子波是从全叠加剖面和三个以上的部分叠加剖面中提取得到的;
(4)纵横波联合反演:利用层位、构造解释的成果,建立地质模型,利用部分叠加的地震资料与测井曲线获得的弹性阻抗曲线以及提取的地震子波联合求解,计算需要的纵波速度参数。
所述的通过不同时窗范围,提取得到槽波勘探范围内的围岩的第二纵波速度VP2与煤层的第三纵波速度VP3,对所述第一纵波速度VP1和所述第二纵波速度VP2进行拟合,得到VP1和VP2的拟合关系式Y1,具体含义为:因槽波勘探的特点,需要确定纵波速度在围岩中的有效传播距离,以确定地震勘探数据纵波速度提取的时窗大小,可以在不同时窗(如目的煤层至向上5ms、目的煤层至向上10ms、目的煤层至向上15ms、目的煤层至向上20ms、目的煤层至向下10ms、目的煤层至向下20ms等)情况下提取三维地震资料中的围岩纵波速度即槽波勘探范围内的第二纵波速度Vp2,再对不同时窗下提取的VP2和VP1进行拟合,挑选相关系数最高的Y1,其对应的时窗就是最佳时窗。
相较于现有技术,本发明具有以下优点:
(1)本发明执行起来简单,可操作性强,且计算出的煤层横波速度误差小;
(2)本发明为仅有槽波、三维地震勘探资料,而无横波测井的矿井提供了一种较为精确的求取井下煤层横波速度的方法;
(3)本发明为槽波、三维地震联合勘探提供了一种新思路。
附图说明
图1为本发明实施例的S4中Y1公式拟合的示意图;
图2为本发明实施例的S5中Y2公式拟合的示意图;
图3为本发明实施例转换的VS3 *与槽波勘探得到的VS1的绝对误差分布示意图;
图4为本发明实施例转换的VS3 *与槽波勘探得到的VS1的相对误差分布示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、特征、成效易于了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
本实施例提供一种基于三维地震与槽波资料的煤层横波速度的求取方法,其实现分为7个主要步骤,下面结合实例进行说明:
1.根据槽波资料求取煤层横波速度VS1及围岩的纵波速度VP1,VS1和VP1一般由槽波勘探单位提供;
2.通过叠前反演技术,得到三维地震的纵波速度,叠前反演的技术流程为:
(1)对保幅处理的CRP道集分炮检距部分叠加:由于叠前弹性阻扰与入射角有关,只有将不同炮检距范围的叠前道集限角叠加后,才能产生与入射角有关的地震数据体用于反演过程;
(2)测井数据的分析与准备:为了仅提取地震上速度的变化,仅用一口井对地震数据进行标定,该井有纵波速度与密度测井,横波速度选用Xu-White模型计算;
(3)子波提取:子波是从全叠加剖面和三个以上的部分叠加剖面中提取得到的,该提取方法为现有技术,不做赘述;
(4)纵横波联合反演:利用层位、构造解释的成果,建立地质模型,利用部分叠加的地震资料与测井曲线获得的弹性阻抗曲线以及提取的地震子波联合求解,计算需要的纵波速度参数,该计算方法为现有技术,不做赘述;
3.因槽波勘探的特点,需要确定纵波速度在围岩中的有效传播距离,以确定地震勘探数据纵波速度提取的时窗大小,可以在不同时窗(如目的煤层至向上5ms、目的煤层至向上10ms、目的煤层至向上15ms、目的煤层至向上20ms、目的煤层至向下10ms、目的煤层至向下20ms等)情况下提取三维地震资料中的围岩纵波速度即槽波勘探范围内的纵波速度VP2,再对不同时窗下提取的VP2和VP1进行拟合,挑选VP2和VP1的相关系数最高的Y1,其对应的时窗就是最佳时窗;
4.提取三维地震资料中的目的煤层的纵波速度VP3,利用拟合关系,将三维地震得到的纵波速度煤层纵波VP3转换到井下纵波VP3 *;
5.对槽波资料求取的煤层横波速度VS1和三维地震转换得到的煤层井下纵波VP3 *进行拟合,得到VS1和VP3 *的拟合关系式Y2,通过关系式Y2,可以将转换的煤层井下纵波VP3 *转换为井下横波VS3 *;
6.查看槽波勘探范围内的煤层横波速度VS1与计算得到的横波速度VS3 *的相关系数,如果VS1与VS3 *的相关系数超过研究项目的相关要求(如无具体要求,相关系数最好要达到0.7),则拟合关系式Y1,Y2可用于地面纵波即三维地震与井下横波即槽波的转化计算,转化计算得到的地震勘探范围内的VS3 *则可用于之后的反演工作,计算如果误差较大,则需要对Y1,Y2进行调整,如采用线性拟合,相关系数小于0.5,可采用二次多项式拟合,直到VS3 *与VS1误差控制在要求精度范围内,所述要求精度范围为相对误差控制在10%以内,相对误差越小越好;
7.利用拟合关系式Y1,Y2将三维地震范围内的三维地震的煤层纵波速度VP转换为煤层的横波速度VS,槽波勘探资料范围一般比三维地震资料范围小,通过该转化,可以实现将槽波勘探的煤层横波速度推广到整个三维地震资料范围。
本发明中相关系数的技术采用下公式:
本发明的技术效果,以阳煤某矿某工作面为例说明:
1、如图1所示,通过试验,示范区的目的层煤层至向上20ms时窗范围内提取的三维地震纵波与槽波围岩纵波相关性最好,三维地震围岩纵波VP2与槽波围岩纵波VP1相关关系式为,VP2与VP1的相关系数为0.5;
2、如图2所示,对提取的三维地震煤层纵波速度VP3,利用相关关系式Y1转换得到井下的煤层纵波VP3 *,转换的煤层井下纵波VP3 *与槽波的煤层横波速度VS1相关关系式Y2:,VP3 *与VS1的相关系数为0.7366;
3、如图3和图4所示,对提取的三维地震煤层纵波速度VP3,利用相关关系式Y1、Y2转换得到井下的煤层横VS3 *,VS3 *与槽波煤层横波速度VS1绝对误差控制在30m/s范围内,相对误差控制在2.25%范围内,误差小。
需要说明的是,Y1,Y2公式每个工区不一致,要根据实际的槽波、三维地震资料拟合得到公式,本实施例中的公式是阳煤的实验区的资料拟合。
Claims (5)
1.一种基于三维地震与槽波资料的煤层横波速度的求取方法,其特征在于,其包括以下步骤:
S1、基于槽波资料求取煤层的横波速度VS1及围岩的第一纵波速度VP1;
S2、根据纵波速度测井数据VP以及三维地震数据体,得到三维地震的纵波速度;
S3、通过不同时窗范围,提取得到槽波勘探范围内的围岩的第二纵波速度VP2与煤层的第三纵波速度VP3;
S4、对所述第一纵波速度VP1和所述第二纵波速度VP2进行拟合,得到VP1和VP2的拟合关系式Y1,通过关系式Y1,将第二纵波速度VP2和第三纵波速度VP3转换为井下纵波VP2 *、VP3 *;
S5、对所述横波速度VS1和所述井下纵波VP3 *进行拟合,得到VS1和VP3 *的拟合关系式Y2,通过关系式Y2,将所述井下纵波VP3 *转换为井下横波VS3 *;
S6、判断槽波勘探范围内的煤层横波速度VS1与计算得到的横波速度VS3 *的相关性,如判断结果为相关性好,则拟合关系式Y1,Y2可用于地面纵波速度与井下横波速度的转化计算;如判断结果为相关性差,则需要对Y1,Y2进行调整,直到VS3 *与VS1误差控制在要求精度范围内;
S7、利用拟合关系式Y1、Y2将三维地震范围内的三维地震的煤层纵波速度VP转换为井下煤层的横波速度VS *。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述S2中所述的根据纵波速度测井数据VP以及三维地震数据体,得到纵波速度,具体为:通过叠前反演技术,得到三维地震的纵波速度体,叠前反演技术的流程为:
(1)对保幅处理的CRP道集分炮检距部分叠加:由于叠前弹性阻扰与入射角有关,只有将不同炮检距范围的叠前道集限角叠加后,才能产生与入射角有关的地震数据体用于反演过程;
(2)测井数据的分析与准备:为了仅提取地震上速度的变化,仅用1口井对地震数据进行标定,该井有纵波速度与密度测井,横波速度选用Xu-White模型计算;
(3)子波提取:子波是从全叠加剖面和三个及以上的部分叠加剖面中提取得到的;
(4)纵横波联合反演:利用层位、构造解释的成果,建立地质模型,利用部分叠加的地震资料与测井曲线获得的弹性阻抗曲线以及提取的地震子波联合求解,计算需要的纵波速度参数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的通过不同时窗范围,提取得到槽波勘探范围内的围岩的第二纵波速度VP2与煤层的第三纵波速度VP3,对所述第一纵波速度VP1和所述第二纵波速度VP2进行拟合,得到VP1和VP2的拟合关系式Y1,具体含义为:因槽波勘探的特点,需要确定纵波速度在围岩中的有效传播距离,以确定地震勘探数据纵波速度提取的时窗大小,在不同时窗情况下提取三维地震资料中的围岩纵波速度即槽波勘探范围内的第二纵波速度Vp2,再对不同时窗下提取的VP2和VP1进行拟合,挑选相关系数最高的Y1,其对应的时窗就是最佳时窗;所述相关系数的计算公式为:
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的直到VS3 *与VS1的相对误差控制在要求精度范围内,其含义为:直到VS3 *与VS1的相对误差控制在10%以内,相对误差越小越好。
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