薄互層條件下圍巖變化對煤層反射波的影響研究

常鎖亮，張 生，劉 晶 ，劉最亮，陳 強，劉 波

薄互層條件下圍巖變化對煤層反射波的影響研究

常鎖亮1,2，張 生1,2，劉 晶1,2，劉最亮3，陳 強1,2，劉 波1,2

(1. 太原理工大學(xué) 地球科學(xué)與工程系，山西 太原 030024；2. 煤與煤系氣地質(zhì)山西省重點實驗室，山西 太原 030024；3. 華陽新材料科技集團有限公司，山西 陽泉 045000 )

為研究薄互層條件下圍巖變化對煤層反射波的影響，以地震勘探中/4薄層范圍內(nèi)含煤地層為研究對象，建立圍巖巖性、厚度與結(jié)構(gòu)變化三類模型，基于薄層反射系數(shù)譜理論中Brekhovskikh方程，計算并總結(jié)圍巖變化對煤層AVO曲線、屬性及道集的影響。研究結(jié)果表明：/4范圍內(nèi)圍巖巖性變化會對煤層AVO響應(yīng)產(chǎn)生顯著影響，其中頂板為砂巖會使得煤層AVO截距和梯度屬性明顯增大，頂板為泥巖會使得煤層AVO截距和梯度屬性增大，且頂板巖性不同，對應(yīng)的煤層AVO道集特征也會發(fā)生變化；/4范圍內(nèi)圍巖互層結(jié)構(gòu)和厚度變化會對煤層AVO響應(yīng)產(chǎn)生一定影響，但是影響較小，其中圍巖互層結(jié)構(gòu)的變化會使得煤層AVO道集特征產(chǎn)生變化，圍巖厚度的變化會使得煤層AVO截距屬性產(chǎn)生變化；基于界面型的Zoeppritz方程不適用于薄互層含煤地層的正演模擬，應(yīng)選取更適用于薄互層的Brekhovskikh正演方程或者其他模擬方法。

薄互層；圍巖變化；反射系數(shù)譜；煤層反射波

我國含煤盆地多形成于陸相或海陸過渡相的沉積環(huán)境[1-2]，含煤地層多以薄互層形式存在[3]，且?guī)r性和厚度橫向變化較大，使得煤層的反射波響應(yīng)中既包含煤層與煤體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，也包含煤厚變化與圍巖結(jié)構(gòu)的影響。已有研究表明，對于單個薄煤層反射波來說，煤層厚度[4-6]、互層圍巖的巖性[7-9]、互層結(jié)構(gòu)[10-12]以及入射波主頻[13-14]等都會對薄煤層的地震響應(yīng)造成影響。

已有對煤層反射波的影響研究可歸納為兩種：第一種是通過建立單一薄煤層模型討論各類影響要素對薄煤層縱波與橫波AVA特征的影響；張鐵強等[6]基于反射率法從AVO振幅、截距、梯度以及頻譜等方面區(qū)分了不同厚度煤層模型的特征與差異；Zou Guangui等[7]通過建立楔形薄煤層模型，研究了煤層厚度與地震波振幅的關(guān)系以及影響這種關(guān)系的因素；Chen Tiansheng等[8]基于反射系數(shù)譜理論討論了單薄層的多波AVO響應(yīng)；Pan Wenyong等[9]基于反射系數(shù)譜理論分析了薄層彈性介質(zhì)中AVO效應(yīng)與頻率的關(guān)系；蔡希玲等[10]討論了地震子波主頻和厚度對薄層AVO振幅和頻譜的影響。但是該類模型沒有考慮含煤地層中煤層與圍巖互層分布、且橫向厚度不均一的實際情況，忽略了薄互層中圍巖變化對煤層反射波造成的影響，模擬結(jié)果存在偏差。

第二種是通過建立薄互層含煤地層模型討論整個含煤地層的反射波特征及影響因素。安瑩等[11]基于各向異性與長波長理論，根據(jù)煤厚與含煤地層總厚的比值建立模型，研究含煤地層的多波AVO地震響應(yīng)；王增玉等[12]基于反射系數(shù)譜理論分析了薄煤層中夾矸和構(gòu)造煤對煤層AVO特征的影響。這種模型符合實際地層展布，但目前研究僅限于整個含煤地層的綜合地震響應(yīng)及影響因素，實際煤田地震勘探更關(guān)注含煤地層中單一煤層反射波所受影響，已有研究[15-18]對煤層自身厚度及結(jié)構(gòu)變化對煤層反射波響應(yīng)產(chǎn)生的影響進行了探討，然而實際含煤地層為不同巖性的薄互層組成，煤層上下圍巖巖性、結(jié)構(gòu)以及厚度均呈現(xiàn)較強非均一性。

因此，針對薄互層含煤地層中圍巖變化對煤層反射波造成的影響展開研究。分別建立圍巖巖性、結(jié)構(gòu)以及厚度變化的含煤地層模型，模擬并總結(jié)圍巖變化對煤層反射波AVO曲線、屬性以及道集特征造成的影響，同時研究正演模擬采用的薄層反射系數(shù)譜法與常規(guī)基于Zoeppritz方程法的差異，證明研究方法的合理性。

1 薄層反射系數(shù)譜原理

薄層反射系數(shù)譜理論是從彈性波動力學(xué)理論的角度討論平面簡諧波在層狀介質(zhì)中的反射和透射，其理論基礎(chǔ)是Brekhovskikh方程。如果地層厚度小于等于一個波長，則這種地層上下界面的波動將會發(fā)生明顯的干涉和疊加，使每一層面所形成的波動在強度變化及波形特點各方面都會具有與厚層不同的特點。對比圖1中的單界面模型和交互薄層模型，可以看出交互薄層的反射和透射是由薄互層中經(jīng)受不同次數(shù)反射后形成的單波疊加結(jié)果，每個單波之間的時差及其干涉條件取決于薄層的厚度、薄層中波的傳播速度及入射波的入射角[17]。

如圖1a所示，設(shè)平面波從頂層入射到下面各層中，縱橫波到各層入射角為，則頂層中各波的位移函數(shù)表達式分別為：

圖1 波的傳播

Fig.1 Schematic diagram of wave propagation

位移-應(yīng)力關(guān)系為：

反射系數(shù)和透射系數(shù)計算公式為：

如圖1b所示，對于一系列薄層來說，來自疊加薄層的反射波可以被認(rèn)為是來自每個薄層的反射波和透射波的復(fù)合波。因此，可以利用遞推算法來計算薄層疊加層頂?shù)字g的位移和應(yīng)力關(guān)系，從而可以求取每一層的反射透射系數(shù)。

其中，

式中：k為水平方向慢度；s、d分別為縱波和SV波慢度；sz、dz分別為縱波和SV波垂向慢度；為地層厚度。

2 圍巖對煤層反射波的影響

為分析圍巖對煤層地震響應(yīng)的影響，將含煤地層視為VTI型薄互層[15-18]，根據(jù)表1中的物性參數(shù)，分別構(gòu)建圍巖巖性、厚度與結(jié)構(gòu)變化地層模型，基于Brekhovskikh方程計算不同模型各個層位反射系數(shù)，提取煤層反射波的AVO曲線[19-20]、梯度和截距屬性[21-23]以及AVO道集[24-26]，討論圍巖變化對其造成的影響。

表1 模型參數(shù)

2.1 模型構(gòu)建

由于含煤地層多以薄互層形式存在，為研究煤層薄層頂?shù)装宕嬖趯Σ煌穸让簩禹敯宸瓷洳ㄊ欠翊嬖谟绊?，分別建立不包含煤層頂?shù)装鍑鷰r的一層模型(圖2a)和包含頂?shù)装鍑鷰r交互的三層模型(圖2b)進行對比，每類模型都包含1～8 m不同厚度的煤層模型，圍巖為2 m厚的泥巖。

2.2 圍巖對煤層反射波AVO曲線特征影響分析

基于反射系數(shù)譜方法選取40 Hz雷克子波以及表1中的模型參數(shù)計算煤層頂板反射系數(shù)，兩類模型對應(yīng)的AVO曲線如圖3所示。由圖3可以發(fā)現(xiàn)：不同模型的煤層頂板AVO曲線中，總體表現(xiàn)為反射系數(shù)值均為負(fù)值，且絕對值隨著偏移距的增大先減小后增大的趨勢(由于40°以后的數(shù)據(jù)超過了臨界角所以不予考慮)。與一層模型(不含頂?shù)装鍑鷰r)相比，可以發(fā)現(xiàn)三層模型(含頂?shù)装迥Ｐ?由于頂?shù)装灞訃鷰r存在調(diào)諧效應(yīng)，所以對煤層反射產(chǎn)生了不可忽略影響，當(dāng)煤厚小于2 m時，頂?shù)装宕嬖谑狗瓷湎禂?shù)的絕對值減小，當(dāng)煤厚大于2 m時，頂?shù)装宕嬖谑狗瓷湎禂?shù)的絕對值增大。所以三層結(jié)構(gòu)的建模方式更加符合實際情況，不能忽略頂?shù)装鍘r性存在對煤層反射波所造成的影響。

圖3 煤厚變化單煤層及煤層與頂?shù)装褰换ツＰ偷腁VO曲線

3 圍巖變化對煤層反射波的影響

為分析圍巖變化對煤層地震響應(yīng)的影響，分別構(gòu)建圍巖巖性、結(jié)構(gòu)以及厚度變化3類模型，討論煤層反射波的AVO曲線、屬性以及道集特征的變化。

3.1 圍巖巖性變化影響

3.1.1 圍巖巖性變化模型構(gòu)建

為研究圍巖巖性變化對煤層反射波的影響，選擇頂、底板和砂、泥巖2項參數(shù)變化作為變量分別組成4組模型，模擬實際含煤地層中圍巖巖性變化情況。如圖4所示，模型1中煤層頂?shù)装寰鶠槟鄮r；模型2中煤層頂?shù)装寰鶠樯皫r；模型3中煤層頂板為泥巖，底板為砂巖；模型4中煤層頂板為砂巖底板為泥巖。模型中煤厚為/12，圍巖厚度為/12。

圖4 圍巖巖性變化模型

3.1.2 圍巖巖性變化對煤層反射波AVO曲線影響特征分析

圖5為4類模型的AVO曲線，由圖5可以看出4類模型的煤層頂板AVO曲線總體表現(xiàn)為反射系數(shù)值均為負(fù)值，且絕對值隨著偏移距的增大先減小后增大。由直接頂板的巖性不同可將AVO曲線分為兩類：頂板為泥巖類和頂板為砂巖類。第一類模型反射系數(shù)變化范圍為-0.625～-0.450；第二類反射系數(shù)變化范圍為-0.7～-0.2。研究結(jié)果表明，煤層頂板圍巖的巖性變化會對煤層反射波產(chǎn)生不可忽略的影響，且可由頂板巖性將煤層AVO曲線分為兩大類：泥巖類和砂巖類。

圖5 圍巖巖性變化模型AVO曲線

3.1.3 圍巖巖性變化對煤層反射波AVO屬性特征影響分析

為進一步刻畫不同模型的截距和梯度屬性特征，對模型1—模型4進行梯度和截距值統(tǒng)計，得到截距、梯度交會圖(圖6)。頂板為砂巖類模型的梯度明顯大于頂板為泥巖類模型，同時截距絕對值大于頂板為泥巖類模型，其交會點位于圖中左上角，泥巖類模型屬性交會點位于右下角。由此可區(qū)分出不同頂板巖性的兩大類模型，說明圍巖巖性變化對煤層反射波的AVO屬性特征產(chǎn)生明顯影響。

3.1.4 圍巖巖性變化對煤層反射波的AVO道集特征影響分析

為研究圍巖巖性變化對煤層道集特征的影響，分別對頂板為泥巖和砂巖兩類模型計算各個反射層的反射系數(shù)，得到模型對應(yīng)的反射系數(shù)譜，接著用主頻為40 Hz雷克子波與該反射系數(shù)譜進行褶積運算，得到模型AVO道集，如圖7所示，其中圖7a為泥巖圍巖模型道集，圖7b為砂巖圍巖模型道集。為突出道集特征，進一步提取地震道集的均方根振幅屬性。從圖中可以看出，圍巖巖性變化會對含煤地層AVO道集產(chǎn)生明顯影響，砂巖類振幅隨入射角增大而減小的拐點角度小于泥巖類，前者為20°，后者為30°。

圖6 圍巖巖性變化模型AVO梯度–截距屬性

3.2 圍巖結(jié)構(gòu)變化的影響

3.2.1 圍巖結(jié)構(gòu)變化模型構(gòu)建

實際含煤地層中圍巖并不是單一結(jié)構(gòu)，而是由砂泥巖互層結(jié)構(gòu)組成，為研究圍巖結(jié)構(gòu)變化對煤層反射波的影響，固定煤厚為/12，含煤地層總厚為/4，逐步增加圍巖內(nèi)部砂泥巖互層數(shù)建立模型，如圖8所示，砂泥巖互層數(shù)從模型1到模型5依次從1層增加到5層。

圖7 圍巖巖性變化模型AVO道集

圖8 圍巖結(jié)構(gòu)變化模型

3.2.2 圍巖結(jié)構(gòu)變化對煤層反射波的AVO曲線影響分析

圍巖結(jié)構(gòu)變化模型對應(yīng)的AVO曲線如圖9所示，由圖可知不同圍巖結(jié)構(gòu)模型AVO 曲線形態(tài)基本一致。隨著互層數(shù)由一層遞增到三層，反射系數(shù)的模稍有減小，當(dāng)互層數(shù)增加到三層以上時，不再產(chǎn)生影響，說明圍巖結(jié)構(gòu)變化對煤層反射波的AVO曲線影響較小，所以對其梯度和截距影響特征不再分析。

圖9 圍巖結(jié)構(gòu)變化模型AVO曲線

3.2.3 圍巖結(jié)構(gòu)變化對煤層反射波的AVO道集影響分析

為研究含煤地層AVO道集是否受到圍巖互層結(jié)構(gòu)影響，分別對一層(圖10a)、兩層(圖10b)和三層(圖10c)結(jié)構(gòu)的模型計算每個反射層的反射系數(shù)，得到模型對應(yīng)的反射系數(shù)譜，接著用主頻為40 Hz雷克子波與該反射系數(shù)譜進行褶積運算，得到不同圍巖結(jié)構(gòu)模型對應(yīng)的AVO道集，為凸顯道集特征進一步提取了地震道集的均方根振幅屬性。從圖10中可以看出隨著互層結(jié)構(gòu)的增多，煤層反射波振幅明顯增強，且表現(xiàn)為三層強反射軸。以上研究表明圍巖互層結(jié)構(gòu)對整個含煤地層AVO道集產(chǎn)生顯著影響。

3.3 圍巖厚度變化影響

3.3.1 圍巖厚度變化模型構(gòu)建

為研究圍巖厚度變化對煤層反射波的影響，首先固定模型中煤厚為/12，逐步增加圍巖厚度，如圖11所示，厚度依次由/120增加到/12，一共包含10組模型，所有模型的含煤地層總厚保持在/4(屬地震勘探薄層)范圍內(nèi)，其中煤層直接頂?shù)装鍨槟鄮r。

3.3.2 圍巖厚度變化對煤層反射波AVO曲線影響分析

不同圍巖厚度模型的AVO曲線如圖12所示，可以看出隨著圍巖厚度增加，反射系數(shù)的絕對值逐漸增大，但是增大范圍基本小于0.05，變化程度不大，曲線形態(tài)保持不變，說明圍巖厚度變化對煤層反射波的AVO曲線具有一定程度影響，實際應(yīng)用中不能忽略圍巖厚度變化的影響。

3.3.3 圍巖厚度變化對煤層反射波AVO屬性影響分析

為進一步刻畫AVO屬性特征，對圍巖厚度變化模型進行截距值統(tǒng)計，得到截距隨圍巖厚度變化的相關(guān)圖，如圖13所示，分別統(tǒng)計了5組入射角的截距–圍巖厚度變化情況。從圖中可以看出，不論入射角怎么變化，截距均隨圍巖厚度增加而變大，且變化范圍在0～0.05。說明圍巖厚度變化會對煤層反射波的AVO截距屬性產(chǎn)生一定影響。

3.3.4 圍巖厚度變化對煤層反射波的AVO道集影響分析

為研究含煤地層AVO道集是否受到圍巖厚度影響，選取圍巖厚度為/120和8/120兩個厚度模型計算每個反射層的反射系數(shù)，得到模型對應(yīng)的反射系數(shù)譜，接著用主頻為40 Hz雷克子波與該反射系數(shù)譜進行褶積運算，得到模型對應(yīng)的AVO道集，為凸顯道集特征進一步提取均方根振幅屬性，如圖14所示。由圖14可以看出，厚度對含煤地層AVO道集整體影響較小，隨厚度增加，AVO道集出現(xiàn)兩層強反射軸。說明圍巖厚度變化對含煤地層的AVO道集影響較小。

圖10 圍巖結(jié)構(gòu)變化模型AVO道集

圖11 圍巖厚度變化模型

圖12 圍巖厚度變化模型AVO曲線

圖13 圍巖厚度變化模型的AVO截距–厚度交會圖

4 實例驗證

為驗證本文基于反射系數(shù)譜計算方法的合理性，通過陽泉某礦區(qū)疊前地震道集資料(圖15a)提取XJ-6鉆孔處3號煤層不同偏移距對應(yīng)的振幅值，由鉆孔信息可知，井點3號煤埋深為516 m，所以利用埋深和偏移距計算得到入射角，利用振幅值以及入射角擬合3號煤AVO曲線。同時以鉆孔巖性及厚度分布情況建模，分別采用本文基于反射系數(shù)譜法中Brekhovskikh方程和常規(guī)Zoeppritz方程計算3號煤AVO曲線?？梢钥闯觯敬位诜瓷湎禂?shù)譜法計算結(jié)果更接近實際AVO擬合曲線，常規(guī)Zoeppritz方程模擬結(jié)果截距和梯度均較小。為進一步驗證該結(jié)果，通過2種方法計算過研究區(qū)3-166井的AVO梯度屬性，圖16a和16b分別為Brekhovskikh方程和Zoeppritz方程計算的AVO梯度屬性結(jié)果，從3號煤反射波梯度屬性可以看出，Brekhovskikh方程計算梯度衰減結(jié)果要明顯強于Zoeppritz方程計算結(jié)果，計算結(jié)果與過井處道集特征一致，進一步證明薄互層條件下圍巖變化對煤層反射波的影響不同于常規(guī)儲層，在實際資料處理與解釋中需要進一步關(guān)注和研究。

圖14 圍巖厚度變化模型與AVO道集

圖15 某礦區(qū)XJ-6井疊前AVO道集與AVO曲線

5 結(jié)論

a./4范圍內(nèi)圍巖巖性變化會對煤層AVO響應(yīng)產(chǎn)生顯著影響，當(dāng)頂板巖性為砂巖時，AVO截距和梯度屬性明顯增大，當(dāng)頂板巖性為泥巖時，AVO截距和梯度屬性增大，且當(dāng)煤層頂板巖性變化時，對應(yīng)的AVO道集特征也會發(fā)生變化。

b. λ/4范圍內(nèi)圍巖互層結(jié)構(gòu)和厚度變化對煤層AVO響應(yīng)影響較小，其中隨著圍巖互層結(jié)構(gòu)增多，煤層AVO道集特征產(chǎn)生變化，隨著單層圍巖厚度增加，煤層AVO截距屬性略有增加。

c.基于界面型的Zoeppritz方程不適用于薄互層含煤地層的正演模擬，應(yīng)選取更適用于薄互層的Brekhovskikh正演方程或者其他模擬方法。

圖16 過研究區(qū)3-166井2種方法計算AVO梯度剖面

[1] KENNETT B L N. Seismic wave propagation in stratified media[J]. Geophysical Journal International，1986，86(1)： 219–220.

[2] KENNETT B L N. Seismic waves in a stratified half space[J]. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society，1980，61(1)：1–10.

[3] 師素珍，郭家成，谷劍英，等. 調(diào)諧效應(yīng)影響下的AVO屬性在構(gòu)造煤預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2018，46(3)：133–138.

SHI Suzhen，GUO Jiacheng，GU Jianying，et al. Application of tectonic coal prediction by AVO attributes under tuning effect[J]. Coal Geology & Exploration，2018，46(3)：133–138.

[4] YANG Chun，WANG Yun，WANG Yanghua. Reflection and transmission coefficients of a thin bed[J]. Geophysics，2016，81(5)：N31–N39.

[5] 楊震，蘆俊，孟星渾，等. 薄煤層 PP 波與 PS 波 AVA 地震響應(yīng)特征[J]. 煤炭學(xué)報，2015，40(6)：1435–1441.

YANG Zhen，LU Jun，MENG Xinghun，et al. PP-and PS-wave AVA response characteristics for thin coal seam[J]. Journal of China Coal Society，2015，40(6)：1435–1441.

[6] 張鐵強，孫鵬遠，錢忠平，等. 薄煤層 AVO 響應(yīng)特征分析[J]. 石油地球物理勘探，2013，48(4)：597–603.

ZHANG Tieqiang，SUN Pengyuan，QIAN Zhongping，et al. AVO analysis on thin coalbed[J]. Oil Geophysical Prospecting，2013，48(4)：597–603.

[7] ZOU Guangui，XU Zhiliang，PENG Suping，et al. Analysis of coal seam thickness and seismic wave amplitude：A wedge model[J]. Journal of Applied Geophysics，2018，148：245–255.

[8] CHEN Tiansheng，LIU Yang. Multi-component AVO response of thin beds based on reflectance spectrum theory[J]. Applied Geophysics，2006，3(1)：27–36.

[9] PAN Wenyong，INNANEN K A. AVO/AVF analysis of thin beds in elastic media[J]. SEG Technical Program Expanded Abstracts，2013：373–377.

[10] 蔡希玲，刁文川，周興元，等. 薄層反射波非零炮檢距的屬性特征[J]. 石油地球物理勘探，2007，42(3)：277–282.

CAI Xiling，DIAO Wenchuan，ZHOU Xingyuan，et al. Attribute features of reflection on non-zero offsets in thin layers[J]. Oil Geophysical Prospecting，2007，42(3)：277–282.

[11] 安瑩，蘆俊，楊春. 含煤地層多波AVO地震響應(yīng)[J]. 煤炭學(xué)報，2018，43(3)：793–800.

AN Ying，LU Jun，YANG Chun. Multi-wave AVO seismic response of coal bearing strata[J]. Journal of China Coal Society，2018，43(3)：793–800.

[12] 王增玉，楊德義，曹志勇，等. 構(gòu)造煤及夾矸對煤層AVO正演模擬結(jié)果影響分析[J]. 地球物理學(xué)進展，2018，33(2)：754–759.

WANG Zengyu，YANG Deyi，CAO Zhiyong，et al. Analysis on the influence of tectonic coal and parting on AVO forward modeling of coal seam[J]. Progress in Geophysics，2018，33(2)：754–759.

[13] LIU Yinbin，SCHMITT D R. Amplitude and AVO responses of a single thin bed[J]. Geophysics，2003，68(4)：1126–1422.

[14] SWAN H. Amplitude-versus-offset measurement errors in a finely layered medium[J]. Geophysics，1991，56(1)：9–159.

[15] 趙晨光. 薄互層地震反射波的特征分析[J]. 石油地球物理勘探，1986，21(1)：32–46.

ZHAO Chenguang. The analysis of seismic reflection from thin interbedding[J]. Oil Geophysical Prospeting，1986，21(1)：32–46.

[16] BACKUS G E．Long-wave elastic anisotropy produced by horizontal layering[J]．Journal of Geophysical Research，1962，67(11)：4427–4440．

[17] 吳飛勇，馬培元，黃明亮. 薄(互)儲層的反射系數(shù)譜AVO分析[J]. 地球物理學(xué)進展，2010，25(1)：71–75.

WU Feiyong，MA Peiyuan，HUANG Mingliang. Thin reservoir AVO analysis of spectral reflection coefficient[J]. Progress in Geophysics，2010，25(1)：71–75.

[18] POSTMA G W.Wave propagation in a stratified medium[J]. Geophysics，1955，20(4)：745–961．

[19] SAYERS C. Long-wave seismic anisotropy of heterogeneous reservoirs[J]. Geophysical Journal International，1998，132(3)：667–673．

[20] SIDLER R，HOLLIGER K. Seismic reflectivity of the sediment-covered seafloor：Effects of velocity gradients and fine-scale layering[J].Geophysical Journal International，2010，181(1)：521–531．

[21] 汪恩華，賀振華，李慶忠. 基于薄層的反射系數(shù)譜理論與模型正演[J]. 成都理工學(xué)院學(xué)報，2001，28(1)：70–74.

WANG Enhua，HE Zhenhua，LI Qingzhong. Reflectance spectrum theory and model computation based on thin beds[J]. Journal of Chengdu University of Technology，2001，28(1)：70–74.

[22] 李雪英，陳樹民，王建民，等. 薄層時頻特征的正演模擬[J]. 地球物理學(xué)報，2012，55(10)：3410–3419.

LI Xueying，CHEN Shumin，WANG Jianmin，et al. Forward modeling studies on the time-frequency characteristics of thin layers[J]. Chinese Journal of Geophysics(in Chinese)，2012，55(10)：3410 –3419.

[23] 徐果明，李躍，倪四道，等. 薄互層等效橫向各向同性的研究[J]. 石油地球物理勘探，1996，31(6)：792–805.

XU Guoming，LI Yue，NI Sidao，et al. Research on equivalent azimuthal isotropy of thin interbed medium[J]. Oil Geophysical Prospecting，1996，31(6)：792–805.

[24] ZHANG Sheng，HUANG Handong，ZHU Baoheng，et al. Seismic facies-controlled prestack simultaneous inversion of elastic and petrophysical parameters for favourable reservoir prediction[J]. Exploration Geophysics，2017，49(5)：655–668.

[25] ZHANG Sheng，HUANG Handong，LUO Yaneng. Study on qp-wave elastic impedance characteristic in fractured equivalent TTI media[C]//79thEAGE Conference & Exhibition 2017. Pairs，F(xiàn)rance，June 12-15，2017.

[26] ZHANG Sheng，HUANG Handong，DONG Yinping，et al. Direct estimation of the fluid properties and brittleness via elastic impedance inversion for predicting sweet spots and the fracturing area in the unconventional reservoir[J]. Journal of Natural Gas Science & Engineering，2017，45：415–427.

Influence of surrounding rock changes on the coal seam reflected wave under thin interbed condition

CHANG Suoliang1,2, ZHANG Sheng1,2, LIU Jing1,2, LIU Zuiliang3, CHEN Qiang1,2, LIU Bo1,2

(1. Department of Geosciences and Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China; 2. Key Lab of Geology of Coal and Coal Measure Gas, Taiyuan 030024, China; 3. Huayang New Material Technology Group Co., Ltd.,Yangquan 045000, China)

In order to study the influence of the changes of surrounding rock on the reflected wave of coal seam under the condition of thin interbeds, the coal-bearing strata in the/4 thin layer range in seismic exploration is taken as the research object, and three types of models of surrounding rock lithology, thickness and structure change are established. By Brekhovskikh equation in the theory of thin-bed reflection coefficient spectrum, the influence of surrounding rock changes on the AVO curve, attributes and gathers of coal seams are calculated and summarized. The research results show that the changes of surrounding rock lithology in the range of/4 have a significant impact on the AVO response of the coal seam. The sandstone roof will significantly increase the AVO intercept and gradient properties of the coal seam. The mudstone roof makes the AVO intercept and gradient properties of the coal seam increase; because of the different roof lithology, the corresponding coal seam AVO gather characteristics will also change. The surrounding rock interbed structure and thickness changes in the range of/4 will have a certain impact on the coal seam AVO response, but the impact is small. Among them, the changes of the surrounding rock interbed structure will cause changes in the AVO gather characteristics of the coal seam, and the surrounding rock thickness will cause changes in the AVO intercept attribute of the coal seam. The Zoeppritz equation based on the interface type is not suitable for the normalization of the thin interbedded coal-bearing strata. For simulation, the Brekhovskikh forward equation or other simulation methods that are more suitable for thin interlayers should be selected.

thin interbed; surrounding rock change; reflection coefficient spectrum; coal seam reflection wave

移動閱讀

語音講解

P65；P631

A

1001-1986(2021)05-0220-10

2020-10-19；

2021-05-28

陽泉煤業(yè)(集團)有限責(zé)任公司研究開發(fā)項目(GY18027)；山西省面上青年基金項目(201901D211005)

常鎖亮，1972年生，男，山西靈石人，博士，副教授，研究方向為煤與煤層氣地震勘探. E-mail：changsuoliang@tyut.edu.cn

張生，1986年生，男，安徽合肥人，博士，講師，研究方向為非常規(guī)油氣地震預(yù)測.E-mail：zhangsheng@tyut.edu.cn

常鎖亮，張生，劉晶，等. 薄互層條件下圍巖變化對煤層反射波的影響研究[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2021，49(5)：220–229. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.05.024

CHANG Suoliang，ZHANG Sheng，LIU Jing，et al. Influence of surrounding rock changes on the coal seam reflected wave under thin interbed condition[J]. Coal Geology & Exploration，2021，49(5)：220–229. doi: 10.3969/j.issn. 1001-1986. 2021.05.024

(責(zé)任編輯 聶愛蘭)