邵林海，張　雷，霍麗娜，丁清香

(1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069；2.東方地球物理公司研究院資料處理中心，河北 涿州 072751)

基于地震振幅屬性預(yù)測煤層厚度

邵林海1,2，張雷2，霍麗娜2，丁清香2

(1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069；2.東方地球物理公司研究院資料處理中心，河北 涿州 072751)

[摘要]煤層厚度是煤層氣資源量計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也是煤層氣開發(fā)有利區(qū)評(píng)價(jià)的主要參數(shù)之一。通過對(duì)煤層厚度正演模型分析，認(rèn)為當(dāng)煤層厚度大于1.7 m時(shí)，均方根振幅屬性隨煤層厚度的增加而增大。利用HC研究區(qū)實(shí)際地震數(shù)據(jù)和鉆井資料，以煤層厚度正演模型結(jié)果為依據(jù)，擬合井點(diǎn)處煤層厚度與均方根振幅屬性之間的關(guān)系式，來預(yù)測HC研究區(qū)5#煤層厚度平面圖。通過實(shí)鉆井煤層厚度和預(yù)測厚度的誤差統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為利用均方根振幅屬性預(yù)測煤層厚度的方法簡單，精度較高，能夠滿足煤層氣勘探開發(fā)的需要。

[關(guān)鍵詞]煤層厚度；正演模型；均方根振幅屬性；煤層氣勘探開發(fā)

煤層厚度是煤層氣資源量計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也是煤層氣開發(fā)有利區(qū)評(píng)價(jià)的主要參數(shù)之一[1-2]。近年來，三維地震在煤層氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用越來越多，它不僅能夠詳細(xì)查清研究區(qū)的構(gòu)造斷裂特征，而且利用三維地震數(shù)據(jù)能夠高精度的預(yù)測煤層縱橫向的展布規(guī)律。預(yù)測煤層厚度的方法較多，包括利用地震屬性進(jìn)行煤層厚度預(yù)測[3-4]、利用地震資料譜矩法反演煤層厚度[5]、利用測井約束地震反演方法預(yù)測煤層厚度[6]和利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法預(yù)測煤層厚度等[7-8]。其中利用地震屬性進(jìn)行煤層厚度預(yù)測的方法簡單、精度較高。韓城地區(qū)是煤層氣開發(fā)較早的區(qū)塊之一，煤層多，厚度變化快，本文嘗試?yán)玫卣饘傩苑椒▽?duì)HC研究區(qū)主要煤層厚度進(jìn)行預(yù)測，來分析該方法的可行性和有效性，同時(shí)為研究區(qū)煤層氣勘探開發(fā)提供成果圖件和依據(jù)。

1工區(qū)概況

工區(qū)位于陜西關(guān)中平原與陜北黃土塬的過渡地帶，東臨黃河，西北部與黃龍山地相接，行政區(qū)劃主要隸屬于陜西省渭南市的韓城市、合陽縣和黃龍縣。

從構(gòu)造位置上看，工區(qū)位于鄂爾多斯盆地東南邊緣的渭北沖斷褶皺帶上，受多期構(gòu)造控制和影響，使區(qū)內(nèi)含煤構(gòu)造呈現(xiàn)北東～南西向展布，總體構(gòu)造形態(tài)為北西傾向、向南傾沒的單斜構(gòu)造，局部圈閉不發(fā)育。煤系地層為二疊系的山西組和石炭系的太原組，主要煤層為3#、5#、11#煤層，煤巖類型以瘦煤和貧煤為主。

從工區(qū)鉆井所鉆煤層厚度及鄰區(qū)煤礦資料和文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)來看，5#煤層埋深在600～1 300 m，厚度在1.5～9.9 m之間變化[9]，說明研究區(qū)5#煤層厚度橫向變化快，依據(jù)Widess楔狀模型理論[10]，以煤層速度為2 800 m/s，地震數(shù)據(jù)主頻為60 Hz來看，研究區(qū)煤層屬于薄層范疇，不能用追蹤頂?shù)捉缑娴姆椒▉眍A(yù)測煤層，可以利用地震振幅屬性進(jìn)行煤層厚度預(yù)測。由于研究區(qū)縱向上煤層發(fā)育，煤層之間的間距較小，相互有影響，所以必須進(jìn)行正演模型的分析，找出合適的方法進(jìn)行預(yù)測。

2煤層厚度正演模型分析

從工區(qū)選取W6-8井，利用主頻分別為40、50、60、70、80赫茲零相位雷克子波，制作單井正演模型，分析不同厚度煤層的地震反射特征。針對(duì)煤層厚度較薄的特點(diǎn)，分析地震主頻為40、50、60、70、80赫茲時(shí)，能夠分辨的煤層厚度是多少，同時(shí)分析5#和11#煤層之間灰?guī)r的存在對(duì)煤系地層地震反射特征的影響。

W6-8井的煤系地層有三套煤層，分別為3#、5#和11#煤層，其中3#煤層分為兩個(gè)薄層，厚度分別為0.9 m和1.3 m，中間有1.6 m的夾層，5#煤層厚度為4.5 m，11#煤層厚度為5.3 m。在5#和11#煤層之間有三層灰?guī)r，上面第一層灰?guī)r厚度為6 m，剩下兩層厚度各為2 m。

當(dāng)用主頻為40赫茲的雷克子波時(shí)，煤系地層的反射特征為強(qiáng)振幅反射，其中5#煤層和11#煤層的頂界為強(qiáng)波谷，底界在強(qiáng)波峰的上部，而3#煤層厚度較薄，為弱振幅反射。但對(duì)于最厚的11#煤層來說，其頂?shù)捉缍紱]有在最大波谷和波峰上，說明利用主頻為40 Hz的地震數(shù)據(jù)，通過追蹤頂?shù)捉缑孢€不能分辨厚度為5.3 m的煤層。但以煤層頂界的波谷值大小來看，隨著煤層厚度的增加，煤層頂界波谷絕對(duì)值在增大，利用該方法能夠定性預(yù)測煤層的厚度。

隨著主頻增加到50 Hz時(shí)，情況與40 Hz基本一致。而當(dāng)主頻為60 Hz時(shí)，11#煤層的頂?shù)捉缁旧显诓ü群筒ǚ迳?，說明利用主頻為60 Hz或更高主頻的地震數(shù)據(jù)，通過追蹤頂?shù)捉缑婺軌蝾A(yù)測厚度為5.3 m的煤層。

灰?guī)r發(fā)育段地震反射特征為弱反射，在子波主頻為40、50、60 Hz時(shí)，為強(qiáng)波谷的上半段，波形較緩，在子波主頻為70、80 Hz時(shí)，波形平直。(圖1)。

圖1　W6-8井不同頻率子波合成地震記錄對(duì)比圖

另外制作了多套煤層楔狀模型，分析不同厚度煤層、不同煤層間距時(shí)，地震反射特征的變化。當(dāng)煤層厚度大于1.7 m時(shí)，均方根振幅隨煤層厚度增大而增大，為正比關(guān)系。

總之，利用不同頻率零相位子波所得到的煤系地層地震反射特征都為強(qiáng)振幅反射，隨著煤層厚度的增加，地震振幅增強(qiáng)。厚度2 m以下的薄煤層為弱反射；灰?guī)r發(fā)育段地震反射特征為弱反射，在子波主頻分別為40、50、60 Hz時(shí)，為強(qiáng)波谷的上半段，波形較緩，而在子波主頻為70、80 Hz時(shí)，波形平直。

3基于振幅屬性預(yù)測煤層厚度

從煤層模型正演分析可知，當(dāng)煤層厚度大于1.7 m時(shí)，均方根振幅隨煤層厚度增大而增大。所以沿層提取5#煤層的均方根振幅，通過分析井點(diǎn)處煤層實(shí)鉆厚度和均方根振幅屬性之間的關(guān)系，擬合公式，5#煤層厚度與均方根振幅的關(guān)系式為：

y=0.000 2x+2.8

(1)

圖2　HC研究區(qū)5#煤層厚度與均方根振幅之間關(guān)系圖

整體看呈線性關(guān)系(圖2)，以此來預(yù)測煤層厚度。

圖3　HC研究區(qū)5#煤層均方根振幅平面圖

圖3是HC研究區(qū)沿5#煤層頂界提取的均方根振幅平面圖，其變化趨勢為東低西高，在WLC02～WLC04～WLC05～WLC07連井線以東，均方根振幅值小，最大值在hs3井西北方向。

圖4是利用公式(1)，通過對(duì)均方根振幅屬性的換算得到的HC研究區(qū)5#煤層厚度平面圖，整體上看，5#煤層厚度表現(xiàn)為東薄西厚的變化趨勢，在工區(qū)東側(cè)，即在WLC02～WLC04～WLC05～WLC07連井線以東，5#煤層厚度較薄，多數(shù)都小于4 m。而在在WLC02～WLC04～WLC05～WLC07連井線以西，5#煤層厚度較厚，其厚度在4～10 m之間變化。最厚處在hs3井的西北側(cè)。

通過實(shí)鉆井煤層厚度和預(yù)測厚度的誤差統(tǒng)計(jì)，可以看出5#煤層精度較高，絕度誤差大于2 m的井有7口井，占到13%，在1～2 m的井有22口井，占到39%，小于1m的井有27口，占到48%，因此絕度誤差值小于2 m的井為49口，吻合率為87%(表2)，所以說利用地震均方根振幅屬性預(yù)測煤層厚度的方法簡單，精度較高，能夠滿足煤層氣勘探開發(fā)的需要。

圖4　HC研究區(qū)5#煤層厚度平面圖(利用均方根振幅所得)

厚度誤差值范圍煤層符合井?dāng)?shù)吻合率(%)大于2m5#煤層7131～2m之間5#煤層2239小于1m5#煤層2748

4結(jié)語

(1)通過對(duì)煤層厚度正演模型分析，認(rèn)為利用不同頻率零相位子波所得到的煤系地層地震反射特征為強(qiáng)振幅反射，隨煤層厚度的增加，地震振幅在增強(qiáng)。而厚度在2 m以下的薄煤層為弱振幅反射。當(dāng)煤層厚度大于1.7 m時(shí)，均方根振幅隨煤層厚度增大而增大。

(2)利用HC研究區(qū)實(shí)際地震數(shù)據(jù)和鉆井資料，以煤層厚度正演模型結(jié)果為依據(jù)，擬合井點(diǎn)處煤層厚度與均方根振幅屬性之間的關(guān)系式，來預(yù)測HC研究區(qū)5#煤層厚度圖。通過實(shí)鉆井煤層厚度和預(yù)測厚度的誤差統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為利用均方根振幅屬性預(yù)測煤層厚度的方法簡單，精度較高，能夠滿足煤層氣勘探開發(fā)的需要。

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[收稿日期]2016-02-28

[作者簡介]邵林海(1970-)，男，山東寧陽人，在讀博士研究生，主攻方向：油氣勘探。

[中圖分類號(hào)]P631

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)03-0253-02