構造煤的多分量地震特徵研究

《構造煤的多分量地震特徵研究》是依託太原理工大學，由楊德義擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：構造煤的多分量地震特徵研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊德義
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

構造煤是導致煤礦煤與瓦斯突出的核心因素之一，也是煤層氣抽采中的一個難題，構造煤的有效和可靠預測與煤礦安全密切相關。本項目擬在各向異性裂隙介質理論的指導下，在申請者前期煤層裂隙研究工作的基礎上，通過不同煤體煤樣的超聲彈性測試，分析構造煤與原生結構煤的物性及其各向異性發育特徵，建立適合構造煤的各向異性地震地質模型；通過等效介質理論假設下的有限元數值模擬方法研究以及典型構造煤模型的贈遙和地震波場模擬，揭示構造煤裂隙介質的多分量波場特徵；重點探索裂隙密度、裂隙含流體性、孔隙度等與構造煤密切相關的結構與物性參數對地震波場的影響；重點研究構造煤的地震波場運動學與動力學特徵，尋找區分構造煤與原企享定生結構煤的地震敏感參數，為利用多分量地震方法預測構造煤提供實驗依據及理論基礎。

結題摘要

我國的絕大多數煤田構造煤發育，導致地應力及瓦斯壓力增大、瓦斯含量升高、煤質更為鬆軟、煤層透氣性降低，使得煤與瓦斯突出災害日趨嚴重，因此，開展構造煤的多分量地震預測研究對於煤礦安全生產及煤層氣抽放具有重要意義。常規縱波預測方法只利用一種波型，而多分量預測在利用縱波的同時還可利用橫波或轉換橫波，這就減少了單一波型預測的多解性和不確定性。本項目通過構造煤的岩石物理試驗，分析了構造煤、原生結構煤、夾矸以及頂底板岩石的物性及其各向異性特徵，在此基礎上形成構造煤裂縫介質模型，並開展相應的波場正演模擬和分析，以尋找變化套轎諒規律及敏感參數，為構造煤的多分量地震預測提供依據。 通過本項目研究，主要獲得以下主要結果： （1）店腳仔製作了構造煤非擾動採集器具。 （2）發明了多波微測井井中激發裝置。 （3）構造煤與原煤縱、橫波速度差異巨大，一般不超過原煤速度的一半。 （4）當溫燥店牛雄度增加時，構造煤的波速下降,但下降幅度很小。 （5）當圍壓增加時，構造煤的波速增加明顯，但構造煤品質因子對壓力的回響更加明顯。 （6）構造煤的拉梅常數（λ）、剪下模量（μ）、泊松比（G）、體積模量（K）探項和楊氏模量（E）等彈性模量都普遍較小，大約是原生結構煤的三分之一，是頂底板的十分之一。 （7）構造煤的橫波速度具有明顯的各向異性，其變化幅度可達10%以上，橫波分裂現象明顯。 （8）構建了構造煤的地震地質模型，研究了AVO回響，提出了利用縱、橫波反射係數或能量預測構造煤的可能性。 （滲戰棄遷9） 當碎裂煤的裂縫密度增加到一定程度後會出現類似調諧作用的干涉加強；當裂縫密度升高到一定程度時，頻譜中高頻成分增加。以上（3）-（9）的意義在於，我們可以利用多分量地震資料反演這些地震參數，根據其變化規律來預測構造煤的存在與否，甚至可以預測構造煤的類型。