基于地震振幅属性预测煤层厚度

2016-07-04 00:51邵林海霍丽娜丁清香

地下水 2016年3期

邵林海，张　雷，霍丽娜，丁清香

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系，陕西西安 710069；2.东方地球物理公司研究院资料处理中心，河北涿州 072751)

基于地震振幅属性预测煤层厚度

邵林海1,2，张雷2，霍丽娜2，丁清香2

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系，陕西西安 710069；2.东方地球物理公司研究院资料处理中心，河北涿州 072751)

[摘要]煤层厚度是煤层气资源量计算的基础数据,也是煤层气开发有利区评价的主要参数之一。通过对煤层厚度正演模型分析，认为当煤层厚度大于1.7 m时，均方根振幅属性随煤层厚度的增加而增大。利用HC研究区实际地震数据和钻井资料，以煤层厚度正演模型结果为依据，拟合井点处煤层厚度与均方根振幅属性之间的关系式，来预测HC研究区5#煤层厚度平面图。通过实钻井煤层厚度和预测厚度的误差统计分析，认为利用均方根振幅属性预测煤层厚度的方法简单，精度较高，能够满足煤层气勘探开发的需要。

[关键词]煤层厚度；正演模型；均方根振幅属性；煤层气勘探开发

煤层厚度是煤层气资源量计算的基础数据,也是煤层气开发有利区评价的主要参数之一[1-2]。近年来，三维地震在煤层气勘探开发中的应用越来越多，它不仅能够详细查清研究区的构造断裂特征，而且利用三维地震数据能够高精度的预测煤层纵横向的展布规律。预测煤层厚度的方法较多，包括利用地震属性进行煤层厚度预测[3-4]、利用地震资料谱矩法反演煤层厚度[5]、利用测井约束地震反演方法预测煤层厚度[6]和利用地质统计学方法预测煤层厚度等[7-8]。其中利用地震属性进行煤层厚度预测的方法简单、精度较高。韩城地区是煤层气开发较早的区块之一，煤层多，厚度变化快，本文尝试利用地震属性方法对HC研究区主要煤层厚度进行预测，来分析该方法的可行性和有效性，同时为研究区煤层气勘探开发提供成果图件和依据。

1工区概况

工区位于陕西关中平原与陕北黄土塬的过渡地带，东临黄河，西北部与黄龙山地相接，行政区划主要隶属于陕西省渭南市的韩城市、合阳县和黄龙县。

从构造位置上看，工区位于鄂尔多斯盆地东南边缘的渭北冲断褶皱带上，受多期构造控制和影响，使区内含煤构造呈现北东～南西向展布，总体构造形态为北西倾向、向南倾没的单斜构造，局部圈闭不发育。煤系地层为二叠系的山西组和石炭系的太原组，主要煤层为3#、5#、11#煤层，煤岩类型以瘦煤和贫煤为主。

从工区钻井所钻煤层厚度及邻区煤矿资料和文献统计来看，5#煤层埋深在600～1 300 m，厚度在1.5～9.9 m之间变化[9]，说明研究区5#煤层厚度横向变化快，依据Widess楔状模型理论[10]，以煤层速度为2 800 m/s，地震数据主频为60 Hz来看，研究区煤层属于薄层范畴，不能用追踪顶底界面的方法来预测煤层，可以利用地震振幅属性进行煤层厚度预测。由于研究区纵向上煤层发育，煤层之间的间距较小，相互有影响，所以必须进行正演模型的分析，找出合适的方法进行预测。

2煤层厚度正演模型分析

从工区选取W6-8井，利用主频分别为40、50、60、70、80赫兹零相位雷克子波，制作单井正演模型，分析不同厚度煤层的地震反射特征。针对煤层厚度较薄的特点，分析地震主频为40、50、60、70、80赫兹时，能够分辨的煤层厚度是多少，同时分析5#和11#煤层之间灰岩的存在对煤系地层地震反射特征的影响。

W6-8井的煤系地层有三套煤层，分别为3#、5#和11#煤层，其中3#煤层分为两个薄层，厚度分别为0.9 m和1.3 m，中间有1.6 m的夹层，5#煤层厚度为4.5 m，11#煤层厚度为5.3 m。在5#和11#煤层之间有三层灰岩，上面第一层灰岩厚度为6 m，剩下两层厚度各为2 m。

当用主频为40赫兹的雷克子波时，煤系地层的反射特征为强振幅反射，其中5#煤层和11#煤层的顶界为强波谷，底界在强波峰的上部，而3#煤层厚度较薄，为弱振幅反射。但对于最厚的11#煤层来说，其顶底界都没有在最大波谷和波峰上，说明利用主频为40 Hz的地震数据，通过追踪顶底界面还不能分辨厚度为5.3 m的煤层。但以煤层顶界的波谷值大小来看，随着煤层厚度的增加，煤层顶界波谷绝对值在增大，利用该方法能够定性预测煤层的厚度。

随着主频增加到50 Hz时，情况与40 Hz基本一致。而当主频为60 Hz时，11#煤层的顶底界基本上在波谷和波峰上，说明利用主频为60 Hz或更高主频的地震数据，通过追踪顶底界面能够预测厚度为5.3 m的煤层。

灰岩发育段地震反射特征为弱反射，在子波主频为40、50、60 Hz时，为强波谷的上半段，波形较缓，在子波主频为70、80 Hz时，波形平直。(图1)。

图1　W6-8井不同频率子波合成地震记录对比图

另外制作了多套煤层楔状模型，分析不同厚度煤层、不同煤层间距时，地震反射特征的变化。当煤层厚度大于1.7 m时，均方根振幅随煤层厚度增大而增大，为正比关系。

总之，利用不同频率零相位子波所得到的煤系地层地震反射特征都为强振幅反射，随着煤层厚度的增加，地震振幅增强。厚度2 m以下的薄煤层为弱反射；灰岩发育段地震反射特征为弱反射，在子波主频分别为40、50、60 Hz时，为强波谷的上半段，波形较缓，而在子波主频为70、80 Hz时，波形平直。

3基于振幅属性预测煤层厚度

从煤层模型正演分析可知，当煤层厚度大于1.7 m时，均方根振幅随煤层厚度增大而增大。所以沿层提取5#煤层的均方根振幅，通过分析井点处煤层实钻厚度和均方根振幅属性之间的关系，拟合公式，5#煤层厚度与均方根振幅的关系式为：

y=0.000 2x+2.8

(1)

图2　HC研究区5#煤层厚度与均方根振幅之间关系图

整体看呈线性关系(图2)，以此来预测煤层厚度。

图3　HC研究区5#煤层均方根振幅平面图

图3是HC研究区沿5#煤层顶界提取的均方根振幅平面图，其变化趋势为东低西高，在WLC02～WLC04～WLC05～WLC07连井线以东，均方根振幅值小，最大值在hs3井西北方向。

图4是利用公式(1)，通过对均方根振幅属性的换算得到的HC研究区5#煤层厚度平面图，整体上看，5#煤层厚度表现为东薄西厚的变化趋势，在工区东侧，即在WLC02～WLC04～WLC05～WLC07连井线以东，5#煤层厚度较薄，多数都小于4 m。而在在WLC02～WLC04～WLC05～WLC07连井线以西，5#煤层厚度较厚，其厚度在4～10 m之间变化。最厚处在hs3井的西北侧。

通过实钻井煤层厚度和预测厚度的误差统计，可以看出5#煤层精度较高，绝度误差大于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%，因此绝度误差值小于2 m的井为49口，吻合率为87%(表2)，所以说利用地震均方根振幅属性预测煤层厚度的方法简单，精度较高，能够满足煤层气勘探开发的需要。