一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法技术

本申请涉及一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法，包括：使用叠前地震数据体进行三参数AVO反演，获得煤层密度、体积模量和剪切模量；根据煤层密度、体积模量和剪切模量确定预测指标；将目标区域的预测指标、煤层密度、体积模量和剪切模量的分布情况进行综合分析，获得煤与瓦斯突出危险区的分级预测结果。本申请提出的三参数AVO分析方法能够直接反演出地质介质地震响应的密度ρ、体积模量K和剪切模量μ三个弹性参数特征，到了三维反演，能够更准确地反映地质体的岩石物性差异，预测效果好；能够精准地查明煤与瓦斯突出灾害源分布特征，显著提高了煤与瓦斯突出危险区的可预测性以及预测的精准度和可视性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法
本申请涉及矿山安全
，具体涉及一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法。
技术介绍
煤与瓦斯突出是指在压力作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，是一种瓦斯特殊涌出的现象。大量的现场调查和试验研究，发现煤与瓦斯突出总是首先发生在煤体结构遭到严重破坏的软煤分层中，大部分煤与瓦斯突出危险区域都是构造煤的分布区域，实际上关于构造煤的研究资料表明：1)构造煤发育区域由于煤体孔隙度、渗透性大而成为瓦斯良好富集带；2)构造煤具有解析速度快的特点；3)构造煤发育区域容易引起地应力集中；4)构造煤强度低，抵抗外来破坏的能力最小。因此，在煤岩层和瓦斯组成的力学系统中，构造煤起到了核心作用。煤与瓦斯突出发生与否就取决于地压和瓦斯膨胀能对煤壁所产生的侧向压力大小和煤体抵抗破坏能力两方面的关系。也就是，如果将煤与瓦斯突出看为一个力学过程，它必然有一个作用于物质实体(比如原生煤、构造煤)的动力，同时煤体也产生抵抗力，即阻力。当阻力大于动力，突出就被有效地遏制，而阻力小于动力时，突出就不可避免地发生。基于以上大部分煤与瓦斯突出危险区域都是构造煤的分布区域的认识，认为煤与瓦斯突出危险区的预测以构造煤分布规律为基础，可以利用煤体结构探测来进行煤与瓦斯突出危险区的预测。相关技术中，对构造煤的描述方法存在多种，主要是从构造煤与地质构造的关系，寻找构造部位进行预测，该方法由于受到钻孔点信息与地质体的不可见性，对于构造煤的预测具有很大的主观性。并且传统方法使用的已知地面或井下钻孔、取芯等散点数据，只能进行大面积的大体预测，无法进行局部点性精细预测。
技术实现思路
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法。根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法，包括：使用叠前地震数据体进行三参数AVO反演，获得煤层密度、体积模量和剪切模量；根据煤层密度、体积模量和剪切模量确定预测指标；将目标区域的预测指标、煤层密度、体积模量和剪切模量的分布情况进行综合分析，获得煤与瓦斯突出危险区的分级预测结果。进一步地，所述使用叠前地震数据体进行三参数AVO反演，包括：根据三参数AVO反演方法获得密度变化率、纵波速度变化率、横波速度变化率；根据三角关系式将反演公式进行转换；根据转换后的公式计算煤层密度；根据纵波速度、横波速度和煤层密度计算煤层体积模量、煤层剪切模量。进一步地，获得密度变化率、纵波速度变化率、横波速度变化率的三参数AVO反演方法公式为：R(θ)＝A+Bsin2(θ)+Csin2(θ)tan2(θ)；其中，R(θ)为纵波入射角θ的反射系数；A为截距，地震波垂直入射时的反射系数；B为梯度，地震波反射系数变化梯度；分别为密度变化率、纵波速度变化率、横波速度变化率。进一步地，所述根据三角关系式将反演公式进行转换，转换后的公式为：进一步地，所述根据转换后的公式计算煤层密度，包括：对地震道时间域上的n个点：t1，…，ti，…，tn，有以下关系：将上式两边求和，变换后获得煤层密度ρ：进一步地，所述煤层体积模量K为：所述煤层剪切模量μ为：进一步地，所述预测指标为：ρ×K×μ。进一步地，所述方法还包括：将地震数据进行保真处理，获得叠前地震数据体。进一步地，所述方法还包括：针对具体矿井进行地球物理预测、地球地质预测和钻探实测；根据物理预测、地球地质预测和钻探实测结果对分级预测结果进行验证。根据本申请实施例的第二方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一种实施例所述方法的操作步骤。本申请的实施例提供的技术方案具备以下有益效果：本申请提出的三参数AVO分析方法能够直接反演出地质介质地震响应的密度ρ、体积模量K和剪切模量μ三个弹性参数特征，到了三维反演，能够更准确地反映地质体的岩石物性差异，预测效果好；能够精准地查明煤与瓦斯突出灾害源分布特征，显著提高了煤与瓦斯突出危险区的可预测性以及预测的精准度和可视性。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。图1根据一示例性实施例示出的一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法的流程图。图2是煤层密度分布图。图3是煤层剪切模量分布图。图4是煤层体积模量分布图。图5是煤层P波速度分布图。图6是煤层横纵波速度比VS/VP分布图。图7是煤层泊松比分布图。图8是基于三参数AVO属性的煤与瓦斯突出危险区“四图三测”的预测法技术路线图。图9是煤层的预测指标(密度×剪切模量×体积模量)分布图。图10是煤层地质体与地震体之间的一、二、三维正反演关系示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的方法的例子。为更清楚地阐明本申请的技术方案，首先对本方案的技术原理进行说明。利用地球物理方法预测煤与瓦斯突出危险区域的关键是如何将突出区域的地质特征表现为地震数据的地球物理响应特征，进而利用地球物理响应特征反演预测煤与瓦斯突出的危险区域，具有区域性宏观把握与可视性，是煤与瓦斯突出灾害源预测的发展方向。地震振幅随炮检距变化在高精度勘探中已证明是十分有效的，岩石物性的变化分别控制了反射波的强度和AVO响应的特征。目前，常规的AVO分析方法是从地震资料中提取振幅，并通过截距和斜率两种属性将振幅随炮检距的变化与岩石物性联系起来。由于截距是地层纵波速度vp和密度ρ的函数，斜率是地层纵波速度vp和横波速度vs的函数。这就使得主要的三个弹性参数vp、vs、ρ中的任意2个被捆在了一起，不能分离，在许多情况下两参数反演会失效，如岩性变化剧烈、储层的含气饱和度低。振幅属性的变化取决于岩石物性的综合影响，受到多种因素的叠加复合。Melly和Skidmore(2001)等提出密度、纵波速度、横波速度的变化率Δρ/ρ、Δvp/vp、Δvs/vs三个参数的三参数AVO反演方法。在某些情况下，这三个属性也不能直接反映煤层密度ρ、体积模量K和剪切模量μ三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法，其特征在于，包括：/n使用叠前地震数据体进行三参数AVO反演，获得煤层密度、体积模量和剪切模量；/n根据煤层密度、体积模量和剪切模量确定预测指标；/n将目标区域的预测指标、煤层密度、体积模量和剪切模量的分布情况进行综合分析，获得煤与瓦斯突出危险区的分级预测结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法，其特征在于，包括：
使用叠前地震数据体进行三参数AVO反演，获得煤层密度、体积模量和剪切模量；
根据煤层密度、体积模量和剪切模量确定预测指标；
将目标区域的预测指标、煤层密度、体积模量和剪切模量的分布情况进行综合分析，获得煤与瓦斯突出危险区的分级预测结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用叠前地震数据体进行三参数AVO反演，包括：
根据三参数AVO反演方法获得密度变化率、纵波速度变化率、横波速度变化率；
根据三角关系式将反演公式进行转换；
根据转换后的公式计算煤层密度；
根据纵波速度、横波速度和煤层密度计算煤层体积模量、煤层剪切模量。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获得密度变化率、纵波速度变化率、横波速度变化率的三参数AVO反演方法公式为：
R(θ)＝A+Bsin2(θ)+Csin2(θ)tan2(θ)；









其中，R(θ)为纵波入射角θ的反射系数；A为截距，地震波垂直入射时的反射系数；B为梯度，地震波反射系数变化梯度；

分别为密度变化率、纵波速度变化率、横波速度变化率。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷裁云，李伟东，袁志国，顾雷雨，赵清全，李继升，曹运飞，沙兴峰，李胜江，徐浩，王冰山，张倍宁，杨阳，
申请(专利权)人：华能煤炭技术研究有限公司，云南滇东雨汪能源有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11