寺家庄矿构造煤物性特征及应用研究

摘要

一定厚度的构造煤的存在常是煤与瓦斯突出发生的必要前提，同时煤层气的富集区也往往与构造煤的发育区域相关。随着我国能源结构的逐渐转化和大规模煤层气压裂开采的需要，因此，在温压条件下开展不同煤体结构煤样的超声波实验研究是进行井震联合勘探预测瓦斯富集区的物理基础，这对利用地球物理勘探技术探测构造煤赋存分布、预测突出危险性具有重要的指示作用。
　　由于构造煤具有煤体强度低、孔隙度高、渗透率低等特点导致室内制样比较困难，通过对不同煤体结构煤岩样制样方法的综合查阅，本文以寺家庄煤矿为采样点，针对不同煤体结构的煤岩样采取不同的制样方法，并对煤岩样在温压条件下的实验进行超声波测试与统计分析，分析了煤岩样的纵横波速度特征、各向异性特征、衰减特性和弹性模量，最后以实验测试物性参数为基础建立地震地质模型进行AVO正演模拟，通过上述研究分析得出寺家庄矿不同煤岩类型弹性特征：
　　（1）同一变质程度不同破碎类型煤样的纵波、横波速度与煤岩视密度之间的相关性较差，而VP、VS之间表现出较好的相关性。常温常压条件下，纵、横波速度的关系式：??=0.3878V?+235.24,?2=0.9，围压在10MPa条件下，纵、横波速度的关系式：??=0.3408??+406.04,?2=0.7982；不同煤体结构煤样的纵横波平均波速从大到小依次为原始结构煤、碎粒~糜棱煤、碎裂煤。煤样的波速与弹性模量（μ、E、K和λ）呈较强线性相关关系。横波速度存在不同方向的差异性。说明沿煤层层理方向表现出了横波的各向异性特征。
　　（2）不同类型煤岩样的纵横波速度与围压之间均呈对数相关关系但随着温度的增加，煤样的纵横波速度又发生不同程度的降低，在煤系地层的埋深范围内，围压和温度对波速的影响是相互制约的，但围压起主导作用。在相同围压范围内，两种不同类型构造煤的Qp、Qs较Vp、Vs的变化幅度大。
　　（3）不同夹层组合煤层模型AVO响应特征结果表明：构造煤和夹矸层对煤层AVO结果的影响相反。夹矸与构造煤夹层的存在会使煤层反射系数发生变化，而反射系数在一定程度上是反射波的能量的体现，可以将煤层的均方根振幅或瞬时振幅幅值出现异常高的位置作为构造煤可能存在的依据。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与技术路线

第二章 研究区地质背景

2.1 含煤地层

2.2 构造

2.3 采样点位置及构造煤宏观描述

2.4 研究区构造煤发育特征的地质因素

2.5 小结

第三章 煤岩超声波测试实验

3.1 超声波速的测试方法

3.2 煤岩制样

3.3 实验超声波测试结果

3.4 小结

第四章 研究区不同煤岩类型的物性特征

4.1 煤岩弹性参数计算

4.2 煤岩超声波响应特征

4.3 小结

第五章 煤岩物性参数在AVO正演中的应用

5.1 薄(互)层反射系数谱理论

5.2 模型建立

5.3 煤层AVO响应

5.4 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士论文期间发表的学术论文