专利名称：一种利用煤田地震属性参数判定煤岩变质程度的方法
技术领域：
本发明涉及煤岩变质程度的判定，尤其涉及ー种利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的方法。
背景技术：
煤岩变质程度是在温度、压カ等因素作用下，煤的物理、化学性质变化的程度。煤在变质过程中，其物理特征、化学组成和エ艺性能等均呈有规律的变化。因此，通过测定煤岩的挥发分、镜质组反射率、碳含量、氢含量、水分、发热量等煤级指标，可确定煤岩的变质程度或煤化程度。目前各国大多使用干燥无灰基挥发分来表示煤化程度，这是因为干燥无灰基挥发分随煤化程度的变化呈规律性变化，能够较好地反映煤化程度的高低，而且挥发分測定方法简单，标准程度高。实际上，煤的挥发分不仅与煤化程度有夫，同时还受煤的岩石组成影响，具有不同岩石组成的同一种煤，其挥发分可以不同；具有不同岩石组成的煤化 程度不同的两种煤却可能有相同的挥发分产率。所以，近些年提出用镜质组最大反射率作为反映煤化程度的指标。镜质组反射率随煤化程度的增高而増大，而且镜质组反射率与挥发分、碳含量等可反映煤化程度的指标相比较，它受煤的岩相组成的影响小，是判定煤化程度的比较理想的指标；用于判定中、高煤化程度的烟煤最好，无烟煤的判定效果也较好。然而，现有技术对煤岩镜质组最大反射率的测量是通过岩样的实验室测量获得，是ー种直接的方法，受钻孔和巷道的限制，效率较低，控制范围有局限；而且中国煤层沉积的横向变化较大，单纯通过钻孔间插值控制预测的煤岩镜质组反射率平面分布误差较大。
发明内容
本发明的目的是提供ー种利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的方法，解决了当前传统的判定煤岩变质程度的实验室測量煤岩镜质组最大反射率受钻孔和巷道的限制，效率较低，控制范围有局限、误差大的问题。为了解决上述问题，本发明提供了ー种利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的方法，包括获取煤田地震属性參数，所述參数包括煤岩体密度P，垂直煤层层理方向的纵波速度vP，垂直煤层层理方向的横波速度vs，垂直煤层层理方向的纵波阻抗zP，垂直煤层层理方向的纵波品质因子QP，垂直煤层层理方向的横波品质因子Qs中的ー个或多个；建立所述煤田地震属性參数与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间的线性相关关系；根据所述相关关系获得煤岩最大镜质组反射率Rtlmax ；根据获得的煤岩最大镜质组反射率Rtlmax判定煤岩变质程度。与现有技术相比，应用本发明，解决了当前传统的判定煤岩变质程度的实验室测量煤岩镜质组最大反射率受钻孔和巷道的限制，效率较低，控制范围有局限、误差大的问题。
图I是本发明利煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的流程2是镜质组最大反射率Rctaax与视密度P的关系3是镜质组最大反射率Rctaax与纵波速度Vp的关系4是镜质组最大反射率Rctaax与横波速度Vs的关系5是镜质组最大反射率Rtlmax与纵波阻抗Zp的关系6是镜质组最大反射率Rctaax与纵波品质因子Qp的关系7是镜质组最大反射率Rctaax与横波品质因子Qs的关系图
具体实施例方式本发明利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的方法是通过获取煤田地震属性參数，利用煤田地震属性參数与煤岩最大镜质组反射率之间的线性相关关系，计算煤岩最大镜质组反射率；通过得到的煤岩最大镜质组反射率，判定煤岩变质程度。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进ー步说明。图I是本发明利煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的流程图，根据此流程图所述，利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度具体实施步骤如下步骤101、获取煤田地震属性參数，所述參数包括煤岩体密度P，垂直煤层层理方向的纵波速度vP，垂直煤层层理方向的横波速度vs，垂直煤层层理方向的纵波阻抗zP，垂直煤层层理方向的纵波品质因子QP，垂直煤层层理方向的横波品质因子Qs中的ー个或多个。步骤102、建立所述煤田地震属性參数与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间的线性相关关系。步骤103、根据所述相关关系获得煤岩最大镜质组反射率RQmax。步骤104、根据获得的煤岩最大镜质组反射率Rtlmax判定煤岩变质程度。煤岩镜质组最大反射率作为判定煤岩变质程度的指标这ー技术为现有技木，目前被大多数国家标准所接受。下面通过实例对本发明作进ー步说明。第一实施例。当获取的煤田地震属性參数为煤岩体密度P时，利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的步骤如下步骤1-1、获取煤岩体密度P，由于煤田地震勘探中的煤岩体密度与实验室測量的视密度相等，因此在煤质实验室中测量的煤岩视密度即为煤岩体密度。步骤1-2、实验测得中国典型的六种变质程度煤的煤岩体密度P与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间存在如图2所示的线性相关关系，对这种线性相关关系进行幂函数拟合，从而建立的煤岩体密度P与煤岩镜质组最大反射率Rtlmax之间的相关关系为R0max=apb，其中P为煤岩体密度，单位g/cm3，a=0. 175，b=6. 365。步骤1-3、将步骤I获取的煤岩体密度P代入步骤2建立的煤岩体密度P与煤岩镜质组最大反射率Rtlmax之间的相关关系公式，通过计算获取煤岩最大镜质组反射率ル_。步骤1-4、根据步骤3获取的煤岩最大镜质组反射率Rtlmax判定煤岩的变质程度。煤岩镜质组最大反射率作为判定煤岩变质程度的指标这ー技术为现有技木，目前被大多数国家标准所接受。选取焦作方庄矿和焦作九里山矿的无烟煤作为煤样，获得其煤田地震參数值，其中体密度P =1. 62g/cm3。根据本发明建立的煤岩体密度P与煤岩最大镜质组反射率Rttaax之间的相关关系R0max=apb，其中a=0. 175，b=6. 365，将体密度P =1. 62g/cm3代入，求得该煤岩最大镜质组反射率RQmax=3. 772。利用获取的煤岩最大镜质组反射率即可判定该煤样的变质程度。
利用本发明提供的方法得到的最大镜质组反射率为3. 772与该煤样的实测最大镜质组反射率3. 77间误差仅为O. 002。通过以上可以看出，本方法与传统方法相比，判定煤岩变质程度的煤岩镜质组最大反射率的测量不受钻孔和巷道的限制，效率高，误差小。第二实施例。获取的煤田地震属性參数为垂直煤层层理方向的纵波速度Vp吋，利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的步骤如下步骤2-1、通过煤田地震探測，获取垂直煤层层理方向的纵波速度VP。步骤2-2、实验测得中国典型的六种变质程度煤的垂直煤层层理方向的纵波速度Vp与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间存在如图3所示的线性相关关系，对这种线性相关关系进行拟合，从而建立的煤岩垂直煤层层理方向的纵波速度Vp与煤岩镜质组最大反射率Rctaax之间的相关关系为R0max=aVp-b,其中Vp为垂直煤层层理方向的纵波速度，单位m/s，a=0. 0038，b=5. 6。步骤2-3、将步骤I获取的煤岩垂直煤层层理方向的纵波速度Vp代入步骤2建立的煤岩垂直煤层层理方向的纵波速度Vp与煤岩镜质组最大反射率Rtlmax之间的相关关系公式，通过计算获取煤岩最大镜质组反射率R0maxt5步骤2-4、根据步骤3获取的煤岩最大镜质组反射率Rtlmax判定煤岩的变质程度。煤岩镜质组最大反射率作为判定煤岩变质程度的指标这ー技术为现有技木，目前被大多数国家标准所接受。第三实施例。获取的煤田地震属性參数为垂直煤层层理方向的横波速度Vs时，利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的步骤如下步骤3-1、通过煤田地震探測，获取垂直煤层层理方向的横波速度Vs。步骤3-2、实验测得中国典型的六种变质程度煤的垂直煤层层理方向的横波速度Vs与煤岩最大镜质组反射率R0max之间存在如图4所示的线性相关关系，对这种线性相关关系进行拟合，从而建立的煤岩垂直煤层层理方向的横波速度Vs与煤岩镜质组最大反射率Rctaax之间的相关关系为R0fflax=aVs-b,其中Vs为垂直煤层层理方向的横波速度，单位m/s，a=0. 008，b=7. 8。
步骤3-3、将步骤I获取的煤岩垂直煤层层理方向的横波速度Vs代入步骤2建立的煤岩垂直煤层层理方向的横波速度Vs与煤岩镜质组最大反射率Rtlmax之间的相关关系公式，通过计算获取煤岩最大镜质组反射率Rtlmax。步骤3-4、根据步骤3获取的煤岩最大镜质组反射率Rtlmax判定煤岩的变质程度。煤岩镜质组最大反射率作为判定煤岩变质程度的指标这ー技术为现有技木，目前被大多数国家标准所接受。第四实施例。获取的煤田地震属性參数为垂直煤层层理方向的纵波阻抗Zp时，利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的步骤如下步骤4-1、通过煤田地震探測，获取垂直煤层层理方向的纵波阻抗ZP。步骤4-2、实验测得中国典型的六种变质程度煤的垂直煤层层理方向的纵波阻抗 Zp与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间存在如图5所示的线性相关关系，对这种线性相关关系进行拟合，从而建立的垂直煤层层理方向的纵波阻抗Zp与煤岩镜质组最大反射率Rttaax之间的相关关系为
_0] R0max=aZp-b,其中Zp为垂直煤层层理方向的纵波阻抗，单位kg/m2s，a=l. 76X 10_5，b=3。步骤4-3、将步骤I获取的煤岩垂直煤层层理方向的纵波阻抗Zp代入步骤2建立的煤岩垂直煤层层理方向的纵波阻抗Zp与煤岩镜质组最大反射率Rtlmax之间的相关关系公式，通过计算获取煤岩最大镜质组反射率R0maxt5步骤4-4、根据步骤3获取的煤岩最大镜质组反射率Rtlmax判定煤岩的变质程度。煤岩镜质组最大反射率作为判定煤岩变质程度的指标这ー技术为现有技木，目前被大多数国家标准所接受。第五实施例。获取的煤田地震属性參数为垂直煤层层理方向的纵波品质因子Qp时，利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的步骤如下步骤5-1、通过煤田地震探測，获取垂直煤层层理方向的纵波品质因子Qp。步骤5-2、实验测得中国典型的六种变质程度煤的垂直煤层层理方向的纵波品质因子Qp与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间存在如图6所示的线性相关关系，对这种线性相关关系进行拟合，从而建立的煤岩垂直煤层层理方向的纵波品质因子Qp与煤岩镜质组最大反射率Rtlmax之间的相关关系为
_8] R0fflax=aQp-b,其中Qp为垂直煤层层理方向的纵波品质因子，单位dB，a=0. 39，b=l. 82。步骤5-3、将步骤I获取的煤岩垂直煤层层理方向的纵波品质因子Qp代入步骤2建立的煤岩垂直煤层层理方向的纵波品质因子Qp与煤岩镜质组最大反射率Rttaax之间的相关关系公式，通过计算获取煤岩最大镜质组反射率RQmax。步骤5-4、根据步骤3获取的煤岩最大镜质组反射率Rtlmax判定煤岩的变质程度。煤岩镜质组最大反射率作为判定煤岩变质程度的指标这ー技术为现有技木，目前被大多数国家标准所接受。第六实施例。
获取的煤田地震属性參数为垂直煤层层理方向的横波品质因子Qs时，利用煤田地震属性參数判定煤岩变质程度的步骤如下步骤6-1、通过煤田地震探測，获取垂直煤层层理方向的横波品质因子Qs。步骤6-2、实验测得中国典型的六种变质程度煤的垂直煤层层理方向的横波品质因子Qs与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间存在如图7所示的线性相关关系，对这种线性相关关系进行拟合，从而建立的煤岩垂直煤层层理方向的横波品质因子Qs与煤岩镜质组最大反射率Rtlmax之间的相关关系为R0max=aQs_b，其中Qs为垂直煤层层理方向的纵波品质因子，单位dB，a=0. 97，b=2. 18。 步骤6-3、将步骤I获取的煤岩垂直煤层层理方向的横波品质因子Qs代入步骤2建立的煤岩Rtlmax与煤岩镜质组最大反射率Rtlmax之间的相关关系公式，通过计算获取煤岩最大镜质组反射率Rtlmax。步骤6-4、根据步骤3获取的煤岩最大镜质组反射率Rtlmax判定煤岩的变质程度。煤岩镜质组最大反射率作为判定煤岩变质程度的指标这ー技术为现有技木，目前被大多数国家标准所接受。通过以上可以看出，本方法与传统方法相比，判定煤岩变质程度的煤岩镜质组最大反射率的测量不受钻孔和巷道的限制，效率高，误差小。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种利用煤田地震属性参数判定煤岩变质程度的方法，其特征在于，包括 获取煤田地震属性参数，所述参数包括煤岩体密度P，垂直煤层层理方向的纵波速度Vp,垂直煤层层理方向的横波速度vs，垂直煤层层理方向的纵波阻抗ZP，垂直煤层层理方向的纵波品质因子QP，垂直煤层层理方向的横波品质因子Qs中的一个或多个； 建立所述煤田地震属性参数与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间的线性相关关系； 根据所述相关关系获得煤岩最大镜质组反射率Rttaax ； 根据获得的煤岩最大镜质组反射率Rtlmax判定煤岩变质程度。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获取的煤田地震属性参数为煤岩体密度P时，所述建立的煤田地震属性参数与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间的线性相关关系为 Romax=a P h^ 其中P为煤岩体密度，单位g/cm3，a=0. 175，b=6. 365。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获取的煤田地震属性参数为垂直煤层层理方向的纵波速度Vp时，所述建立的煤田地震属性参数与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间的线性相关关系为 Romax=aVP_b, 其中Vp为垂直煤层层理方向的纵波速度，单位m/s，a=0. 0038，b=5. 6。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获取的煤田地震属性参数为垂直煤层层理方向的横波速度Vs时，所述建立的煤田地震属性参数与煤岩最大镜质组反射率Rtlmax之间的线性相关关系为 Romax=aVs_b, 其中Vs为垂直煤层层理方向的横波速度，单位m/s，a=0. 008，b=7. 8。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获取的煤田地震属性参数为垂直煤层层理方向的纵波阻抗Zp时，所述建立的煤田地震属性参数与煤岩最大镜质组反射率之间的线性相关关系为 R(lmax_aZp_b， 其中Zp为垂直煤层层理方向的纵波阻抗，单位kg/m2s，a=l. 76X 1(T5，b=3。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获取的煤田地震属性参数为垂直煤层层理方向的纵波品质因子Qp时，所述建立的煤田地震属性参数与煤岩最大镜质组反射率之间的线性相关关系为 R(lmax_aQp_b， 其中Qp为垂直煤层层理方向的纵波品质因子，单位dB，a=0. 39，b=l. 82。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获取的煤田地震属性参数为垂直煤层层理方向的横波品质因子Qs时，所述建立的煤田地震属性参数与煤岩最大镜质组反射率之间的线性相关关系为 R(lmax_aQs _b， 其中Qs为垂直煤层层理方向的纵波品质因子，单位dB，a=0. 97，b=2. 18。
全文摘要
一种利用煤田地震属性参数判定煤岩变质程度的方法，包括获得煤田地震属性参数所述参数包括煤岩体密度ρ，垂直煤层层理方向的纵波速度VP，垂直煤层层理方向的横波速度Vs，垂直煤层层理方向的纵波阻抗ZP，垂直煤层层理方向的纵波品质因子QP，垂直煤层层理方向的横波品质因子QS中的一个或多个；建立所述煤田地震属性参数与煤岩最大镜质组反射率R0max之间的线性相关关系；根据所述相关关系获得煤岩最大镜质组反射率R0max；根据获得的煤岩最大镜质组反射率R0max判定煤岩变质程度。本发明解决了当前传统的判定煤岩变质程度的实验室测量煤岩镜质组最大反射率受钻孔和巷道的限制，效率较低，控制范围有局限、误差大的问题。
文档编号G01V1/28GK102819037SQ20121024163
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者王赟 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所