煤层顶底板岩性预测方法与流程

本发明涉及一种，具体是涉及一种联合反演预测煤层顶底板岩性及其分布的方法。

背景技术：

目前煤层顶底板岩性预测的方法主要为利用实际地震资料，以地质钻井和测井信息为约束条件，对地质构造和储层物性进行求解的方法，然而，由于井筒污染、岩石胶结程度、孔隙度或其他非地层岩性因素的影响，声波测井曲线有时很难反映地层岩性变化的真实信息，使得纵波阻抗反演的结果不能准确预测煤层顶底板岩性变化。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种联合反演预测煤层顶底板岩性的方法，该方法能够提高预测区域性煤层顶底板多种岩性及其分布的精度。

本发明所采用的技术方案是：一种联合反演预测煤层顶底板岩性及其分布的方法，主要包括以下步骤：

(1)对工区的测井数据进行交会图分析，确定工区所有岩性的各种物性参数值域范围，建立判别模式。

(2)对工区数据进行波阻抗反演，得到波阻抗数据体，在波阻抗数据体中进行切片处理，由于煤层纵波阻抗值很低，可在纵波阻抗反演剖面中准确获得煤层顶底板位置，但是由于其他岩性波阻抗值叠置严重，不能在波阻抗体中区分；

(3)其次在划分出煤层顶板位置的基础上，对工区视电阻率数据进行多属性反演，在视电阻率数据体中进行切片处理。由于灰岩视电阻率表现出高值，泥岩和砂岩表现为低值，可通过数据分析得到灰岩值域范围，划分出灰岩分布；

(4)然后在划分出灰岩的基础上，对工区数据进行拟声波反演，得到拟声波数据体，在拟声 波数据体上进行切片处理。基于自然伽马曲线上泥岩为高值，砂岩为低值的特性，从而获得泥岩和砂岩的分布范围；

(5)最后综合以上步骤得到的结果获得顶底板各岩性分布。

进一步优化的，步骤(2)中所述煤的波阻抗值要低于其他岩性，且一般小于6500(m/s)*(g/cc)。

进一步优化的，步骤(3)中所述在划分了煤层顶底板位置的前提下，灰岩的视电阻率值大于其他岩性的视电阻率值，且一般大于200(Ω·m)。

进一步优化的，步骤(4)中所述泥岩的自然伽马值要大于其他岩性的自然伽马值，且一般大于3500(pA/kg)。

本发明的有益效果是：本发明对工区内各岩层进行了岩性物性分析，并且进行了联合反演和综合分析。所以本发明中预测煤层顶底板的方法能预测出顶底板多种岩性及其分布。与常用的煤层顶底板预测方法相比，本发明大大地提高了煤层顶底板预测的精度。

附图说明

图1：为本发明的工作流程图。

图2：为本发明的密度-视电阻率交会图。

图3：为本发明的密度-自然伽马交会图。

图4：为本发明的波阻抗反演剖面图。

图5：为本发明的波阻抗沿层向上10ms切片图。

图6：为本发明的视电阻率多属性反演剖面图。

图7：为本发明的多属性反演沿层向上10ms切片图。

图8：为本发明的拟声波阻抗反演剖面图。

图9：为本发明的拟声波阻抗沿层向上10ms切片图。

图10：为本发明的顶底板岩性反演最终结果图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案和技术效果进行详细的说明，但本发明的范围并不限制于以下具体实施例。

某工区主力煤层3#煤较厚，横向变化小，厚度5.25～6.96m，全区均有分布，平均厚度6.09m。3#煤层直接顶以泥岩和砂岩为主，其中泥岩居多。泥岩厚0.63～20.64m，平均厚度4.67m。砂岩平均厚度1.48m。以该区3#煤层顶板岩性研究为例，对全区内的24口井的密度、视电阻率和自然伽马属性进行了拾取。并分别做了密度-视电阻率交会图(如图2)和密度-自然伽马交会图(如图3)。图中红色表示煤层，绿色表示泥岩，黄色表示砂岩，蓝色表示灰岩。从密度和视电阻率交会图中我们可以看出密度<1.5(g/cm3)且视电阻率<180(Ω·m)的为煤层，即红色部分。而密度>2(g/cm3)且视电阻率>200(Ω·m)的为灰岩。从密度和自然伽马交会图中我们可以看出煤层的密度小于1.5(g/cm3)验证了前面的结果，而自然伽马值大于3500(pA/kg)的为泥岩。

波阻抗反演：通过测井约束波阻抗的方法进行了精细反演，得到研究区段3#煤系地层的波阻抗反演剖面(图4)，颜色代表波阻抗值，显示了岩性的变化。由上面的分析可知，图中的绿色部分阻抗值小于6500(m/s)*(g/cc)，因此判定绿色部分为煤层。通过切片处理，发现当沿层向上切片为10ms时(图5)，绿色部分的煤层消失，并且此时，整体波阻抗值大于6500(m/s)*(g/cc)，因此判定，当向上10ms时为3#煤层的顶板。从切片中可以看出整体呈现两侧波阻抗值较高，中间波阻抗值较低的趋势。

视电阻率多属性反演：在划分出煤层顶板位置的基础上，为区分3#煤层顶底板中可能含有的灰岩、泥岩和砂岩，进行了视电阻率多属性反演研究。图6为3#煤层视电阻率多属性反演剖面图，图中颜色表示视电阻率值的变化。根据纵波阻抗反演研究中划定的煤层顶板位置，制作视电阻率多属性反演3#煤层沿层向上10ms切片图(如图7)，图中所示即为3#煤层顶板视电阻率值。从视电阻率切片中可以看到，3#煤层顶板整体呈现绿色，视电阻率为低值。而切片中没有大于200(Ω·m)的岩性区域，因此说明3#煤层顶板缺少灰岩分布。

自然伽马拟声波反演：在划分了灰岩的分布范围基础上，为区分3#煤层顶板中的砂泥岩，进行了自然伽马拟声波反演研究。图8为3#煤层拟声波阻抗反演剖面图，颜色表示拟声波阻 抗的变化。制作3#煤层沿层向上10ms自然伽马拟声波反演切片，从中可以看出，图中颜色明显分为紫色和黄色部分，它们分别代表了拟声波阻抗高值和拟声波阻抗低值。由测井响应研究可知，当拟声波阻抗值大于7000(m/s)*(g/cc)(即自然伽马值大于3500(pA/kg))时，顶板岩性为泥岩，即图9中黑色线所勾勒的紫色区域为泥岩分布区域，拟声波阻抗值小于7000(m/s)*(g/cc)(即自然伽马值小于3500(pA/kg))的黄色区域为砂岩分布区域。

3#煤层顶板岩性反演结果：通过纵波阻抗反演确定了煤层顶底板位置，但是由于工区顶板岩性波阻抗值叠置严重，不能区分顶板岩性。在划分了煤层顶板的基础上，进行视电阻率多属性反演，但是由于顶板中视电阻率都呈现低值，结合测井响应研究可知3#煤层顶板中不含有灰岩。在划分了顶板灰岩范围的基础上，进行自然伽马拟声波反演，根据泥岩自然伽马表现为高值，砂岩自然伽马表现为低值的特性，得到了砂泥岩分布范围。由于3#煤层顶板只含有泥岩和砂岩，因此顶板岩性反演最终分布结果如图10所示。

上述实施例并非是对本发明的限制，本领域相关的普通技术人员应该清楚，在不脱离本发明的基本构思和范围的情况内还可以有多重变形或替代，所有等同的技术方案也应该包含在本发明的保护范围内。本发明的专利保护范围以权力要求的限定为准。