煤层气地震勘探技术
从图4—2中可以看出五个界面的反射波，由于煤层顶板和底板的岩性不同，分别为泥岩和砂岩，即煤层底板的波阻抗差大于煤层顶板的波阻抗差，故煤层底板的反射能量强于煤层顶板的反射强度。
图4—3中仍然有五个反射波，但是第二个反射波(砂岩/泥岩界面)和第五个反射波(砂岩/灰岩界面)的强度明显低于模型1的对应反射波。由于模型2中的煤层是构造煤，而煤层顶、底板的岩性不变，于是煤层顶、底板的波阻抗差均变大，故模型2的煤层反射能量强于模型1的煤层反射能量。地震剖面显示时进行了归一化处理，致使反射波2和反射波5的强度相对变低。
图4—4 模型3的理论地震记录
从图4—4中只能发现四个界面的反射波，第二个反射波(砂岩/泥岩界面)无法看到。由于煤层是从原生煤——构造煤——原生煤变化的，故煤层顶板反射波没有变化，而煤层底板反射波发生很大变化。
从理论地震剖面中提取煤层底板反射波的多个地震属性，挑选出4个对构造煤响应灵敏的地震属性(分别是振幅、主频、低频带能量和相位)进行对比分析，为瓦斯富集带预测提供理论依据。
图4—5至图4—8是地震属性图。图中，横坐标为CDP号，纵坐标为地震属性值，把原生煤和构造煤的同一属性用不同线型表示，其中蓝色线形pc代表模型1原生煤情况；红色线形sc代表模型2构造煤情况；绿色线形mc代表模型3原生煤和构造煤并存情况。
从地震属性图中可以看出，蓝色线形和红色线形均为直线，表示地震属性值
5
煤层气地震勘探技术
没有变化；而绿色线形在原生煤和构造煤过渡带上起伏变化很大，这是模型计算算法带来的误差。
对理论地震记录与煤层底板反射波的地震属性进行定量分析，得到以下结论：
(1) 在构造煤发育区和瓦斯富集带上，煤层反射波具有波至时间发生延迟、但反射波连续性较好的运动学特征，见图4—4。
(2) 在构造煤发育区和瓦斯富集带上，煤层反射波为强振幅，见图4—5。与原生煤比较，构造煤与煤层顶、底板的波阻抗差异更大，故反射能量强于前者。
图4—5 煤层底板反射波的振幅
(3) 在构造煤发育区和瓦斯富集带上，煤层反射波的主频明显降低，见图4—6。煤储层是典型的双相介质，固体颗粒与空隙中流体的相互作用产生了慢纵波，慢纵波的存在使得双相介质中波的能量分配发生了变化，使得地震波能量向低频方向移动。
图4—6 煤层底板反射波的主频
(4) 在构造煤发育区和瓦斯富集带上，煤层反射波具有低频带能量相对增
6
煤层气地震勘探技术
强、高频能量相对衰减的频率特征，见图4—7。
图4—7 煤层底板反射波的低频带能量
(5) 在构造煤发育区和瓦斯富集带上，煤层反射波具有与正常反射波相位相反的相位特征，见图4—8。
图4—8 煤层底板反射波的相位
4.2 应用实例——新景煤矿芦南二区
阳泉新景煤矿芦南二区北三正、副巷在掘进过程中发生瓦斯突出，7202综采工作面在回采过程中也发生瓦斯突出，瓦斯突出点(红星)位置见图4—9。
对瓦斯突出地段的三维地震资料进行了解释，重点放在3煤层变薄冲刷缺失带范围内，见图4—10。图中的红线范围是利用三维地震资料解释的3煤层变薄冲刷缺失带。北三正、副巷瓦斯突出点正在这个范围内，7202综采工作面瓦斯突出点在这个范围的边缘。显然，瓦斯突出与煤层的变薄缺失密切相关。
7
煤层气地震勘探技术
图4—9 新景煤矿芦南二区3煤层瓦斯突出点位置(局部)
图4—10 新景煤矿芦南二区三维地震资料解释区域
图4—11是北三正巷(Inline2637线)的地震剖面，图4—12是北三副巷(Inline 2642线)的地震剖面，图4—13是通过7202综采工作面瓦斯突出点(Inline2694线)的地震剖面，黄线代表T3波，瓦斯突出区域用红色箭头表示。
从地震剖面中可以看出，对应3煤层的T3波有两个相位，且信噪比较高。原解释方案根据第一相位的振幅变弱，相位转移等波形特征确定了3煤层的变薄缺失带范围是基本可信的。
8
煤层气地震勘探技术
图4—11 新景煤矿芦南二区北三正巷(Inline2637线)地震剖面
图4—12 新景煤矿芦南二区北三副巷(Inline2642线)地震剖面
图4—13 新景煤矿芦南二区7202综采工作面瓦斯突出点(Inline2694线)地震剖面
提取了T3波的多个地震属性，主要包括振幅、相似性、主频、主频带能量和平均频率相位，见图4—14。
从T3波地震属性图中可以看出3煤层的变薄缺失情况(用黑色圆圈表示)，在振幅切片上能量明显变弱(红色)，在相似性切片上异常突出(红色)，在主频切片上表现为高值(黑色)，在主频带能量切片上表现为低值(蓝色)，在平均频率相位切片上也存在较大差异。
9