一种基于多波地震数据的煤岩强度的检测方法

摘要

一种基于多波地震数据的煤岩强度的检测方法，包括：A、通过多波地震数据和测井数据获得纵、横波速度模型以及密度模型，并通过测井速度模型建立初始速度模型；B、生成合成地震记录，计算得到叠加数据与合成地震记录的总残差；C、计算得到波阻抗模型与测井外推波阻抗模型的总残差；D、计算目标函数值，判断若该值不满足精度要求，则修改各层的纵、横波速度，建立新的纵、横波速度模型，返回步骤A，继续迭代至目标函数值收敛为止；E、在目标函数值收敛后，获得一达到测井分辨率的纵、横波速度数据以及计算得到的密度数据，提取沿煤层的切片，计算获得整个平面上目标煤层的坚固性系数。本发明解决了判定目标煤层中煤与瓦斯突出可能性的问题。

主权项

1.一种基于多波地震数据的煤岩强度的检测方法，其特征在于，包括：步骤A、通过多波地震数据和测井数据获得纵、横波速度模型以及密度模型，并通过测井速度模型建立初始速度模型；步骤B、根据初始速度模型分别生成PP波与PS波的合成地震记录,计算得到叠加数据与合成地震记录的总残差；其中，根据初始速度模型通过以下公式计算平均入射角下的PP波与PS波的反射系数，分别生成PP波与PS波的合成地震记录与通过合成记录的振幅量级调整PP波与PS波数据体的振幅量级，使得PP波与压缩后的PS波的振幅具有可比性；计算叠加数据与合成记录的总残差S_raw-S_syn；其中，公式为：$\left\{\begin{array}{c}{r}_{\mathrm{pp}}\left(\alpha \right)\approx a\frac{{\mathrm{\Delta v}}_p}{v_p}+b\frac{\Delta v_s}{v_s}\\ r_{\mathrm{ps}}\left(\alpha \right)\approx c\frac{\Delta v_p}{v_p}+d\frac{\Delta v_s}{v_s}\\ a=\frac{1}{8}(1-4{\gamma }^2{\sin }^2\alpha +\frac{4}{{\cos }^2\alpha })\\ b=-4{\gamma }^2{\sin }^2\alpha \\ c=-\frac{\tan \beta }{8\gamma }(1-2{\gamma }^2{\sin }^2\alpha +2\gamma \cos \alpha \cos \beta )\\ d=\frac{\tan \beta }{2\gamma }(4{\gamma }^2{\sin }^2\alpha -4\gamma \cos \alpha \cos \beta )\end{array}\right.,$其中，Δv_p、Δv_s分别表示上下两层之间的纵、横波速度差值，v_p、v_s分别表示上下两层之间的纵、横波速度的均值，纵、横波速度比γ=v_s/v_p；α表示纵波入射角与透射角的均值，β表示横波反射角与透射角的均值；S_raw-S_syn为PP波叠加地震道与反演得到合成地震记录之间残差与PS波叠加地震道与反演得到合成地震记录之间残差的和；步骤C、通过所述初始速度模型以及计算得到的密度计算初始模型的纵、横波阻抗，根据得到的纵、横波速度模型与密度模型，计算得到波阻抗模型与测井外推波阻抗模型的总残差；其中，通过初始速度模型以及Gardner方式计算得到的密度计算初始模型的纵、横波阻抗与将测井数据外推得到的纵、横波速度模型分别与密度模型相乘得到与并计算反演得到的波阻抗模型与测井外推波阻抗模型的总残差Z_well-Z_inv；其中，Z_well-Z_inv为测井外推数据得到的P波阻抗与反演得到P波阻抗之间残差与测井外推数据得到的S波阻抗与反演得到S波阻抗之间残差的和；步骤D、根据得到的所述叠加数据与合成地震记录的总残差和所述波阻抗模型与测井外推波阻抗模型的总残差，计算PP波与PS波井震联合反演的目标函数值；判断若目标函数值不满足精度要求，则修改各层的纵、横波速度值，建立新的纵、横波速度模型，并返回到所述步骤A，继续迭代至目标函数值收敛为止；其中，通过以下公式计算得到PP波与PS波井震联合反演的目标函数T；其中，公式为：$\left\{\begin{array}{c}T={\lambda }_1·(S_{\mathrm{raw}}-S_{\mathrm{syn}})+{\lambda }_2·(Z_{\mathrm{well}}-Z_{\mathrm{inv}})\\ {\lambda }_1+{\lambda }_2=1\\ S_{\mathrm{raw}}-S_{\mathrm{syn}}=(S_{\mathrm{raw}}^{\left(\mathrm{pp}\right)}-S_{\mathrm{syn}}^{\left(\mathrm{pp}\right)})+(S_{\mathrm{raw}}^{\left(\mathrm{ps}\right)}-S_{\mathrm{syn}}^{\left(\mathrm{ps}\right)})\\ Z_{\mathrm{well}}-Z_{\mathrm{inv}}=(Z_{\mathrm{well}}^{\left(p\right)}-Z_{\mathrm{inv}}^{\left(\left(p\right)\right)})+(Z_{\mathrm{well}}^{\left(s\right)}-Z_{\mathrm{inv}}^{\left(s\right)})\end{array}\right.,$其中，权值λ₁、λ₂分别对应反演中地震道与测井模型约束作用的权重；步骤E、在所述目标函数值收敛后，获得一达到测井分辨率的纵、横波速度数据体以及计算得到的密度数据体，提取沿煤层的切片，计算获得整个平面上的目标煤层的坚固性系数。