煤层气地球物理勘探技术方法分析

　　摘 要：煤层气是优质高效清洁的新型能源，我国煤层气资源量十分丰富，加大对煤层气勘探技术的研究，能够更好的实现煤层气的开发与利用，对于改善我国能源结构具有重要意义，同时还能降低瓦斯事故的发生，减少温室气体的排放，带来丰厚的经济效益。基于煤层气开采与利用的良好前景，各国对于其勘探技术的研究都十分重视，文章从煤层气勘探常用技术手段地球物理勘探技术方法出发，从地震技术以及测井技术进行了详细分析。 

　　关键词：煤层气；地球物理勘探；地震技术；测井技术 

　　煤层气俗称“瓦斯”，属于煤的伴生资源，主要由甲烷以及烃类气体组成，是最近国际上兴起的一种新型能源，用途十分广泛、可以作为民用、工业、化工等多个行业的燃料进行使用。煤层气的热值较高，能够作为一种高效能源使用，燃烧后几乎不会有废气产生，环保性能良好，对煤层气加以合理利用，可以从根源上杜绝瓦斯爆炸事故的发生，缓解全球温室效应，拥有十分广阔的开采利用前景，我国出台了一系列政策推动了煤层气产业的发展。 

　　1 地震技术 

　　1.1 纵波方位AVO技术 

　　方向各向异形是纵波在裂缝地层中表现出来的一种特征，纵波的速度和振幅是由裂缝与入射方向之间的关系决定的，当两者垂直时，波速较慢、振幅较强；当两者平行时，波速较快、振幅较弱，根据纵波速度、振幅的不同可以对地下情况进行判断[1]。经大量研究证明裂缝系统发育地带往往会有大量的煤层气，此时煤层的褶曲转折部位与断层两侧表现为明显的各向异性特性。目前AVO技术已经被广泛应用于煤层气勘探中，应用范围包括二维地震勘测、三维三分量地震勘探等，特别是在三维三分量地震勘探中的应用，可以得到准确的地震资料，对降低裂缝检测风险具有重要意义。但是AVO技术也存在一定的局限性，当地层的较多且裂缝方向和角度不同时，不适合使用AVO技术，要根据实际情况合理选用AVO技术。 

　　1.2 转换横波技术 

　　地震波在地层中传播过程中，当裂缝的走向与入射方向关系不同时，横波所表现出来的分裂情况也会不同，两者垂直时，波速较快；两者平行时，波速较慢，与纵波的波速情况正好相反。快波与慢波的传播速度不同，两者之间存在时差，相差时间的长短由裂缝走向与入射方向之间的角度决定，角度为90度或者0度的时候，两者的传播时间一致；角度为45度时，两者之间的传播时间差值最大。 

　　1.3 数字滤波技术 

　　数字滤波技术的应用原理包括两部分，当波频频率较低时，会出现共振现象，当波频频率较高时，会出现衰减现象；存在于双向介质中的能量会进行二次分配。在实际应用中，基于数字滤波技术的应用原理，对地震波的波频进行分析，以能量的分布具体分布为重要依据，可以将用不到的频率进行排除，进而对地层的煤层气含量进行判断，为煤层气的开采提供重要依据，确定煤层气的开采利用价值。 

　　1.4 频谱分解技术 

　　在对煤层气的具体含量进行判断的时候，可以采用频谱分解技术，当地震波经过煤层气时会发生高频吸收以及调谐现象。不同含量的煤层气所表现出来的高频吸收和调谐现象存在明显的差异，当煤气层含量较高时，高频的吸收率相对较高、衰减程度更快；反射振幅的强弱会随着薄层厚度的不同而发生相应的变化，当薄层厚度与调谐厚度波长的1/4相等时，则出现最强的反射振幅[2]。 

　　2 测井技术 

　　2.1 煤层气储层识别技术 

　　根据不同的识别原理，可以将煤层气储层识别技术分为孔隙度分析法和直接识别法两种。对于煤层气储层的识别来说，地层的各向异性特性是比较重要的一个影响因素，而使用密度测井和中子测井法不会受到各向异性的影响，能够确保煤层气储层识别的准确性。在当前的测井技术中，中子和密度空隙重叠法是应用比较广泛的一种煤层气储层识别技术，在预测过程中能够有效排除各向异形的干扰，对煤层气储层进行更加准确的判断。煤层主要是由碳元素组成的，对于煤层来说，碳含量的不同会直接影响到其孔隙度的大小，煤层的孔隙度情况是通过密度、中子和声波三方面表现出来的，如果煤层中没有煤层气的存在，三个不同方面的孔隙度响应情况具有较高的相似度，但是如果煤层中存在煤层气，三种孔隙度的相应情况便会出现明显差异，中子孔隙度会减小，其他两种孔隙度会增大，所以可以根据三种孔隙度的大小情况判断煤层中是否含有煤层气。 

　　直接识别法是对煤层气储层的测井响应特性，如高电阻率、低自然伽马等特性进行直接观察，来判断煤层中是否含有煤层气[3]。如果煤层中含有气体，测井曲线的浅侧相与高侧向会明显不同，浅侧相会高一些，如果所含气体为煤层气，所对应的曲线就会表现出低自然伽马特性，以煤层气的显著特性为直接识别的重要依据，可以快速的对煤层气储层进行识别。 

　　2.2 煤层气储层参数定量解释技术 

　　使用测井技术能够对煤层气储层的多项参数进行判断，除了得出煤层气的孔隙度特性之外，还可以将煤层的厚度及深埋、煤岩的组成成分、煤层气的解吸和吸附特性表现出来。煤层气的孔隙度与一般煤层的表现情况不同，能够清楚的辨别出煤层气的位置。利用煤气层储层的测井响应特性，可以较为准确的估测出煤层的厚度深度，为煤层气的开采难度提供重要参考。煤岩的主要组成为碳，除此之外还含有水分、灰分等物质，利用相关的分析方法，将几种组成成分之间的关系表达出来，可以清楚的了解到煤层成分的组成情况。煤层成分组成情况的不同，煤层气的解吸及吸附特性也会存在差异，可以根据煤层成分的组成情况加以准确判断。 

　　3 总结 

　　在煤气层地球物理勘探技术中，除了地震勘探技术之外，还包括普通勘探方法，常见的有重力法、电磁法等多种，普通勘探方法更加经济，根据实际情况所需，将多种勘探方法有机结合起来，可以实现更加理想的勘探效果，为煤层气的开发提供更加详细、准确、全面的数据信息，推动煤层气产业的发展。 

　　参考文献： 

　　[1]任岐山，朱亮宝.煤层气地球物理勘探技术方法[J].科技信息，2014（02）：235-236. 

　　[2]李华.地球物理技术在煤层气勘探中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2014（10）：204-207. 

　　[3]花蕾，孙萍.煤层气勘探中地球物理技术的应用研究[J].民营科技，2012（04）：58.