[发明专利]一种基于谱分解的煤层火成岩侵入位置直接指示方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层火成岩位置指示方法，特别是一种基于谱分解的煤层火成岩侵入位置直接指示方法。

背景技术

在我国很多煤矿企业中，其主采煤层存在较严重的火成岩侵入问题。除了部分煤层被侵入的火成岩完全替代以外，大部分煤层仅部分被侵入的火成岩替代。当侵入的火成岩部分替代煤层时，其在煤层中的位置主要有三种，即顶部、底部和中部。

由于火成岩的硬度远大于煤层的硬度，井下采煤时，割煤机等机械设备很容易因割到火成岩而加速磨损，同时也降低了割煤效率，从而造成较大的经济损失。在煤层回采前，如果可以准确预测侵入的火成岩在煤层中的准确位置。在煤层回采设计阶段，就可以预先考虑煤层火成岩侵入因素的影响。通过优化煤层回采设计，避免发生采煤机械因切割火成岩而造成的机械加速磨损和开采效率降低。

对于煤层火成岩侵入位置的预测来说，目前使用最广泛的方法是钻孔标定法。即通过采区内现有钻孔所揭露的煤层火成岩侵入位置，预测采区内的煤层火成岩侵入位置。由于煤层相对于其顶底板围岩和火成岩来说，比较松软。火成岩在侵入煤层时，其侵入位置可能会因为空间位置的不同，发生较剧烈的变化。因此，通过钻孔标定侵入煤层的火成岩位置，精度较低，可靠性较差。

另一方面，火成岩在侵入煤层时，一般会沿着煤层侵入。因此，侵入煤层中的火成岩和煤层一样，呈层状分布、形成岩床。在进行煤田三维地震勘探时，不论煤层是否被火成岩所侵入，一般都会有较好的煤层反射波。与正常煤层反射波不同，当煤层中含有侵入的火成岩时，煤层反射波的运动学和动力学特征都会发生相应的变化。而且，运动学和动力学特征的变化，会因为火成岩侵入位置的不同而存在一定的差异。

发明内容

本发明的目的是要提供一种具有预测真实、可靠，预测方法科学、简捷的基于谱分解的煤层火成岩侵入位置直接指示方法。

本发明的目的是这样实现的：火成岩位置直接指示方法：1)通过人机交互，在常规三维地震数据体上拾取煤层反射波同相轴；2)根据煤层反射波的特征，沿煤层反射波同相轴提取煤层反射波数据，生成子数据体；3)利用谱分解算法，对子数据体中的每一个地震道进行谱分解，获得相应的时频谱；4)对于每一个时频谱，搜索其各个频率曲线的最大响应值，将最大响应值对应的时间和频率绘制成交会图；5)利用线性回归分析方法，拟合交会图中的散点，获得截距和梯度值；6)将所有地震道的截距和梯度值绘制成交会图，根据每一个地震道在交会图中的位置，直接指示火成岩的侵入位置。

火成岩位置直接指示方法，具体步骤如下：

1)通过人机交互，在常规三维地震数据体上拾取煤层反射波同相轴；

具体方法如下：①收集采区内已有的测井资料，制作合成地震记录；②将合成地震记录与井旁道进行对比，识别出煤层反射波的位置和相位；③将识别出的煤层反射波位置和相位作为控制点，利用人机交互在全区拾取煤层反射波同相轴；

2)根据煤层反射波的特征，沿煤层反射波同相轴提取煤层反射波数据，生成子数据体；

具体方法如下：①根据煤层反射波的特征，确定数据提取时的时间窗上界、时间窗下界和时间窗长度；②将提取的时间窗函数确定为钟形高斯窗；③沿交互拾取的煤层反射波同相轴，依次提取每个地震道的煤层反射波数据，生成子数据体；

3)利用谱分解算法，对子数据体中的每一个地震道进行谱分解，获得相应的时频谱；

具体方法如下：①提取子数据体中每一道的煤层反射波数据；②根据煤层反射波的特征，合理选择时频谱的起始频率、终止频率和步长等参数；③选取合适的谱分解算法，为小波变换或S变换等；④计算数据体中每一个地震道的时频谱；

4)对于每一个时频谱，搜索其各个频率曲线的最大响应值，将最大响应值对应的时间和频率绘制成交会图；

具体方法如下：①搜索时频谱中各个频率曲线的最大响应值；②读取各个频率曲线最大响应值对应的时间；③以频率为横坐标、最大响应值对应的时间为纵坐标，绘制交会图；

5)利用线性回归分析方法，拟合交会图中的散点，计算截距和梯度值；

具体方法如下：①根据交会图中散点分布的特点，选取线性回归的数据范围，起始频率选为20Hz，终止频率选为100Hz；②根据最小二乘法原理，对数据范围内的散点进行线性回归；③根据线性回归所获得的直线方程，计算拟合直线的截距和梯度值；

6)将所有地震道的截距和梯度值绘制成交会图，根据每一个地震道在交会图中的位置，直接指示火成岩的侵入位置；