基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法技术

一种基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法，其特征在于包含如下步骤：步骤一、先验数据波形计算；步骤二、基础库空间插值；步骤三、逐道波形匹配求取岩石物性参数；步骤四、增加虚拟控制点；步骤五、合成模型道；步骤六、总体振幅匹配效果质量控制；步骤七、煤层及围岩物性参数输出；由此，本发明专利技术能有效克服现有技术的缺陷，结果更加接近真实情况的同时提高迭代效率，功能更为多样，能有效提高了计算效率。

A method of determining physical parameters of coal seam and surrounding rock based on waveform matching of prior data

【技术实现步骤摘要】
基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法
本专利技术涉及地质探测的地震信号处理方法的
，尤其涉及一种基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法。
技术介绍
目前煤层厚度、速度、密度和阻抗等物性参数主要是通过地震资料属性分析方法和地震资料反演求取。其中属性分析方法是利用一个或几个属性在交会图中拟合公式来求取煤层厚度和密度等物性参数，该方法求取方法简单速度快，但理论基于数据统计理论和经验公式，没有直接的物理意义，其结果精度往往不高；地震资料反演方法源于石油勘探开发，方法利用测井数据纵向精度高和地震数据横向精度高的优势，联合求取油气储层的物性参数，虽然方法有较强的理论依据，但是反演过程复杂，要求反演人员具有较强的理论基础和丰富的经验，求解效率低。不同于石油地面抽采方式，煤矿的生产活动主要是在地下，在矿井的建设与采煤过程中，会有大量实测的先验数据，其中包括煤层倾向、走向、厚度、埋深、速度、密度等数据，这些数据都是现场实测，精度非常的高。但是现今求取煤层及围岩物性参数的方法不论是属性分析和反演方法都没有提供直接利用这些数据的手段。为此，本专利技术的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法，能有效克服现有技术的缺陷，结果更加接近真实情况的同时提高迭代效率，功能更为多样，能有效提高了计算效率。为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法，其特征在于包含如下步骤：步骤一、先验数据波形计算；先验数据包含测井数据和矿井井下实测数据，将测井数据方波化处理，矿井井下实测数据以虚拟井的方式构建岩石物性参数曲线，依据方波化的测井数据和虚拟井的岩石物性参数构建模型，正演求取煤层反射的波形，将岩石物性参数和正演模拟的煤层反射波形以井为索引记录到基础波形数据库中；步骤二、基础库空间插值；设置距离门槛值，在门槛值之内的两口井之间，将煤层和围岩的物性参数，以距离为权重进行线性插值，并向外扩展一定比例后进行正演模拟，将当前数据位置、煤层反射波形、厚度、速度、密度和围岩物性参数都归入以位置为索引的基础波形库中；步骤三、逐道波形匹配求取岩石物性参数；以实际数据的位置为基点，将数据门槛值距离内，以位置索引的基础波形库的煤层反射波形与地震数据相减，求取振幅误差，选取残差累计值最小的为最佳匹配波形，记录最佳匹配波形的岩石物性参数为当前位置的岩石物性参数，循环测网内所有数据匹配出全部数据的物性参数；步骤四、增加虚拟控制点；完成整个地震数据的波形匹配之后，确定振幅残差有无残差偏大的区域，若没有则进行下一步骤，若具有残差偏大侧区域，则在该区域添加虚拟控制井后返回到步骤二；步骤五、合成模型道；步骤四完成后，会得到每一道的上覆地层、煤层和下伏地层的埋深、煤厚、速度、密度和阻抗值，以此为基础构建模型；步骤六、总体振幅匹配效果质量控制；使用得到的三层数字模型，正演模拟得到的煤层反射波形与实际地震数据逐道相减，相减结果为振幅残差值；步骤七、煤层及围岩物性参数输出；当步骤六中总残差值小于门槛值后，认为波形匹配达到精度要求，求取的三层数字模型即为最终的煤层及围岩物性求取结果，将更新完成后模型每一道中的上覆地层、煤层和下伏地层的埋深、煤厚速度、密度和阻抗值，作为结果进行输出，完成煤层及围岩物性参数求取。其中：在步骤一前还包含煤层赋存数据确定的步骤，在该步骤中对煤层赋存数据进行确定，数据的范围包括构造地质图、地震数据、测井数据、已经揭露的巷道和工作面处的实测数据，确定煤层和围岩的厚度、速度、密度、位置和埋深的数据。其中：在步骤四中，在残差偏大侧区域依据沉积相图、煤层厚度预测图和煤层构造图约束该区域的煤层厚度、顶底板岩性，判断该区域是否有断层、构造煤和陷落柱发育，再结合邻近的在同一个沉积环境的井数据和先验数据，给出煤层厚度、速度、密度和阻抗值以及煤层围岩的速度、密度和阻抗值，构建上覆围岩、煤层和下伏围岩的方波化的三层阻抗曲线。其中：在步骤六中，若总振幅残差大于门限值，在单道振幅残差大的地方返回到步骤四增加虚拟井循环迭代，直到总的振幅残差值小于门限值结束循环。通过上述结构可知，本专利技术的基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法具有如下效果：1.利用测井数据和矿井井下实测数据构建模型，初始模型更加接近真实地下实际情况；2.方法的迭代过程中加入了地质规律约束，使得结果更加接近真实情况的同时提高迭代效率；3.可以同时求取煤层的厚度、埋深、速度、密度和阻抗值等参数；4.算法只聚焦煤层波形匹配，大大提高了计算效率；5.模型的正演结果还可以作为煤层振幅预测成果，用来压制煤层振幅能量，突出围岩弱反射；6.利用两个波形之间的相似性或线性关系作为识别和判断两者之间关系的依据，波形匹配技术凭借计算效率高和良好应用效果的特点，广泛应用于医学、计算机、电力、军事和地质等领域。地震波在地下传播，地层的速度、密度和地层厚度等物性参数决定了该地层的振幅的幅值和形状，使用井下实测数据和测井数据为基础构建模型，利用模型正演煤层反射波形，构建已知物性参数的反射波形基础数据库，利用波形匹配技术将实际地震数据中的煤层反射与波形基础数据库中的波形做匹配，在地质规律约束下，寻找到模型正演结果与实际地震数据振幅相匹配的波形，该模型的物性参数即为所要求取的结果。本专利技术的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。附图说明图1显示了本专利技术的基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法的流程图。图2显示了本专利技术的井旁波形示意图。图3显示了本专利技术的基础库空间插值示意图。图4显示了本专利技术的波形匹配求取的煤层数字模型图。图5显示了本专利技术的增加虚拟井后的煤层数字模型图。图6显示了本专利技术的合成模型道示意图。图7显示了本专利技术的煤层振幅求差前后的质量控制图。图8显示了本专利技术的最终煤层及围岩速度参数输出结果示意图。具体实施方式参见图1，显示了本专利技术的基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法。所述基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法可包括如下步骤：步骤一、煤层赋存数据确定；首先对煤层赋存数据进行确定，数据的范围包括构造地质图、地震数据、测井数据、已经揭露的巷道和工作面处的实测数据，确定煤层和围岩的厚度、速度、密度、位置和埋深等数据。在其中一个实施例中，通过构造地质图可以得知，该实施例中主要煤层有3层，分别为第一煤层、第二煤层和第三煤层，平均厚度分别为9m，2m和1m，平均埋深分别为545m、602m和623m，第一煤层全区都有，第二煤层和第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法，其特征在于包含如下步骤：/n步骤一、先验数据波形计算；/n先验数据包含测井数据和矿井井下实测数据，将测井数据方波化处理，矿井井下实测数据以虚拟井的方式构建岩石物性参数曲线，依据方波化的测井数据和虚拟井的岩石物性参数构建模型，正演求取煤层反射的波形，将岩石物性参数和正演模拟的煤层反射波形以井为索引记录到基础波形数据库中；/n步骤二、基础库空间插值；/n设置距离门槛值，在门槛值之内的两口井之间，将煤层和围岩的物性参数，以距离为权重进行线性插值，并向外扩展一定比例后进行正演模拟，将当前数据位置、煤层反射波形、厚度、速度、密度和围岩物性参数都归入以位置为索引的基础波形库中；/n步骤三、逐道波形匹配求取岩石物性参数；/n以实际数据的位置为基点，将数据门槛值距离内，以位置索引的基础波形库的煤层反射波形与地震数据相减，求取振幅误差，选取残差累计值最小的为最佳匹配波形，记录最佳匹配波形的岩石物性参数为当前位置的岩石物性参数，循环测网内所有数据匹配出全部数据的物性参数；/n步骤四、增加虚拟控制点；/n完成整个地震数据的波形匹配之后，确定振幅残差有无残差偏大的区域，若没有则进行下一步骤，若具有残差偏大侧区域，则在该区域添加虚拟控制井后返回到步骤二；/n步骤五、合成模型道；/n步骤四完成后，会得到每一道的上覆地层、煤层和下伏地层的埋深、煤厚、速度、密度和阻抗值，以此为基础构建模型；/n步骤六、总体振幅匹配效果质量控制；/n使用得到的三层数字模型，正演模拟得到的煤层反射波形与实际地震数据逐道相减，相减结果为振幅残差值；/n步骤七、煤层及围岩物性参数输出；/n当步骤六中总残差值小于门槛值后，认为波形匹配达到精度要求，求取的三层数字模型即为最终的煤层及围岩物性求取结果，将更新完成后模型每一道中的上覆地层、煤层和下伏地层的埋深、煤厚速度、密度和阻抗值，作为结果进行输出，完成煤层及围岩物性参数求取。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于先验数据的波形匹配确定煤层及围岩物性参数的方法，其特征在于包含如下步骤：
步骤一、先验数据波形计算；
先验数据包含测井数据和矿井井下实测数据，将测井数据方波化处理，矿井井下实测数据以虚拟井的方式构建岩石物性参数曲线，依据方波化的测井数据和虚拟井的岩石物性参数构建模型，正演求取煤层反射的波形，将岩石物性参数和正演模拟的煤层反射波形以井为索引记录到基础波形数据库中；
步骤二、基础库空间插值；
设置距离门槛值，在门槛值之内的两口井之间，将煤层和围岩的物性参数，以距离为权重进行线性插值，并向外扩展一定比例后进行正演模拟，将当前数据位置、煤层反射波形、厚度、速度、密度和围岩物性参数都归入以位置为索引的基础波形库中；
步骤三、逐道波形匹配求取岩石物性参数；
以实际数据的位置为基点，将数据门槛值距离内，以位置索引的基础波形库的煤层反射波形与地震数据相减，求取振幅误差，选取残差累计值最小的为最佳匹配波形，记录最佳匹配波形的岩石物性参数为当前位置的岩石物性参数，循环测网内所有数据匹配出全部数据的物性参数；
步骤四、增加虚拟控制点；
完成整个地震数据的波形匹配之后，确定振幅残差有无残差偏大的区域，若没有则进行下一步骤，若具有残差偏大侧区域，则在该区域添加虚拟控制井后返回到步骤二；
步骤五、合成模型道；
步骤四完成后，会得到每一道的上覆地层、煤层和下伏地层的埋深、煤厚、速度、密度和阻抗值，以此为基础构建模型；
步骤六、总体振幅匹配效果质量控制；
使用得到的三层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪旭，金学良，杨光明，王琦，张维峰，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61