基于3D3C地震数据的Langmuir计算方法

由静水压代替瓦斯压力是有误差的，因为静水压一般远远大于瓦斯压力，因此根据瓦斯压力与瓦斯含量曲线求得各煤层瓦斯含量偏高。但综合考虑煤样瓦斯测试时的漏失，这一数值也具有相对的指示意义。以下介绍利用等温吸附公式通过3D3C地震数据计算瓦斯含量的方法。

在地震反演求出容重（密度）、泊松比、速度等数据体后，可以进行静水压力的求取。静水压力计算分为垂直分量和水平分量两部分，按照苏联学者金尼克的结论，垂直应力公式为

煤田3D3C地震勘探研究：以淮南顾桥煤矿为例

水平应力为

煤田3D3C地震勘探研究：以淮南顾桥煤矿为例

式中：r为容重，N/m³；μ为泊松比；h为深度，单位：m。

根据式（4.13）和式（4.14），结合我们的反演数据即可计算出静水压力的垂直应力和水应力，即静水压力的计算为

煤田3D3C地震勘探研究：以淮南顾桥煤矿为例

根据试验数据收集到的补6、补7井各目的煤层的瓦斯吸附常数a,b和水分W、灰分A，利用Langmuir公式

煤田3D3C地震勘探研究：以淮南顾桥煤矿为例

可以计算出煤的瓦斯吸附量w，式中d为密度，t/m³。

如果将每立方米煤的瓦斯含量变化为每吨煤的瓦斯含量，则有

煤田3D3C地震勘探研究：以淮南顾桥煤矿为例

式中w_g为每吨煤的瓦斯含量，m³/t。

分别将1,6,8,11-2,13-1煤的瓦斯吸附常数a、b和水分W、灰分A代入上述公式，可以计算得出煤层的瓦斯含量，最后根据实际的各个目的煤层底板等高线切出各煤层的瓦斯含量平面分布图，计算瓦斯含量流程如图4.36所示。

应当指出，Langmuir公式中p为瓦斯压力，由于收集到的数据只能反演出地层压力，考虑到吸附等温曲线中随着瓦斯压力的增大，吸附瓦斯趋于饱和的情况，我们用地层压力代替瓦斯压力进行计算，所得结果虽有误差，但误差已经影响不大。另外实验室中测出的a,b值是根据干煤样测定出来的，而实际上水分对这些值的影响很大。水在煤中不但占据了体积，而且水分子黏附在煤的表面上，大大降低了煤对瓦斯的吸附能力，由于上述两种原因，按Langmuir公式计算的瓦斯含量一般比实际瓦斯含量偏大一些。

图4.36 3D3C地震数据计算瓦斯含量流程图

各煤层瓦斯含量分布如图4.37～图4.39所示，11-3煤的瓦斯含量数值分布在12.3～18.3m³/t之间；11-2煤的瓦斯含量数值分布在12.6～18.3m³/t; 8煤的瓦斯含量数值分布在15.3～24m³/t；可以看出除8煤的瓦斯分布含量普遍偏高之外，11-2、13-1煤只在断层附近的瓦斯异常较大。该预测结果和LMR参数以及泊松比参数反映含瓦斯性具有很好的一致性。

两种瓦斯预测方法对比可以看出，第一种方法是根据实验室测出的有限的几口井的瓦斯压力通过插值统计煤层瓦斯含量在整个试验区分布情况的。这种方法的优点是计算量少，并且可以看出瓦斯含量在试验区的大致分布情况，不过在实际施工开采过程中，无法确定瓦斯含量高低分界的准确位置。第二种方法基于地震反演数据体，计算量大大增加，但是准确度也随之大大提高，瓦斯含量计算综合考虑了地应力、岩性和煤质的影响，同各煤层的构造图有较好的吻合度，这对于煤矿开采具有实际的意义。

图4.37 13-1煤瓦斯含量图

图4.38 11-2煤瓦斯含量图

图4.39 8煤瓦斯含量图