[发明专利]一种瓦斯地质溯源重构的方法

说明书

本发明涉及一种瓦斯地质溯源重构的方法，属于地质勘探领域。该方法包括三部分：成煤环境三维重构恢复出成煤环境及其三维空间模型，认知瓦斯成藏基本条件、煤体原生结构和储存物理力学性质；地质体构造演化与瓦斯生、储、散历史过程重构把煤系地层的构造演化与伴生的甲烷气体成藏规律结合起来，反演煤层埋藏时空变化与瓦斯生、储、散历史过程，建立动态瓦斯地质模型。瓦斯地质遗迹特征量化重构进行数值模拟和相似模拟实验，分别建立不同瓦斯地质遗迹特征与瓦斯相关性模型，匹配典型地质遗迹与煤层瓦斯赋存规律。本发明可分析煤层气从生成到后期改造过程，从而适应各种地质条件揭示瓦斯成藏过程和致灾机理，指导煤矿安全生产和煤层气开发。

技术领域

本发明属于地质勘探领域，涉及一种瓦斯地质溯源重构的方法。

背景技术

由于煤岩地质条件的复杂性和瓦斯赋存的隐蔽性，人们很难摸清瓦斯地质情况，如瓦斯储量、瓦斯灾害，而只能从采掘工程后的瓦斯涌出量和局部检测结果反推瓦斯地质情况。因而，人们一直希望能建立一种瓦斯地质溯源重构方法，利用有限的已知条件去预测瓦斯地质情况。

但是，要建立一个放之所有瓦斯地质条件而皆准的瓦斯地质重构方法是无法实现的。虽然很多文献资料致力于建立一个能够预测瓦斯赋存规律的模型，并模拟出深部瓦斯参数预测公式，但由于在建立模型和推导公式时需要尽可能地考虑各种地质条件，如煤层赋存条件、煤层渗透性、顶底板围岩性质、构造方位和倾角、裂隙方位和倾角、裂隙分布情况和连通性、地下水及隔水层、是否有岩浆岩侵入、煤层变质程度等，而这些条件又是如此复杂多变，所以想建立一个包含所有因素并适合所有情形的瓦斯地质规律预测方程是不可能的。因此，研究者们都是将某些条件简化后进行研究，如一维或二维瓦斯参数预测模型、把煤岩地质条件简化成均质体、忽略局部小构造、忽略地下水作用等，从而建立了不少瓦斯赋存预测模型。

根据现有资料可以分析得出：(1)在几乎所有的瓦斯参数预测模型中，地质变量的选定都是建立瓦斯赋存规律的一个十分重要的前提。对于不同地质变量而言，其影响程度不同，而各地质影响因素的类型和取值对瓦斯参数预测将产生重要影响。例如，煤层厚度存在变化甚至尖灭；构造遗迹存在不同类型、规模、构造位置、形成时间；煤体经历埋藏最深、埋藏最浅、生烃不同关键时刻。这些地质参数对瓦斯储存逸散的影响是不同的。(2)当把煤岩简化为均质体时，受地层静压力和地层温度影响，一定范围内埋深或标高与瓦斯含量呈线性关系。(3)揭示和重构瓦斯在煤体内从生成到逸散整个系统化过程，需要架构起一套完整的瓦斯地质溯源重构理论体系方法，涉及沉积学、层序地层学、埋藏与热演化史、构造地质学、地质力学、地质遗迹学、火山地质学、地球物理学等。

但目前研究中存在的比较突出的问题是：(1)缺乏普适性，煤储层改造技术地质适应性理论不成熟，对于一些典型的瓦斯储存无法给予合理的解释，尚未建立典型的储层特征-储层改造-改造效果关系，导致同样的改造方式在不同区块，甚至同一区块差异显著，难以评价储层改造有效性。如南桐矿业集团东林煤矿在埋深600m深度，煤层瓦斯压力达到21MPa，与传统的煤层瓦斯成藏规律0.01H(6MPa)相距较大，又如潞安集团李村矿在同一地质构造单元内，东区与西区煤层瓦斯赋存出现了较大差异，不符合传统观点。(2)缺乏系统性，瓦斯地质学说理论较多，如“构造逐级控制理论”、“大数据思维瓦斯地质分析”、“多层叠置独立含煤层气系统”等注重强调某些方面的主控作用。不同地质条件下瓦斯赋存发育规律和机理认识不充分，有利建产区优选理论可靠性较低，导致有利区优选准确率偏低；不同地质条件和储层类型控制下的单井产量主控因素不明，导致产能到位率低。(3)缺乏动态过程考虑，现有的瓦斯地质理论大多基于现有既定信息进行研究，缺乏过程化思维分析。因此，需要对系统化、动态化的基于地质学思想史的建立瓦斯地质溯源重构方法，从产生、形成和演变过程着手，达到对瓦斯地质情况的把握和准确认识，通过科学的瓦斯地质溯源重构方法达到宏观与微观、动态与静态、空间与时间、例外与普适、归纳与演绎的有机结合。