煤层煤质和含气量的测井评价方法及其应用
利用测井资料评价煤层煤质及含气量的方法研究——以和顺地区为例
法成 本 高 、 不连 续 等特 点 ， 果 能 够有 效 地 利用 测 如 井 资料 ， 找到一 种 良好 的确定 煤 工业组 分 的测 井评 价方 法 ， 会极 大 地 降低 成 本 ， 将 具有 很 好 的实 际应
用 价值［ 卜川。
灰分含量． ％
图 ２ 水分含量与灰分含量相关性
根据实验 室分析 资料 ， 煤 心 的各组 分相 关性 对
收 稿 日期 ：００—０ —０ ； 回 日期 ：０ ０ ３—３ 。 ２１ ２ ２改 ２ １ —０ １
将 煤心 分 析 灰 分 含 量 （ Ａ ） 测 井 曲 线 进 行 与 对 比分析 （ ３ ， 计算 密度 与 灰分 含 量相 关 系数 图 ）经 Ｒ 为 ０８ ， ． １ 自然伽马与灰分含量相关系数 Ｒ为 ０９ ； ．６
Hale Waihona Puke 敏感的测井信息， 利用统计 回归的方法 ， 分别得到 了煤 层煤 质和 含气量 的测 井评价 方法 。
灰分含量， ％
图 １ 灰 分 含 量 与 固定 碳 含 量 相 关 性
１ 煤 质 的计 算 方 法
煤质参数计算即煤工业分析 ， 就是确定煤的固
定碳 、 挥发 分 、 分 和水 分 的含 量 。 目前 主要 采用 灰 岩心 测试 和测 井评 价 两 种 方 法 。 由于岩 心 测试 方
然气 ， 煤质组 分及 含气 量 的评 价 与常 规测 井评 价方
法不 同 ， 国内外学者在该领域取得 了很 多成果 ， 主要
嘲扣 ＊
表现 为利用体积模型方法求 取煤质组分 。但煤 阶和 含气量 的测 井评价没有较有效 的方 法＿ 。 】 叫］
本 文通过对 和顺 地 区煤 心实 验数据 进行 统计 ， 结合 测井 响应 特征 ， 取 了对煤 质 以及 含气量 反 映 提
煤层气储层测井评价方法
煤层气测井评价方法第一章前言1.1研究的目的及意义煤层气形成于煤化作用的各个阶段；绝大部分煤层气以吸附态赋存于煤层之中；煤层的生气和储气能力都受煤变质作用程度的控制，这些特性决定了煤层气储层评价的一系列关键参数, 如煤层组分、镜质组反射率、煤层含气量等。
这些参数可用常规测井方法直接或间接获得，而且测井解释快速直观、分辨率高、费用低廉等特点，可弥补取心、试井及煤心分析这些方面的不足。
因此，煤层气储层测井评价技术的研究具有十分重要的意义和非常广阔的应用前景。
煤层气储层地球物理测井评价技术总体上可以分为煤层气储层定性识别技术、煤层气储层参数定量解释技术以及煤层气储层综合评价分析技术。
其中煤层气储层参数定量解释技术是其研究的核心。
目前利用测井方法可以确定的煤层气储层参数包括: a..煤层气储层的含气量(饱和度)、孔隙度(基质孔隙度和裂缝孔隙度)和渗透率(基质渗透率和裂缝渗透率)；b.煤岩工业分析参数——煤的挥发分、固定碳、灰分、水分和煤阶；c.煤层气的吸附/解吸特性参数；d.煤层厚度、深度、储层压力、温度和产能等。
由于我国煤层气勘探开发尚处于起步阶段，煤层气勘探程度普遍偏低。
煤岩的组成组分较为复杂，且各组分含量变化较大，被认为是最复杂的岩石，加之其基质孔隙．裂缝的双重孔隙系统，共同导致煤层具有很强的非均质性，这给测井解释带来了更大的多解性和不确定性。
我国煤层气资源分布图1.2国内外研究现状目前，我国尚没有专门针对煤层气储层评价的测井方法和仪器设备，基本还是使用常规油气藏测井技术。
常用的测井方法包括自然伽马、井径、井温、补偿密度、补偿中子、声波时差、深浅侧向以及微球形聚焦电阻率测井等。
与常规天然气储层相比，煤层气储层具有明显的测井响应特征，即低密度、低伽马、低俘获截面、高中子、高声波时差、高电阻率等。
其中，体积密度测井是识别煤层的首选测井方法。
对于关键井，还应加测伽马能谱、偶极子声波(或阵列声波)、微电阻率扫描成像测井等，从而可以更加准确地进行煤质、孔渗、地层机械性能分析。
煤层气常规测井技术与应用
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｃ Ｍ ； ｌｇ ｉ ｇ ｔ ｈ ｏｏ ｙ； ｓ ｄ ｒ ｏ ｇｎ ； ｃ ｍｐ ｈ ｎ ｉｅ ｌｇ ｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌ ｙ ｙ ｒｓ Ｂ ｏ ｇｎ ｃ ｅ ｎｌ ｇ ｔ ａｄ ｌｇ ｉ ｇ ｏ ｒ ｅ ｓｖ ｇｎ ｈ ｏｏ ｎ ａ ｅ ｏ ｅ ｇ
１ 引 言
测井是 通过 测井 曲线反 映地层 岩性 ，解决 地质 问题 的一种 方法 ，在煤 层气 的勘探 开发 过程 中起着 重要作 用 。通 过 一系列 的测 井 曲线 可 以确定煤 层 的 位置 和 厚 度 ，估 算 煤 层 的孔 隙 度 、渗 透 率 、含 气 量 ，确定煤 层 的灰分 、挥发分 和发 热量 等 。煤 层气
（ 河南理工大学 ，河南焦作 ４４０） ５ ０ Ｏ
摘
要 ：本 文主要 论述 了煤层 气裸 眼井 的标 准测 井和 综合测 井技 术及其在 煤层 气勘探 开发 中的 应
用。分析了利用测井资料对煤层、煤层气层、含 气量 、渗透性、孔隙度 、地应力、泥质含量及有 关岩石力学参数解释 的方法原理，并通过具体 实例对部分参数的测 井解释 方法进行 了分析。
关键词 ：煤 层 气 测 井技 术 标准 测 井 综合 测 井
Ｃ ｎ ｅ ｔｏ ａ ｏ ｖ ｎ ｉｎ ｌＣＢＭ ｏ ｇｎ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｈ ｉ ｐｉａｉｎ Ｌ ｇ ｉｇ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｔ ｅｒＡｐ ｌ ｔ ｓ ｃ ｏ
ＬｕＬ ｎ ｉ ｉ ，Ｗｅ Ｑｎｘ ａｄＸ ｅｇｉ ｍｉ ｉ ｉ ｉ ｎ ｕＲ ｎｕ ｇ
煤层含气量的测井评价新方法
的关 系 。本 文主要 利用 煤质样 分 析资料 和测 外 Ｉ ｌ ｊ １ 线， 分别建立煤层含气量与 测井参数的棚关分析模 ， 从模 型中筛选 ｆ “ 棚 关系数较火 的测外参数 ， 按ｊ ｛ ｛ ｛ 它们 变化规律 进行一定 的组合 后定义 为复合参数 ， 冉建 立 含气量与复合参数 的棚关分析模 型预测煤层含气量。
坐标表示煤层的 自然伽Ｉ 马值 ， 纵坐标表示煤层岩心 分析含气量 ， 图中显示 ， 自然伽马值 的增加 ， 含气量 减小 ， 反之 ， 含气量增加 ， 说明煤层泥质含量越高 ， 煤
气量 与测井参 数 的模 型 ， 可 直接计算煤层 的含气 量 。Ｆ １ 前， 研究和使用最多的是概率统计模型法 ， 它 主 要利 用煤 层含 气量 与测 井体 积密 度或 灰分 含量 的 关系来估算煤层 的含气量 。但概率统计模型法
于 过 分依 赖 密 度 测井 资 料 ， 忽 略 了其 它 测＝ ｊ ｛ ： 参 数 的 影响， 加 之 参 数 选 择 的不 准 确 性 ， 从 而 产 生 累计 误 差， 导致 煤层 气评 价过 程 中存在 主观 性 ， ＝ ｌ ｝ ｝ ！ 层含 气量 的预测 精度 不 高ｎ 川 。因此 ， 笔者 在含 气量 与单 一测
２ ０ １ ３ 年第 ３ 期 总第 １ ９ ５ 期
国 外 测 井 技 术
Ｗ ０ＲＬ Ｄ Ｗ Ｅ Ｉ Ｌ Ｌ ０ＧＧＩ ＮＧ Ｔ Ｅ ＣＩ Ｉ Ｎ０Ｉ ０ＧＹ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ３
Ｔｏ ｔ ａ ｌ １ ９ ５
１ ５
・
综 述 ・
煤层 含气量 的测井评价新方法
煤层气储层测井评价技术及应用
煤层气储层测井评价技术及应用随着我国经济实力的不断增长，我国对于煤的使用率在不断的增加，针对煤层的特点，设计出煤层气测井评价技术，来对煤层进行评价。
在煤层中主要是煤层储集，其具有双重孔隙的特点，主要是煤的基质微孔和割理（裂缝）系统组成。
所以在进行评价时，不能在采用传统的评价技术，这样会导致评价结果出现错误。
本文主要通过对过往的国内外煤层气测井技术的发展过程，并针对目前煤层气储层测井评价技术现状，进行了详细的讲述，并结合所应用的技术，进行分析与研究，为煤层气储层测井评价技术的发展提供相应的参考方向。
标签：煤层气储层；测井评价技术；实际应用在煤层气储层中，所具有物质的不仅仅具有储存甲烷，还具有生成甲烷的初始物质，所以在煤层的储集中，主要有两个系统构成。
在天然气储层中，天然气主要以气体的形式储存在其中，但是在煤层中的甲烷主要有三种形式存在，分别是以分子状态吸附在基质微孔的内表面上；以游离气态存在于煤层中的地层水中；以游离气态存在于煤层中的裂缝中。
和天然气的存储状态不同，不能采用评价常规天然气储层的方法。
煤层气储层测井技术是煤层气勘探开发中的主要方法，要加强对测井评价技术的研究与分析，并结合其技术进行提出相应的应用方式，才能更好的促进煤层气储层的测井评价技术发展。
1煤层气储层测井评价系列选择目前主要的评价技术就是采用的煤层气储层测井评价技术，采用这种技术能够有效的对煤层气储层中的数据进行相应的分析，能够对采集到的数据进行估计，从而得出内部煤层气储层的内部信息。
煤层气测井技术具有操作便利、可重复利用、成本低、准确率高等优势，能够改进传统技术中技术不达标的问题。
煤层气储层是跟周围的岩性具有截然不同的性质，所以在进行检测时，需要对煤层气储层测井评价系列进行选择。
目前主要的评价煤层气的常规测井方法有自然电位、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波列、中子孔隙度以及井径测井等。
2煤层气储层测井评价技术现状2.1煤层的划分、岩性识别在对煤层气储层测井技术的实际应用中，首先要对煤层气井的测井资料进行了解才能进行操作，要对煤层气层进行划分、识别，然后才能在已知种类的煤层气层上进行相应的参数计算。
煤层含气量测定技术应用探讨
1
煤层含气量测定
煤层含气量测定有直接法和间接法。直接法测试， 其含气量
逸散气、 残余气 3 项之和， 该方法是利用现场钻井 包括： 解吸气、 煤芯或有代表性的煤屑测定实际含气量，适用于新探区的取芯 井， 可提供参考依据。间接法指通过矿井瓦斯涌出量 、 吸附等温 线、 测井解释等预测煤层含气量。晋煤集团沁水蓝焰煤层气公司 根据多年的煤层气井开发经验及现有技术能力采用了绳索取芯 法、 吸附等温线法。 1.1 绳索取芯法 煤层含气量包括： 解吸气、 逸散气、 残余气。 解吸气是指在正常大气压和储层温度下，将煤样放入样品 罐后， 解吸释放出的气体。 实际工作中以现场解吸 8 h 后， 在实验 室以解吸速度一周内平均每天小于 10 mL 时结束。 逸散气指钻头钻遇煤层到煤样装入样品罐密封好这一过程 中解吸出的气体。该部分气体体积取决于钻遇煤层到煤样被密 封时的时间间隔 、 煤的物理性质 、 钻井液性能 、 水饱和度和游离 态气体含量。减少取芯时间是准确计算逸散气的有效途径， 即气 井越浅越好， 能大大降低逸散气的体积； 不同物理性质的煤具有 不同的解吸速率，碎裂煤由于煤分子间的扩散造成逸散气体积 增大； 钻井液的比重大时对煤层气的逸散有阻滞作用； 煤储层含 水性好时游离态气体就低， 则逸散气体积就小， 相反若煤储层未 被水饱和， 游离态煤层气含量高， 则逸散量增大。 残余气是指煤样经充分解吸后仍残留在微孔隙中的气体， 在解吸够一定时间后经过充分研磨后测定 。残余气是由扩散速
晋芳
煤层含气量测定技术应用探讨
本刊 E-mail:bjb＠sxinfo．net
科技论坛
表 2 自然解吸原始记录表
井号： 郑-X， 采样地点： 郑村， 钻遇煤层时间： 20： 05： 10， 提钻暴露时间： 5.65 min 煤层 ： 3 号煤， 样品类型：煤芯， 起钻时间： 20： 32： 45， 装样暴露时间： 4.35 min 解吸罐号： 3-1， 解吸罐重： 4 500 g， 样罐质量： 5 930 g， 煤样质量： 1 430 g 地层温度： 23 ℃ 样品 编号 时间 测定日期 测定时间 间隔 /min 0 5 10 累计 时间 /min 0 5 15 量管 气体 累计 平方根 读数 体积 体积 （t+T ） /mL /mL 0 80 110 0 80 110 /mL 0 80 190 1/2 2.73 3.53 4.74 气 压 气 温
煤层气测井
核磁共振成像 测井（MRIL）
•MRIL只测量被孔隙流体占据的孔隙空间，其孔隙度测 量与地层岩性无关，是煤层孔隙度精确测量的工具。
•研究地层沉积相与构造研究的地层倾角测井；
•用于获取地层机械参数的声波全波列测井；
其它测井技术 •用于研究裂缝的井下电视扫描测井； •用于检测固井质量的声波变密度测井及脉冲回声测井 等等。
素的原子序数，煤中主要元素C的原子序数为6，故光电俘获截面低。 – 声阻抗小：声阻抗等于介质声波速度与密度的乘积，煤层的声阻抗比其
它地层都要低。
华 北 柳 林 煤 层 气 试 验 区 井 煤 层 气 测 井 曲 线
ML1
三、煤层气测井评价
1、煤层的划分
通过煤层与相邻砂岩、泥页岩测井响应的不同来识别煤层，并获取对应
•其它灰份，如细砂，对煤层的GR读数无影响。 •纯煤的电阻率一般较高；
自然伽马测井 （GR）
电阻率测井（R） •煤中粘土会使电阻率读数降低，因为粘土常常会含有结合
水是电阻率降低。 •相对于泥岩层，煤层对应的井径会减小；
•在套损井中，井径测井可以测量套损的位置和变形情况。 密度测井（DEN）•由于煤基质密度低，所以密度测井显示低密度值（高视孔 隙度）
径扩大率大。
2）煤层“四低（小）”测井响应特征 – 自然伽马低：煤层中铀、钍、钾的含量很低，一般为20-70API度，若煤
层自然伽马读数高，说明煤层中有天然放射性物质存在。
– 补偿密度低：煤主要有碳、氢、氧三种元素组成的碳氢高分子化合物， 具有较低的基质密度，因而具有较低的体积密度。
– 光电俘获截面低：光电俘获截面Pe定义为 Pe=（Z/10）^3.6,其中Z为元
四、问题的探讨
煤层气储层物性的定量评价？
探讨煤层气测井技术及其应用
1.1.2 电阻率测井 煤的电阻率与其它地下岩体、流 体等介质的电阻率有显著的差别。因此，电阻率测井也是 煤田及煤层气测井中最为常用的方法，具有较高的准确 率。通过电阻率测井和对阻值的分析，可以比较准确地判 断地下煤层、岩体分布以及地层水矿化度，估算泥质和计 算地层水电阻率。延伸而来的双侧向电阻率测井可以帮助 进一步地划分岩性和厚度，评价岩层的渗透性和孔隙度， 对估算煤层气储量提供一定参考。
1.1.3 高分辨率感应测井 高分辨率感应测井是以测 量和分析地下介质脉冲信号，以判断其性质的测井方法。 该种测井方法在划分地层、确定地层真电阻率 Rt，确定储 层流体性质等方面有重要应用，是判断煤层气储存情况的 重要依据。阵列式感应测井则可用于解释含油气饱和层。
1.1.4 电磁波测井 在煤层气测井中主要用于区分气 层、水层和探测裂隙带。
relies on. This article discusses several CBM logging technologies and their applications.
关键词院煤层气；测井；研究；应用
Key words: coalbed methane；logging；research；application
1.2.4 偶极（多极子）声波测井 偶极（多极子）声波测 井是利用测量偶极子源在井内振动时所产生的挠曲波，并 通过对挠曲波横波、纵波、斯通利波等诸多储层声学信息 的采集和对各种声波时差、能量的计算和分析，以判断地 层各种物理参数的测井技术。除了一般纵波的应用外，偶 极横波成像测井还可应用于岩性鉴别、气层划分、裂隙带 划分，以及对地应力参数、井眼稳定性的分析。偶极（多极 子）声波测井作为一种新兴的测井技术，对于各类声波信 息的解释和在煤层气测井中的应用还有待于进一步地研 究完善。
关于煤层含气量的测井综合评价方法
图 1 煤层含气量与单一测井参数的相关分析
图 1（a）中显示，煤层的气体含量（V g）与自然 伽马（GR）成反比，相关度为 0.74。因为测井曲线 中自然伽马值反映了泥质含量的高低，伽马值越 高，泥质含量越高，煤层的有效空隙减少，导致煤 层含气量就会降低；反之，伽马值越低，煤层泥质 含量越低，煤层的有效孔隙增加，气体含量就会升 高。
在煤层中的旅行时间，当距离一定的时候，传播速
度越快，那么旅行时间就会越短。因此声波时差对
气层很敏感，因为声波在气层中的传播速度相对
于固体传播慢，因此在气层中的旅行时间就会延
长，声波时差就会增加。
图 1（d）中显示，煤层的气体含量与补偿中子
（CNL）相关性较差。在煤层中，实际孔隙度通常较
低，不足 10%，而高含量的氢易使中子测井显示
图 1（b）中显示，煤层的气体含量与体积密度 （DEN）成反比，相关度为 0.72。因为测井密度值与 煤层孔隙度有关，煤层越致密，那么密度值就会越 大，孔隙度就会降低，煤层的含气量也会降低；反 之，煤层越松软，含气量就会升高。密度测井对气 层识别是十分有效的，密度测井值呈现急剧下降 特点。
图 1（c）中显示，煤层的气体含量与声波时差 （A C）成正比，相关度为 0.67。声波时差是指声波
［关键词］ 测井评价；煤层含气量；综合因子 K ［中图分类号］ TD84 ［文献标识码］ B ［文章编号］ 1672蛳9943（2019）03蛳0148蛳03
0引言
我国当今的常规天然气产量越来越难以满足 经济的快速发展，非常规天然气的勘探和开发尤 为重要。目前，煤层含气量（V g）的评价方法主要 包括钻孔岩心测量瓦斯含量法、概率统计模型法、 煤层含气梯度法咱1-7暂。其中概率统计模型就是测井 模型，该方法具有更多的数据点，主要用于煤层气 的勘探和开发，但概率统计模型存在很强的主观 性，对参数选择不准确性都会产生累计误差，导致 煤层含气量的预测精度不高咱8-9暂。因此，本文重点 研究如何构建一个切实可用的测井评价模型。首 先 ，利 用 煤 层 含 气 量 与 单 一 测 井 参 数 的 相 关 分 析咱10-11暂，建立单一测井参数模型；其次，利用煤层 含气量与综合因子 K 进 咱12-13暂 行了相关分析，得到 含气量计算模型；最后，进行含气量的验证评价， 判断该含气量测井评价模型是否有效。
利用测井资料评价煤层含气量的新方法
利用测井资料评价煤层含气量的新方法 编译:张妮(西安石油大学油气资源学院)刘仲敕(西安石油大学)薛媛(长庆油田苏里格研究中心)审校:谭成仟(西安石油大学油气资源学院) 摘要 确定煤层原地基含气量是评价煤层气资源中非常关键的一步。
目前认为,煤层含气量与煤层气中的有机成分和无机成分这两个独立成分的相对丰度具有函数关系。
在有些煤田内有机成分几乎不变,而无机成分可能在横向和垂向上变化显著。
因此,从理论上讲测井响应能够反映煤层气中无机成分的变化,并通过测井响应有效评价煤层含气量。
然而,目前通用的评价方法是密度测井,效率比较低,不是将声波测井、光电吸收指数、伽马测井等一起应用,实际上这几种测井响应也可反映煤层中无机成分的变化。
本文提到的新方法,主要是用上述的三种测井方法联合密度测井推导每一个煤心样品的复合数值C。
不同深度的C值曲线与实测煤层含气量具有较好的相关性。
实践证明C值曲线和煤心化验测得的含气量曲线吻合得很好,它们之间相差常数K。
而K值的确定只取决于煤层的性质。
因此,评价一定深度煤层含气量只需简单地用C值加上K值。
印度2个不同的煤田已经使用了这种方法。
试验证明,综合应用多种测井响应推导的结果是合理而精确的。
这一技术为不同性质的煤田计算其含气量提供了可靠的方法。
关键词 煤田 煤层含气量 测井响应无机成分 纯灰分DOI:1013969/j.iss n.10022641X120101310151 引言目前,用于评价煤层含气量的方法,多数是用密度测井推算灰分含量和其他近似的参数值。
我们知道测井体积密度与煤层含气量具有较好的相关性,特别是在煤阶较高的煤层中,但是这种关系不是始终简单、线性的。
因此,通常先建立测井体积密度与无机成分含量的关系,然后将无机成分含量与煤层含气量相关联。
现在所用的方法都是用测井体积密度与灰分含量的关系来估算煤层含气量,不过这些方法不一定适用于各种类型的煤田,主要是因为它们过分依赖像密度测井这样的单一测井方法,加之参数选择的不准确性,从而产生累计误差,导致煤层气评价过程中存在主观性。
煤层含气量测定方法
r r0 e kt
式中
r——解吸时间为t1时的煤层气解吸速率，mL/s； r0——解吸时间开始(t =0)时刻煤的煤层气解吸速
率，mL/s； k——常数。
从 t0到t1时间间隔内损失煤层气量为：
Q t1 rdt r0（ekt1 1）
t0
k
二、煤层含气量测定影响因素
对于这两种方法，虽然 t 法是最为常 用的，但对于构造煤，采用负指数函数法 计算损失气量，误差更小。
的解吸煤层气量与时间平方根，大致呈直线关系的各测 定坐标，用最小二乘法求出；
t1——装罐前煤样暴露解吸煤层气时间，min； t2——装罐后煤样解吸煤层气时间，min。
二、煤层含气量测定影响因素
（2）负指数函数法
负指数函数法是我国科研人员在采集钻孔煤屑测试煤层气
含量时常用的计算损失量的方法，该方法认为钻孔煤屑解 吸煤层气速率与解吸时间之间为负指数函数关系。即：
不同结构类型煤样，采用不同的解吸时间段计算煤层气损失 量，有不同结果。对于煤层气解吸速率快的煤样，在计算损失 量时采用的解吸时间段应该短一些；而对于煤层气解吸速率慢 的煤样，在计算损失量时解吸时间段可以适当取长一些。
二、煤层含气量测定影响因素
（3）不同损失量计算方法下的数据对比
不同计算方法下构造煤煤样煤 层气解吸速率变化曲线
指煤心装入解吸罐之后解吸出的气体总量。 实验过程中需要求出气量随时间的变化规 律，结合一些基础数据计算解吸气量。解 吸过程一般延续两周至四个月，根据解吸 气量的大小而定。一般在一周内平均解吸 速度小于10cm3/d时可终止解吸。
指终止解吸后仍留在煤中的那部分气体。需 将煤样装入球磨罐中密封，破碎后，放入恒 温装置中，待恢复到储层温度后按规定的时 间间隔反复进行气体解吸，直至连续7 天解 吸的气体量平均小于或等于10cm3/d，测定 其残余气量。
煤层含气量测定方法
煤层含气量的重要性
煤层含气量是评估煤层气资源量的重要依据，只有准 确测定煤层含气量，才能对煤层气资源进行科学合理
的评价和开发。
煤层含气量是制定煤层气开发方案的重要参数，根据 煤层含气量的大小，可以确定合理的开发方案和生产
工艺，提高开发效果和经济效益。
煤层含气量是预测煤层气开发效果的重要依据，通过 测定煤层含气量，可以预测煤层气的产能和采收率，
提高采收率
促进技术进步
了解煤层含气量的分布和变化规律，有助 于优化开采方案，提高煤层气的采收率。
煤层含气量测定方法的不断完善和优化， 有助于推动煤层气开发技术的进步和创新 。
未来研究方向和展望
新型测定方法研究
进一步研究和开发更快速、准确、高效的煤层含气量测定 方法，以满足大规模煤层气勘探和开发的需求。
煤层含气量测定方法
目录
• 引言 • 煤层含气量测定方法概述 • 结论
01 引言
目的和背景
煤层含气量是指煤层中天然含有的气体量，主要包括甲烷、 乙烷、丙烷等烃类气体。煤层含气量测定是煤层气勘探和开 发中的重要环节，对于评估煤层气资源量、制定开发方案、 预测开发效果等具有重要意义。
随着煤层气产业的快速发展，对煤层含气量测定方法的准确 性和可靠性提出了更高的要求。因此，研究和发展新的煤层 含气量测定方法，提高测定精度和效率，是当前煤层气领域 研究的热点问题之一。
煤层坍塌问题
采取加固措施，如注浆、加支撑等，防止煤层坍塌。
气体产量不稳定问题
通过调整排采阶段的时间和压力，提高气体产量稳定 性。
03 结论
煤层含气量测定的意义和价值
资源评估
指导勘探
煤层含气量是评估煤层气资源潜力和开发 价值的重要参数，准确的测定结果有助于 合理规划煤层气开发项目。
澳大利亚博文盆地薄煤层含气量测井评价方法及应用
澳大 利 亚 博 文盆 地 薄 煤 层 含气 量 测 井评 价 方 法
及 应 用
仲 米虹
（ 中海石油气 电集 团有 限责任公 司技术研发 中心 ，北京 １ ０ ０ ０ ２ ８ ）
摘要 ：以澳大利亚博文 盆地 为例 ， 利用煤组 的地质 、 测井及大量煤 心实验分析数据 ， 开展薄煤 层含气量 预测模 型参 数优选 ， 采 用 回归分析法 、 等温吸附法及等温吸附校正 法 ， 分析含 气量 与 固定碳 、 地层温度 、 压力、 埋深及 测井 曲线 之间 的关系 ， 建 立了 ３ 个 含气量评价模型 ， 并进行 了精 细误 差分析 和方法优 选 。结果 表 明， 光 电吸收截 面指数 、 补 偿密度测井 曲线和受 围岩岩性影 响小 的地层温度 、 压力 、 埋深等属性参数适用 于薄层测井解 释 ， 在薄煤层 含气量 评 价 中应用效果好 。基 于上述参数建立 的 ３种评价模型 中 ， 等温吸 附校正法 含气 量预测值 与实测 值 吻合度高 ， 适 用 于薄煤 、 泥、 砂互层 的地层特征 ； 回归 分析法可 作为辅 助模型用 于验证未 校正 的等 温吸附法在 含气量 大于２ Ｏ ｍ３ ／ ｔ
煤层气测试方法的分析评价方法
煤层气测试方法的分析评价方法摘要：近几年随着我国经济实力的不断壮大，在各式各样的生产活动中对于能源的需求量也是逐年增长的，所以对此进行综合性的考虑，更多的是采用煤层气进行重要的能源供给工作。
对于煤层气的组成成分进行分析，主要是天然气，并且随着煤层气的不断利用，在最近一段时间内能够很大程度上解决我国资源面临的稀缺的问题，并且煤层气的利用与煤炭和石油的使用比较起来，对于生态环境的影响更小。
以下内容则是对煤层气的应用情况以及分布范围对测试方法进行分析和评价的工作。
根据以上工作得出的结论进行总结，选择最适用的测试方法，为今后的煤层气的更好的使用奠定基础。
关键词：经济实力；煤层气；天然气；测试方法；分析；评价；生态环境一、煤层气的分布及测并技术的发展现状煤层气在我国应用较为普遍，因为其作为清洁能源，能够有效的与生态环境有机的融合为一体。
并且煤层气的俗称为瓦斯，是绿色能源的一种形式，还能够为我国长期以来以低碳环保的形式促进经济发展的措施起到关键性作用。
通过相关的数据显示，我国存在着大量的煤层气资源，因此在今后的工作当中，要更多的对我国的煤层气资源进行定位以及相对含量的测量工作。
长期以来有相关工作人员对资源开发工作进行经验总结，与天然气资源的开发有所区别，相比较之下，开发煤层气资源的工作相对比较复杂和繁琐，而且最主要和最关键的一个程序就是在开发煤层气资源之前进行试井工作，该项工作的目的就是通过此方法对施工地区进行层次性的测量和识别，从而有效的掌握该区域内的煤层的特征，与此同时还可以得到资源的分布状况和储层状况等信息。
然而在开采煤层气的收尾工作阶段，由于长时间暴露在空气当中，会有一部分的煤层气的稀释，从而影响到对煤层气资源分布状况等信息的判断，因此要有效的对煤层气的各个参数进行有效而准确的测量，最后对测量方法进行评估。
根据我国在资源勘察的结果进行分析，现阶段，我国仍然存在大量的煤层气资源，并且分布的范围也较为宽广，就目前探索出来的煤层气资源量大约有三十一点四六万亿立方米。
煤层含气量测试方法探讨
直接法
煤矿矿井取芯
可获得解吸气量及估算地层压力
艾瑞法（由 Aiery,1968 提出）
取芯
比改进的直接法预测含气量偏大
重量法
矿井取芯
用于矿井通风需要，未用于煤层 气的开采
煤样分析资料与煤层温度、压
吸附等温法
适用于饱和煤层含气量的估算
力值
间接
法 开姆法（由 Kim，1977 提出）
要求有工业分析资料
对烟煤和中低挥发分烟煤偏高， 对高挥发分烟煤偏低
测井法
测井与工业分析资料交会求出
方法具有一定地区性局限，不能
吸附等温线，在根据等温线估
计含气量
无限推广
注：本资料来源于中国非常规油气网
煤层气含气量测试方法探讨
煤层现今的含气量是其在演化过程中，煤层生气储存、逸散后的剩余量，即 是指现今在标准温度和标准压力条件下单位重量煤中所含甲烷气体的体积。一般 来 说，煤层含气量高，则气体富集程度好，越有利于煤层气开发。煤层气含气 量的确定是通过对钻井取芯、绳索取芯煤样或录井煤屑的测试获得，测试方法具 体可分为 直接法和间接法两大类（表 1）：直接法一般是井场用普通的取芯工 具钻取煤芯或绳索取芯，当煤芯提出井口后，立即用密封罐采取煤样，利用解吸 仪测定煤样中甲 烷气随时间的变化规律，求出解吸含气量，根据提钻到采样过 程中煤样暴露的时间计算采样过程中的逸散气量，然后再实验室将煤样粉碎测定 残余含气量。采用这种 方法测定的含气量由解吸气量、逸散气量和残余气量三 部分组成，3 种气量的总和除以煤样可燃质质量即得出煤层可燃质含气量。在含 气量测试过程中，误差主要来 源是逸散气量的求取，准确求取逸散气量是煤层 含气量测定的难点。根据逸散气量求取与处理方法的不同，直接法又可分为 USBM 直接法、改进的直接法与史密斯 -威廉斯方法等，但这些方法求取得的含气量通 常只相当于实际的含气量下限，而目前采用的密闭取芯法，更接近实际的含气量。 间接法则可分为重量法、吸附等温 法和开姆法等，其各自都有其自身的适用条 件与范围，很难适用于非饱和煤层含气量的估算。
煤及煤层气的测井响应
煤及煤层气测井方法的响应(1)电阻率测井：在煤田地球物理测井中，电阻率是划分地层岩性剖面必不可少的测井参数。
地层受沉积环境影响，形成的泥岩、砂岩、灰岩、煤等各种岩性，其电性反映差异比较大，且具有一定的反映规律，配合其他测井参数作为区分不同岩性地层的主要依据。
电阻率方法根据煤层及围岩的电阻率值而定，高值时选用侧向测井，低值时选用感应测井；纯煤的电阻率一般较高，煤中粘土（灰成分）常常引起电阻率读数低，因为粘土经常伴生的结合水增加了导电性。
(2)自然伽马测井：煤田及煤层气测井常用的方法之一。
受沉积环境影响，各种岩性地层在沉积过程中所吸附的放射性元素数量不尽相同，规律性比较强，是划分岩性地层剖面及地层单位的重要测井参数。
纯煤的自然伽马值很低。
粘土矿物的存在引起较高的读数，因为粘土矿物吸附天然放射性元素。
其它灰成分如细砂，通常对煤的自然伽马读数无影响。
(3)密度测井：划分煤层、评价煤质及计算煤层气含量的最佳测井方法。
体积密度测井曲线可确定煤层的埋深及厚度，评价煤质及确定煤层中的夹矸。
煤的体积密度一般为1.25~1.75g/cm3。
当煤层中有煤矸石存在时，煤的体积密度将会增高，煤质变差。
煤的体积密度和围岩的体积密度(>2.3g/cm3)具有明显差别。
由于密度测井仪是带推靠臂的，当井眼扩径时，体积密度曲线的数值受井眼泥浆的影响而减小，因此，用密度曲线判断煤层时要结合井径、自然伽马等曲线。
由于煤基质密度低，所以显示低密度值（高的视孔隙度）。
灰成分如细粒石英能引起密度值增高。
与密度测井相关联的光电效应（Pe）曲线在纯煤中为0.17~0.20，灰成分会导致极度增高（灰成分矿物的光电效应至少是煤的10倍）。
在用密度测井计算煤岩成分及煤层气含量时，其回归公式都是区域性的。
地区、煤阶及地质构造作用不同，其煤质和煤层中气体的含量也不相同。
因此，应分地区回归公式，以减少计算误差(4)中子孔隙度测井。
煤层的中子孔隙度一般为40% ~50%，和围岩的孔隙度具有明显的区别。
测井方法在煤层气勘查中的应用
测井方法在煤层气勘查中的应用王绍祥(中国石油集团测井有限公司长庆分公司靖边项目部，陕西 榆林71-500)摘 要：煤气层的勘查过程就是将地质结构当中的资源分布进行最大限度还原的过程。
本文主要就测井方 法的应用做简单的分析，进一步的探究测井方法在煤气层勘查当中的应用。
结合煤气层内在结构的实际情况进 行有针对性的讨论，了解在勘查过程中值得关注的问题和要点。
关键词:测井方法；煤气层;含气量+沉积岩随着国家经济实力的进步,在科学技术水平上也 有了质的提升。
为了更好的满足人们对于各项资源的 需求，不断深入开发地质层勘查技术。
优化地质层勘 测技术的识别准确度和真实度,在实际应用的过程中 按照实际的地质分布情况进行最大化的还原,保证勘 查结果的真实性,有效性,客观性&1测井技术1.1解释评价方法在测井技术的评价体系当中煤气层的解释方法主要分为三类，一种是定量解释技术，另两种为储层定性识别技术和综合评价技术。
煤气层的结构经过 信息和数据的采集，进而实现内在结构的综合分析。
在评价体统当中对其行行体极式型的优化和决释，不断深入的了解煤气层的内在结构特点进行有针对性的研究和作用，最大限度的保证解释评价具有真实 性、科学性。
1.2测井技术实践煤气层勘测测井技术应用过程当中关键在于技术使用的规范性、煤质评价的准定性以及义有的象量算 算方面。
在煤质评价体系检测过程中可以通过声波时差进行判断，在实际运用的过程中只有将其本身带有的局限性进行系统上的摒弃，才能最大限度的还原煤 质质量的真实情况。
煤气层的含气量和天然气资源的分布有着紧密的联系，在测井技术人员检测含气量的过程中可以通过判断储层之间的含量间接得出煤气层 的质量。
2煤层气勘查的概述煤气层的勘查主要就是对于内在结构的含有特殊沉积岩进行检测,沉积岩的内部成分构成比较复杂(如图1所示)，分为水平层、斜层、交错层,且主要由高分 子有机化合物和矿物质的杂质构成。
(a)(b) (c)图1沉积岩内部层理结构尤其是内部含有的含氮指数以及甲烷气含量较为 高，同时内在独特的割理系统本身带有较强吸附性对 煤气层勘查工作带有明显的特征。
一种使用测井及排采数据核算含气量的方法及应用
近几年，煤层气开发已取得了相对成熟的技术。
但仍存在一些问题需要解决，其中十分重要的就是煤储层的含气量准确性，它直接关系到我们对煤储层的评价和开发，在排采[1]过程中也影响单井配产和产气计划的制定。
目前在煤层气大规模开发中，主要依靠对探井进行取芯[2-3]进而测试含气量，取芯测试含气量的方法本身是十分科学和准确的，但煤储层有自身的特殊性，煤岩芯在被取芯钻头破碎时、完成取芯后，在岩心筒中上提至地面过程中以及将煤岩芯从岩心筒中取出并装入测试密封罐等过程中（图1），存在无法计量的煤层气解吸和逸散，即使在取芯样品测试完成后会考虑这方面的影响进行一定的估算和校正，但校正过程和试验人员本身的经验有较大关系，个体之间存在许多误差，进而导致了煤储层含气量测试的准确性受到较大影响。
在实际生产中，已经验证取芯测试的含气量一般是相对偏低的。
基于经济性的考虑，进行取芯测试的井一般很少，在大规模开发中占总井数的比例不足2%，因此煤储层的含气量数据点非常少，在探井周围部署开发井的含气量目前基本只能依靠探井的含气量大致估算。
而同一井台或相邻井台，井距一般在300m左右，即使各项工艺技术相当，单井之间产气量的差异性仍十分明显，可见煤储层非均质性是极强的，仅依靠不足2%的单点的测试值简单地推测整个开发单元的含气量则显得非常不准确和不全面，但大面积地进行取芯测试在经济上又不可行。
综上分析，十分有必要找到一种简单经济且相对可靠的方法对含气量进行校正，使得含气量不仅更加准确，而且更加全面。
1 方法建立的理论依据煤是有机物质和无机物质的混合物，其中有机质是主要成分。
有机质主要由镜质组、惰质组及壳质组组成。
无机质主要有少量水分和灰分（以下简写为A），灰分是煤中不d可燃烧的组分，主要来源于煤中的无机矿物质。
[4-6]过去的研究中发现，煤岩对于气体的吸附能力和有机质含量呈现正比关系，因此煤岩对于气体的吸附能力与无机质含量呈现反比关系，而灰分在无机物质中一般占90%左右，是主要影响因素，煤岩灰分越高则吸附能力越差，因此初步分析认为朗格缪尔体积（以下简写为V）与灰L分成反比关系。
煤(气)田测井方法及测井探管的功能用途
用 途 备 注 划分钻孔地质剖面，确定矿层得 1 自然电位、电极电位法 深度、厚度及结构，提供岩矿层 井斜井温电阻 物探电学参数。 组合探管 双测向探管 研究煤与岩层的导电性，是煤田 视电阻率法 2 测井的主要参数 三测向探管 地面电极 分层定厚精度高，对复杂煤层效 接地电阻法 3 果好，确定夹矸等 4 倾向测井（聚焦测井） 微球聚焦测井 能反映地层的真电阻率，分层有 探管 较强的分辨能力。 解释岩层划分岩性、对比地层、 取芯泥质含量、研究煤层、寻找 声速伽马探管 自然放射性矿床及构造水中放射 性物质 测 井 方 法 设备名称
～1％或含量更高的矿带；
3
补偿中子探管 划分岩性，判断渗透性确定孔隙 中子-伽马法238Pu-Be 或无源中子探 度、划分煤层及确定煤的灰分、 管 煤层气 井温井斜测量 井斜井温电组 合探管 进行温度观测并划分岩性 测量钻孔的倾斜角和方位角
1 井 液 井 温 声 速 测 井
2 3
井径测量 固井测量
双井径探管 估计钻孔与泥浆影响的实际井径 井径刻度环
电 测 井
Байду номын сангаас
1
自然伽马法
放 射 性 测 井
2
主要划分煤层研究其灰分、了解 地质构造、及其它煤层变化新老 地层界面（新δ 小老δ 大）、研 137 Cs密度三测 煤 密度测井（γ -γ 法） 究岩层温度。①在铅、钨、汞等矿 （气） 向探管 床上,分辨0.2～0.3％或含量更高的 田测井 矿带；②在锑、铜矿床上，分辨0.6
固放磁（固井质 量检测）组合测 井仪
固井质量的检查及套管校深
4
声速测量
解释岩层划分岩性、对比地层、 识别气层和裂缝、确定岩层孔隙 声速伽马探管 度、估计地层异常压力、研究煤 层。 磁三分量探管 磁化率探管 金属测 井
利用测井资料评价煤层煤质及含气量的方法研究_以和顺地区为例_杨东根
利⽤测井资料评价煤层煤质及含⽓量的⽅法研究_以和顺地区为例_杨东根⽂章编号:1671 8585(2010)04 0262 04收稿⽇期:2010 02 02;改回⽇期:2010 03 31。
第⼀作者简介:杨东根(1984 ),男,硕⼠在读,主要从事储层测井评价研究⼯作。
基⾦项⽬:国家科技重⼤专项⼤型油⽓⽥及煤层⽓开发!基⾦项⽬(2008ZX05035 002)资助。
利⽤测井资料评价煤层煤质及含⽓量的⽅法研究以和顺地区为例杨东根1,范宜仁1,邓少贵1,任耀军2(1.中国⽯油⼤学(华东)地球资源与信息学院,⼭东青岛266555;2.中国⽯油集团渤海钻探⼯程有限公司测井分公司,天津300280)摘要:确定煤层煤质和含⽓量是煤层⽓储层测井评价的重要内容。
根据沁⽔盆地和顺地区的煤⼼实验数据,提取敏感的测井响应,⽤回归分析⽅法,分别得到利⽤⾃然伽马测井值计算煤⼯业组分的计算⽅法和利⽤声波时差和密度组合参数来计算含⽓量的计算⽅法,并指出了该⽅法在和顺地区的有效性及局限性。
关键词:煤层⽓;测井评价;煤质;含⽓量中图分类号:P631 8⽂献标识码:A随着煤层⽓⼯业的发展以及煤层⽓勘探开发的不断深⼊,煤层⽓储层测井评价⽅法的研究越来越受到重视。
由于煤层⽓是⼀种⾃⽣⾃储的⾮常规天然⽓,煤质组分及含⽓量的评价与常规测井评价⽅法不同,国内外学者在该领域取得了很多成果,主要表现为利⽤体积模型⽅法求取煤质组分。
但煤阶和含⽓量的测井评价没有较有效的⽅法[1~4]。
本⽂通过对和顺地区煤⼼实验数据进⾏统计,结合测井响应特征,提取了对煤质以及含⽓量反映敏感的测井信息,利⽤统计回归的⽅法,分别得到了煤层煤质和含⽓量的测井评价⽅法。
1 煤质的计算⽅法煤质参数计算即煤⼯业分析,就是确定煤的固定碳、挥发分、灰分和⽔分的含量。
⽬前主要采⽤岩⼼测试和测井评价两种⽅法。
由于岩⼼测试⽅法成本⾼、不连续等特点,如果能够有效地利⽤测井资料,找到⼀种良好的确定煤⼯业组分的测井评价⽅法,将会极⼤地降低成本,具有很好的实际应⽤价值[5~7]。
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（*）
但通过具体实际计算发现， （*） 式更符合实际， 因此采用对数线性关系式计算镜煤反射率， 从而 划分煤阶。 万方数据
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从图 ! 我们还可以看出， 辽河油田东部凹陷煤层大部分分布在 " ### $ 到 % ### $ 之间， 在 因此构成了东部凹陷沙三上段以长焰煤为主 ! ### & " ### $ 与 % ### $ 以上也分布一些煤层， 体， 气煤和褐煤为辅， 煤阶低的煤岩变质格局。
随着煤层气工业的发展， 煤层气资源的勘探开发已经引起国内外的广泛重视， 并且相继开 展了这方面的研究工作。国内的地矿、 煤炭和石油等部门在煤层气的勘探开发上已取得一定 的成绩， 在储层参数的计算方面也提出了一些有效的方法。但是， 煤层与常规储层不同， 它既 有生气能力， 又有储气能力。同时， 煤层气的赋存状态、 煤层含气量的计算方法也有别于常规 天然气， 煤层的含气量受煤质、 煤阶、 埋深等因素影响， 因此， 煤层煤质及含气量等参数的计算 有别于常规储层的参数计算。在辽河油田东部凹陷地区， 柳孟文等 （!...） 利用体积模型法计 算煤质， 而在含气量的计算和煤阶的判别上还没有较有效的方法。笔者根据辽河油田东部凹 陷煤储层的地质特征及实际煤岩芯分析资料， 利用回归分析方法得出计算煤层各组分含量和 煤阶， 通过分析煤层气特征， 利用兰氏方程、 吸附等温线和煤层气层中子背景值导出了煤层含 气量的计算公式， 并通过辽河油田东部凹陷实际测井资料的处理解释验证了方法的有效性。
计算出 # ( 和 ( ( 后， 即可画出煤层的吸附等温线， 从而估算相应地层压力下的煤层气含量。 ! ’ ! 利用煤层气层中子背景值求含气量
万方数据 煤层含气后， 其密度测井值相对减小、 声波时差值相对增大、 补偿中子值减小。但由于煤
-期
董红等： 煤层煤质和含气量的测井评价方法及其应用
・ &(& ・
! 煤质的评价方法
!"" 煤组分计算方法 煤的组分是复杂的， 工业上一般把煤分成水分、 灰分、 挥发分、 固定碳 $ 部分。目前利用测 井资料计算煤组分主要有体积模型法和概率统计法。笔者除了采用体积模型方法外， 还利用 统计分析方法对已有的辽河油田东部凹陷煤岩芯的工业分析数据进行分析， 发现挥发分、 固定 碳与灰分具有比较好的线性关系， 又根据物质平衡方程， 得如下公式 ! %， & " # ’ $ $!( )*! ! + % $$ $ ’*( , ， ! - " # ’ $ .*/ ),# ! + % .’ $ /## . ， ! %， & % !+ % !- % !0 " , ， （,） （!） （#）
式中， 灰分、 水分的中子骨架值； 煤层 !! ! !， ! !， ! !， !， "为煤层气层中子背景值； #， $， %分别为碳分、 气层中子测量值是指实际测得的煤层气层的测井响应， 其响应方程是 ! !， " " # ) ! !， ) $ # # ! !， # $ # $ ! !， $ $ # % ! !， %， 其中， （&*） （&+） #) $ ## $ #$ $ #% " & ， 式中， 可得如下求解 ! !， ! !， "为煤层气层中子测量值； ) 为气体的中子骨架值。根据上面的式子， 煤层气含量的计算公式 #) " 于是， 根据 （&,） 式即可求煤层含气量。 上述 ’ 种计算含气量的方法中， 前 - 种都是建立在兰氏方程的基础上， 只不过出发的角度 不同， 一种是以含气量与煤质的关系式为基础， 一种以吸附等温线为基础， 但它们最终计算的 含气量都是煤层理想的最大吸附量。如果煤层是非饱和的， 在计算后， 应乘以煤层的含气饱和 度； 利用煤层气中子背景值所求的含气量应为煤层的实际含气量， 但在确定煤层气中子背景值 时， 可能有偏差， 因此， 在实际计算中， 应针对不同情况， 考虑采用适当的方法进行计算。 !! !， " % ! !， " 。 ! !， % % ! !， ) （&,）
( 应用实例
为了验证上述煤储层评价方法的有效性， 采用了辽河油田东部凹陷实验室的实际分析数 据和实际测井资料。表 & 是辽河油田东部凹陷煤储层煤组分和含气量的部分实验室分析数据 与实际计算结果对比。从表中数据可看出， 总体上两者结果基本一致， 但也存在一定的误差。 这主要是由于实验室的岩芯深度与测井的测量深度有个别偏差， 造成取点读值的不确定， 同 时， 回归方程本身与实验室分析值之间也存在一定的偏差等原因也引起计算结果的误差。表 - 是辽河油田东部凹陷镜煤反射率实验分析数据与实际计算结果对比。从表中可看到实际计 算结果与实验分析结果符合率很好， 说明利用上述方法计算镜煤反射率具有很好的实用性。
! 煤层气储层的基本特征
!#! 煤层的分布特征 辽河油田东部凹陷是辽河盆地三大凹陷之一， 也是辽河盆地勘探最早的地区， 其中沙三上 段是该区的主要煤层分布区， 该段煤层是凹陷经沙三早期深陷后回返上升的产物， 其煤层埋藏 比较深， 大部分在 " $$$ / & $$$ 0， 该区煤阶主要受埋深的控制、 发育变质程度比较低， 基本上 形成以长焰煤为主体， 气煤和褐煤为辅的低变质格局。 !#" 煤层气的赋存状态 煤层气的赋存状态有 & 种基本形式： ! # 以游离态存在于煤的孔隙和裂缝内； " # 以吸附态存 在于煤孔隙和裂缝表面； 以溶解态存在于煤层水中， 但主要以吸附态存在为主， 约占 .$1 。 &# ! # # 控制煤层含气量的主要因素 （煤阶） 是评价和预测煤层含气量的重要参数， 随煤变质程度增加， 煤的累 ! # 煤变质程度 计生气量增大， 气源更加充足， 同时， 煤变质程度影响煤吸附气的能力， 在其它条件相同时， 煤
收稿日期： 修回日期： "$$$ !! &$； "$$$ !" !! ! ! ! ! 万方数据
!期
董红等： 煤层煤质和含气量的测井评价方法及其应用
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层吸附能力随煤变质程度增高而增加， 因此， 一般认为， 煤层含气量随煤变质程度增高而增加。 煤层气主要 ! " 煤的灰分是指煤中所有可燃物完全燃烧后残留的无机矿物质。实践证明， 吸附在煤层中的有机质孔隙和割理中， 而无机矿物质完全没有吸附煤层气的性能， 因此， 随煤 层中灰分含量的增加， 煤层吸附能力减小。 当其它地质条件相同或相近时， 煤层含气量随埋深和煤层厚度 # " 在一定的深度范围内， 的增加呈增加趋势。
% 含气量的评价方法
煤层含气量是煤储层综合评价的一个重要参数。笔者利用兰氏方程、 吸附等温线和煤层 气层中子背景值， 提出了 % 种计算含气量的方法 。 !’" 利用兰氏方程求含气量 吸附等温线方程简称兰氏方程， 它是将煤质分析结果 （含灰量和含水量） 和 兰氏 （ ()*+$,-.） 含气量联系起来的最常用的方程， 其具体形式如下 ’( ）， （1） ! & ’( 式中， 其它符号与前面相 ! / 为含气量； # ( 为干煤无灰兰氏含气量； ’ 为兰氏常数； ( 为压力； 同。 （ # ) & # 0） 〕 （ ! / " #〔 $ ! % 假设煤岩芯初始压力和纯煤储层是均匀的， 根据兰氏吸附等温线方程 （1） ， 可得如下方程 〔 （ # ) & # 0） 〕" ! 23 # 2， # + " ! 2， 3 ! % （4） 式中， （干燥无灰分） 。 # + 为原始含气量； ! 2， 3为纯煤含气量 根据方程 （4） ， 如果已知 ! 2， 即可计算原始含气量 # +。 # )， # )， # 0， # 0 可根据前面所述的 3， 方法求出； （ # ) 5 # 0） 做交会图求取。利用已知的辽 ! 2， 3可用岩芯测试的含气量 # + 与非煤含量 （ # ) 5 # 0） 的交会图， 由此得到它们之间的线性 河油田东部凹陷实验室分析资料， 作出了 # + 与 关系式为 # + " % !6 ) #"1 （ 7 # ) & # 0）& !" ) !"7 % 。 从而求出纯煤含气量 ! 2， 即可利用公式 （4） 求出原始含气量 # +。 3 9 !6 ’ #"1 7 $ : ;。这样， ! ’ # 利用吸附等温线求含气量
层气主要以吸附状态存在于煤基质微孔隙表面， 其密度、 声波时差值变化幅度很小， 而补偿中 子值主要受地层中氢原子含量的影响， 含气后， 补偿中子值减小幅度相对比较明显， 因此采用 煤层气中子背景值计算含气量。 所谓煤层气层中子背景值是指煤层气层不含天然气时的中子测井读数。利用体积模型， 可得计算煤层气层中子背景值的响应方程为 !! !， " " # # ! !， # $ # $ ! !， $ $ # % ! !， %， 其中， ## $ #$ $ #% " & ， （&’） （&(）
%
（8）
吸附等温线是指一定温度下， 煤对甲烷的吸附量和压力的关系曲线图。它一般通过实验 室做吸附实验获得。现在一般认为， 煤层的吸附等温线符合兰氏吸附等温式， 因此又称兰氏吸 附等温线， 其数学表达式可表示成如下形式 #+ " #( (（ * ( & ( (）， （!#） 又称兰氏体积； 式中， # + 为含气量； # ( 为吸附达到饱和时所吸附的气量， ( ( 吸附量达到饱和吸 附量一半时的压力， 又称兰氏压力。 从 （!#） 式可知， 只要知道 # ( 和 ( ( 值， 即可求出煤样的吸附等温线， 从而可利用吸附等温 线求不同压力下的含气量。 利用辽河油田东部凹陷已有的煤样的吸附等温线和工业分析数据进行分析， 发现 # ( 和 ( ( 与 # <， 2 和 # $ 之间有如下关系： （ # <， =+ # ( " % # ) %!% 1=+ 2 * # $）& ! ) #%8 8 ， =+ ( ( " # ) #41 （ 6 # $ * # <， 2）& ! ) 74! 1 。 （!!） （!"）