煤储层表征与评价的岩、电、震方法

储层中的水
推进气的产出，无需先排水
阻碍气的产出要先排水
产气量
高
低
储层压力 产气动力，同样的降压采出量小
储层降压才能产气，同样的压降采出量大
生产曲线 机械性质
下降曲线
负下降曲线，产气量先上升，达到高峰后缓慢下 降，持续很长的开采期
胶结好，较致密，弹性模量比煤 易碎，易受压缩，弹性模量比砂岩页岩低，泊松
实例分析
实 例 分 析
据黄兆辉，2012
测井评价方法
测井在煤储层中的应用
测井评价方法
6 地层对比
❖ 主要是指划分煤层（识别煤层、确定煤层的深度、厚度）、岩性划分 、煤层及其他地层在横向的分布规律
❖ 测井曲线进行井间地层对比是依据岩性标志层的测井响应特征和同层 段曲线的相似性。
7沉积环境分析
❖ 在鉴定沉积环境中，岩石的粒度、分选性、泥质含量、垂向沉积序列 、砂体的形态及分布等,都是重要的成因标志。自然伽马、自然电位、 电阻率等测井曲线可以反映岩石的粒度、分选性、泥质含量、垂向沉 积序列,通过地层对比还能了解砂体的形态及分布等。
煤储层地质特征和宏观影响因素评价参数
评价参数
影响因素
作用效果
ຫໍສະໝຸດ Baidu
研究方法
优选方案
宏观 煤岩
沉积环境
间接影响储集层物理储集 性质，影响开发方案
生产矿井煤体结构 编录、钻孔煤芯描
述
光亮煤
煤储层煤 地质特征
评价
煤体 结构
本身性质及构造破坏程度
影响渗透率
生产矿井煤体结构 编录、钻孔煤芯描
述
碎裂煤及原生 结构煤
结论
❖ （1）、目前国内外煤层气储层评价所需的参数主要包括7大类49项参 数，依据煤岩参数、储层条件及储集特性参数、物性参数等3大类12 项参数的特征提出了煤层气储层参数评价标准。
❖ （2）、煤储层孔隙—裂隙系统是煤储层研究的主要内容之一，包括 孔隙—裂隙系统的类型、分布、展布方向、几何形态、组合关系、连 通性、开放性及其对煤储层吸、脱附特性和渗透率的影响。
煤储层的正演模型建立
地震评价方法
正演模型建立
正演结果
此针对文献研究区地层物性参数建立图1所示的0—30 道楔状煤层模 型（对应0m—30 m），并计算出相应的地层反射系数。图2是采用0 相位50 Hz 的Ricker 地震子波与地层反射系数进行褶积得到的地震响
应。
(据索重辉，2011年)
地震属性聚类分析与神经网络系统
结论
❖ （4）、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4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；评 价煤层的煤阶最常用的参数是镜煤反射率Ro。
表征特征分析
(据苏现波，2001)
煤中裂隙分类
表征特征分析
（据苏现波，2001修改）
割理成因及级别划分
表征特征分析
割理是煤在煤化作用过程中，因水分、烃类及其他气体逸失产生
的收缩内应力而形成，古构造应力场对割理延伸方向起控制作用 ，成煤后的构造变动对割理起改造作用，甚至与构造裂隙混成一 体。
（据苏现波，2001修改）
❖ （3）、煤层气储层评价要素可总结为煤储层的物性特征评价、煤储 层储集特征评价和煤储层的煤地质学特征评价、煤储层宏观影响参数 评价四个方面。煤储层物性特征主要包括孔隙度、渗透率以及各级别 的裂隙和割理的发育特征；煤地质学特征, 包括煤的岩石学特征(宏观 煤岩特征和煤岩组成特征) 及煤的物理- 机械特征(如煤体结构) 和煤级 等；宏观影响参数评价主要有储层埋深、构造、厚度及水文地质条件 评价。
割理 裂隙
煤岩学评价方法
扫描电镜法
微裂隙
低温氮吸附特征
煤岩学评价方法
典型低温氮吸附等温线和孔径分布曲线（据戚灵灵，2012）
压汞微观空隙结构
煤岩学评价方法
（1）孔隙型压汞曲线 （2）裂隙-孔隙型压汞曲线
典型压汞曲线特征图 （据孙晗森，2010）
测井在煤储层中的应用
测井评价方法
1煤层识别和煤层定厚
5弹性特性及地应力分析
利用声波全波列测井得到的纵横波时差和地层体积密度可以估算弹性 模量、剪切模量、泊松比等模量。根据地应力分布规律和对影响它的 诸多因素的分析，利用测井等资料建立地应力计算的半经验公式模型 ，确定模式中的各参数，计算地层的应力数据，得到沿深度连续分布 的地应力剖面，再用实测或其它方法确定的数据检验、校正应力计算 结果。
高，泊松比比煤低
比比砂岩页岩高
压裂
低渗透储层才需压裂，容易产生 一般需要压裂，压裂后使原有裂缝变宽，处理压
新的裂缝，处理压力相对较低
力高，压裂液漏失量大
井间干扰 邻井注水可保持压力、达到稳产 通过邻井排水加速压力均衡下降，产出更多的气
井孔稳定性
泥浆水泥对储 层的侵害
好 相对弱
差，易坍塌，易堵塞 严重，应尽力避免
煤储 层储 集特 征评
价
含气量 储层压力 吸附能力
物质组成、煤级、盖层条件、构 造发育、水文地质条件
储层基本评价参数
钻井现场和实验室 的岩心罐解吸
埋深、流体压力
影响含气量、赋存状态、 渗透率
试井
比表面积、物质组成、煤阶、水 吸附能力影响储能，解
分、粒度、温度
析能力影响产能
钻孔煤心分析
高含气量 高压区 适中
❖ 该方法是仿生学神经网络系统方 法的优化应用。在利用多参数进 行储层油气预测时，并不是使用 的特征越多越好，最佳特征的维 数取决于实际问题的预测效果。 这里运用聚类分析法优选地震特 征参数，将距离较远或相似系数 低的特征参数聚为一类，用来对 未知样本进行地震储层预测。
地震评价方法
网络拓扑结构 (据Yu,J)
煤储层表征与评价的 岩、电、震方法
汇报提纲
煤岩的表征特征 煤岩的评价参数 煤岩学评价方法 煤岩的测井评价方法Learn More 煤岩的地震评价方法
1）煤储层表征
主要成果认识
评价步骤
❖ 2）文章框架结构
煤的演化特征
表征特征分析
煤的演化特征：自晚古生代至第三纪，我国各时代各地区煤的煤化 程度大致表现为：
割理密度 割理连通性 微裂隙密度 微裂隙连通性
煤储层与常规砂岩储层的对比 评价参数
对比项目 储层岩性 生产能力
气源 储气方式 储气能力
孔隙度 孔隙大小 孔隙结构
裂隙
渗透性
毛管压力
比面
常规砂岩储层
煤储层
矿物质
有机质
无
有
外源
本层
圈闭
吸附为主
较低
较高
好和很好的为15%~25%，中等 为10%~15%，差的为5%~10%
实例分析
❖ 总孔隙度的计算公式：
（1）密度孔隙度计算公式：
❖
D
ma ma
b f
（2） 中子孔隙度计算公式：
❖
N
Nma N Nma Nmf
（3）声波孔隙度计算公式：
S
t tma tmf tma
测井评价方法
实例分析
❖ 煤岩渗透率计算公式：
❖（1）计算煤岩裂缝的宽度
测井评价方法
1 1 1
❖ 一般而言，煤层具有“低密度、低自然伽马、高声波时差、高中子 孔隙度和高电阻率(低阻无烟煤除外)”等特点。
2煤的工业分析和煤阶确定
❖ 目前，煤的工业分析主要采用岩心测试和测井评价方法。测井评价又 有两种途径：根据密度测井与灰分、挥发分、固定碳和水分作相关分 析；根据体积模型，利用多种测井信息综合确定。煤阶的确定可通过 不同煤阶与测井信息的相关分析进行，或利用测井信息计算出含碳量 、挥发分和镜煤反射率等之后，再确定煤阶
煤储层物性和储集特征评价 评价参数
评价参数
影响因素
作用效果
研究方法
优选方案
渗透率
构造应力场、煤层埋深、厚度、 压力、结构、煤质特征、煤级
运移产出性能
试井分析、煤岩心 分析
高渗透率
煤储 层物 性特 征评
价
孔隙度
煤化程度、显微组分、矿物含量、 煤体结构、断裂
吸附孔隙影响吸附解析、 渗流孔隙影响解析、扩
散和渗流
形貌观测、压汞法、 氮孔隙度法、汞孔
隙度法
高孔隙度
外生裂隙
褶皱或断层
渗透率
煤矿巷道或掘进面 进行实际观察描述
网状裂隙、 低充填、高 载体比例
割理
煤岩组分、煤化程度
对岩心样或煤矿新 对煤层渗透率贡献最大 鲜面样进行煤岩描
述
高密度，网 状割理
微裂隙
构造作用
沟通孔隙与宏观裂隙的 桥梁
荧光显微镜
适中
除最低煤阶煤外一半小于10%
大小不等
多为中孔和微孔，为微毛细管孔隙范围
单孔隙结构或双重孔隙结构
双重孔隙结构
发育或不发育
有独特的隔离裂隙系统
高低不等；岩心测定渗透率； 一般低于；求渗透率不能单靠岩心测定；
对应力很不敏感；开采过程 对应力很敏感；随开采时间变长有变好
稳定
的趋势；强烈的非均值性
可成为油气排出的动力或阻 力
人工神经网络工作流程图
双地震属性的回归计算方法
振幅属性
视时差属性
叠合回归属性
(据张素新，2000年)
AVO属性的煤层气富集区域识别方法 地震评价方法
最大振幅属性厚度预测
视时差属性厚度预测 回归属性厚度预测
AVO技术煤层气富集区域识别方法地震评价方法
理论：煤层含气量的多少将造成其地 球物理特性的差异，会产生不同的 AVO 地震响应。
通过AVO异常判断含气性
（据DOMENICO S N，1974）
弹性参数与含气量的关系
AVO技术对于煤层裂缝的检测 地震评价方法
（据李国发，2005）
• 由于砂岩裂隙导致了地震波场的各向异性纵波 反射系数随方位角的改变出现周期性变化
AVO技术对于煤层裂缝的检测 地震评价方法
ψsym指出了裂隙的走向方向，而B/A可以作为裂隙密 度的相对量度。
煤层气聚集因素分类表
表征特征分析
评价参数框架图
煤储层物性特征评价
煤储层评价参数
煤储层储集特征评价 煤储层煤地质特征评价 煤储层宏观影响参数评价
渗透率 孔隙度 外生裂隙
割理
微裂隙 含气量 储层压力 吸附能力 宏观煤岩类型 煤体结构 显微组分
埋深 构造 厚度 水文地质条件
评价参数
外生裂隙密度 外生裂隙连通性
1
RLLS
RLLD
(
)
Rm
(d1
r ) m1
Rw
(d2
r ) m1
❖
❖ （2）计算煤岩的渗透率
K f 8.331022 f
煤储层的地震勘探方法
❖一、波阻抗反演
地震评价方法
❖二、地震属性与人工神经网络
❖三、利用AVO技术的煤层气富集区识别 方式
❖四、利用AVO技术检测煤储层裂缝
波阻抗反演对于煤储层的预测 地震评价方法
❖ 三维地震资料虽然横向连续性好，但是垂向分辨率还达不 到解决煤厚的要求；测井资料虽然垂向分辨率高但因为钻 孔数目的限制，煤储层的横向连续性又得不到保证。利用 波阻抗反演对煤层厚度进行解释，既结合了地震资料与测 井资料的优点又互相弥补了不足。
波阻抗反演对于煤储层的预测 地震评价方法
❖ 三维地震资料虽然横向连续性好，但是垂向分辨率还达不 到解决煤厚的要求；测井资料虽然垂向分辨率高但因为钻 孔数目的限制，煤储层的横向连续性又得不到保证。利用 波阻抗反演对煤层厚度进行解释，既结合了地震资料与测 井资料的优点又互相弥补了不足。
煤的 显微 组分
沉积物源
影响生气量及吸附量
影响生气量及吸附 量
高镜质组
埋深
形成时代及构造
增大压力，利于储存
煤储层宏 观影响参
数评价
构造 区域地质应力及地质事件
盖层 有效
性
盖层岩性、韧性、厚度横 向连续性、埋深
渗透能力，富气区位置 储气量及储层压力
适度埋深
低渗：向斜轴 部；高渗：构
造高点
较厚盖层
显微煤岩性评价方法
（1） 一般含煤地层的地质时代越老，煤的煤化程度越高； （2）总的看来分布在华南地区的晚古生代煤的煤化程度高于华
北地区晚古生代煤的煤化程度； （3）早、中侏罗世煤的煤化程度在太行山以东的华北地区的东
部，一般高于太行山以西的华北地区的西部和西北地区； （4）分布在我国东北和内蒙古东部的晚侏罗世—早白垩石的煤，
❖。
3煤储层的裂缝孔隙度计算和渗透率评价
❖ 煤储层的裂缝孔隙度可由双侧向测井资料计算得到；煤储层的渗透率 可通过ML、SP、FMS 及 AC 测井计算获得。
测井在煤储层中的应用
测井评价方法
4煤层气含量评价及储量计算
❖ 煤层气含量评价的方法主要有直接法和间接法。煤层气地质储量的计
算，主要采用吸附气储量计算公式和游离气储量计算公式。利用测井 资料定量计算煤层气含量的方法主要有密度测井计算法和Langmuir公 式计算法。一般，常用密度测井法计算煤层气含气量。
其煤化成都是大兴安岭以东，高于大兴安岭以西； （5）第三纪煤的煤化程度普遍比较低，主要为褐煤，仅在濒太
平洋西岸的少数煤田或矿区为低煤级烟煤。
煤体的结构分类
表征特征分析
宏观煤岩划分
表征特征分析
宏观煤岩划分
表征特征分析
煤储层孔隙与裂缝特征
表征特征分析
(据Warrenh等建立的几何模型修改)
孔隙的类型及特征
微毛细管发育，使水的相对渗透率急剧 下降，使煤保存较高的束缚水饱和度，
使气体的相对渗透率保持在较低水平
一般砂岩约为
1克煤的内表面积可达100-400
煤储层与常规砂岩储层的对比 评价参数
储量估算
可用孔隙体积法
孔隙体积法不适用
开采范围
圈闭以内
较大的面积连片开采
井距
大
小
断裂
断层可起圈闭作用
断裂可起联通作用，提高渗透率