分析煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势

分析煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势

发表时间：2015-03-12T10:20:23.483Z 来源：《工程管理前沿》2015年第4期供稿作者：纪银刚

[导读] 煤层气勘探开发配套工艺的重要技术之一为地球物理层测井,该技术向煤层气储层测井提供了高精度的地质信息。

纪银刚

(陕西省核工业地质调查院710199)

摘要：随着现在环保要求的提高，煤层气作为一种清洁的能源，其开发变得日益重要。我国已经把煤层气的勘探开发作为能源发展的战略重点之一，地球物理测井方法在煤层气储层评价中发挥了重要作用。

关键词：煤层气;地球物理;测井技术现状;发展趋势

引言

煤层气勘探开发配套工艺的重要技术之一为地球物理层测井,该技术向煤层气储层测井提供了高精度的地质信息。研究结果表明,煤层气地球物理测井技术具备广阔的市场前景,尤其是随着我国经济与技术的发展,煤层气地球物理测井技术已经发展到了一定的高度。

1.煤层气储层的测井响应特征

通常煤岩测井响应特征为低密度值、高中子值和高声波时差值。由于受煤级、灰份和水份等多种因素的影响，侧向电阻率变化较大；煤层在强还原环境下铀元素的富集，使得自然伽马的测井响应值较高，自然伽马曲线不能准确划分煤层厚度，不能明确反映煤层的灰份含量。

相同煤级固定碳、灰份、挥发份、水份等含量不同，测井响应也不同。从无烟煤、低挥发物烟煤、高挥发物烟煤到褐煤，固定碳含量逐渐减少，灰份、挥发份、水份含量增加。煤级的确定是解释煤层天然气的关键，决定着煤层各参数的选取，以及煤层各组份含量的计算。因为中子、密度、双侧向电阻率曲线都能很好地反映出煤层的厚度及煤级特征，所以通常用上述曲线对煤层进行解释。

2.煤层气的主要评价参数简介

2.1 煤层的孔隙性

煤层是一种特殊的储层，而且煤层具有双重孔隙结构，即裂隙和基质的孔洞孔隙（以微孔隙为主）。煤层在形成过程中自然形成两组相互垂直的内生裂缝（割理），一组为面割理为主要裂隙组，可以延伸很远；另一组为端割理，只发育于面割理之间。两组割理与层理面正交或陡角相交，从而把煤层分割成若干小块体（基质块体）。这些基质块体中发育了许多以微孔隙为主的孔洞孔隙，其内表面上吸附着水和气体，这些吸附气体就是煤层气（以甲烷为主）。而游离气和水溶气一般很少，可以忽略不计。因此煤层气储层的含气量只与其基质有关。

2.2 煤层的渗透性

煤层的渗透性是制约煤层产气能力大小的关键参数，对煤层渗透起主要作用的地质因素是割理、煤体结构和有效地应力。割理：割理是煤变质作用的产物，不同的变质阶段赋予煤不同的割理特征。辽河盆地东部煤岩岩心分析资料以及国内外资料表明，中等程度变质作用煤的割理较高，而低、高程度变质作用煤的割理较低。而割理密度越高，煤层渗透性越好，反之越差；割理壁距越大，渗透性越好，反之越差。

煤体结构：煤体结构是指煤层经过地质构造运动所形成的结构特征，适度的构造破坏增加了煤层的裂缝，有益于煤层渗透性的改善。但当构造应力把煤层破坏成非常细小的颗粒时，由于它们的充填作用，煤层的渗透性会明显变差。一般认为，煤层原生结构保存完好的煤层渗透性较好，构造煤的渗透性较差，而在构造煤中，碎裂煤的渗透性好于碎粒煤和糜棱煤。

有效地应力：有效地应力是指地应力与地层压力之差，有效地应力越高，煤层渗透性越低，反之渗透性越高。

2.3 煤层含气量

煤的含气量指单位煤质量（或体积）所含有煤层气的量。含气量是煤层气开发最重要的指标。它是制定煤层气计划，进行资源评价不可缺少的参数，对煤层气可采量的预测、井的结构和优化管理条件有直接影响。

3.煤层气地球物理测井技术发展趋势

我国是一个资源大国，尤其是煤层气储存量相当可观，作为工程技术的主导，煤层气测井技术在我国的发展前景极佳，其具体表现为：

3.1 大力推广成像测井技术，其有助于煤层气测井定性识别向定

量评价成功转型就现阶段我国煤层测井响应特征而言，其的广泛应用已经成功处理了煤层气储层识别相关问题，但是，就煤层气储层渗透率评价、煤层含气量及煤层气储层双重孔隙度而言，常规测井手段技术方法针对性较弱。总而言之，我国煤层气测井技术应用研究发展的必然趋势便为：立足于煤层气储层“三低一高”物性、双孔隙结构、自生自储等特性，深入研究煤层气测井技术理论，并对煤层气储层测井评价法进行系统而全面的研究。

ECS、成像测井及核磁共振测井等高分辨率成像测井技术具备适用于复杂孔隙结构、复杂岩性等非均质条件的特性。笔者认为，通过对该技术的引进，在深入研究煤层气勘探开发参数井及常规测井刻度等基础上，建构煤层气测井解释新理论，并以此为理论基础，建立健全一套煤层气测井评价新技术。研究结果表明，煤层气测井评价新技术有效性、经济性均相当高，此外，煤层气测井技术定量化评价的设想也成为可能。

3.2 随着煤心刻度测井技术的深入发展，煤层气测井解释实现了

理论创新就我国现阶段相关实验研究数量而言，煤层气储层电性参数及弹性参数等应用于煤层气储层测井岩石物理参数试验研究数量相当少，这也成为了煤层气勘探开发中传统油气地球物理测井方法作用充分发挥的制约因素。

作为现代非线性信息处理技术深入发展的产物，各非线性化规划高分辨率成像测井仪器为煤层气储层测井信息非线性特征研究提供了极大的支持。所以，通过对煤层气储层成像测井煤心地球物理性质的系统化研究，并结合非线性信息处理技术，“非线性”随机建模煤心测试地球物理参数，基于此，开发实用性更强的煤层气储层测井处理评价及解释软件，这对于煤层气地球物理测井识别技术与评价技术意义重大。通过深入研究煤心刻度测井技术，煤层气储层测井评价前景可观，且地球物理测井技术与煤心刻度测井技术均大力推进了煤层气勘探

与开发的深入发展。

3.3 煤层气储层描述领域内井间及井中地球物理技术应用前景光

明

实践证明，得益于VSP 技术及多极阵列、偶极阵列等声波全波技术等井中地球物理技术，油气储层评价得到了深入发展，此外，煤层气井震联合预测技术系列形成也成为了可能，原因是：若以上述井中地球物理技术为依据，设计出与煤层气储层研究相一致的观测组合，通过对VSP 及声波全波测井解释方法及资料处理的完善，将其特有优势充分发挥出来，从而实现了将井中及井间地球物理技术应用于煤层气勘探与开发。

实践证明，通过深入研究将VSP 技术及声波全波测井技术应用于煤层气勘探与开发领域，其意义在于优化地震属性、三维层析成像渗透率及孔隙度等煤层储层参数，并推进煤层气勘探与开发。

4.结束语

综上，通过对各煤阶、煤质、煤层地球物理测井相应的精确分析，提取出煤层气储层物性、岩性、含气性等测井特征参数，并广泛应用煤心刻度测井技术；积极研发煤层气储层测井处理评价与解释软件，从而推进我国煤层气地球物理测井技术向规范化、系统化及精确化方面发展。

参考文献：

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