第四章 煤层气地质录井 测井 试井 及其工艺简介

目前国内外先进的测井方法有： 超声成像、多极子阵列声波成像、微电阻率扫描成像、 核磁共振成像、地球化学测井等方法。
煤层气测井
测井分类 II
形成相对独立的几门测井技术
¾石油天然气测井技术 ¾煤田测井技术
按应用 领域不 同划分
¾金属与非金属测井技术 ¾水文、工程与环境测井技术
(简称水工环测井技术或水工环测井)
为了获得准确的煤系地层信息测量结果，应该尽可能进行裸眼井测井。
据侯俊胜《国外地质勘探技术》，1998
煤层气测井
煤层气储层测井技术 储层信息类别 煤层识别 有效厚度 裸眼井测井方法 密度、自然伽马、井径、声 波时差、岩性-密度测井 高分辨率密度、煤层倾角测 井 套管井测井方法 脉冲或补偿中子 脉冲或补偿中子 高分辨率密度，密 度，补偿中子、自 然伽马， 另：采用水泥胶结 测井和声波变密度 测井检查煤层气井 固井质量等。 密度 生产井测井方法 密度、补偿中子测 井、脉冲中子测 井，自然伽马测井、 自然伽马能谱等。
煤层气录井 钻井液录井及简易水文观测 由于煤储层的独特吸附性，且煤层大多处于负压状态，决定了它容易受 外来液体(如钻井液、压裂液等)的伤害。一旦形成伤害，将严重影响煤 储层的渗透性和气井产气能力。为了保证钻井液不伤害或尽量少伤害煤 储层，必须对钻井液的使用和性能变化情况进行监测，按照一定的间距 测定并记录钻井液密度、粘度等的性能及槽面显示情况，对钻井中发生 的煤屑悬浮现象、涌漏水速度、性能等做详细的观察和记录。在钻遇煤 层后，煤屑在液面的悬浮性、地层的涌漏水现象可以作为判断煤层含气 性及煤储层压力大小的辅助依据。
岩芯录井作业流程
煤层气录井
岩心录井
岩、煤心要求及测试项目 取心钻进的岩、煤心采取质量要求应达到《煤层气钻井工程质量验收标 准》，确保岩、煤心收获率高，结构清楚，无烧、变现象，无污染，无混 入杂质。 提取煤心速度和至井口后装罐时间要符合要求。 煤心样主要测试项目
z解吸测试
煤层含气量测定（直接法） z煤质分析 工业分析、固定炭、真密度、视密度、孔隙度、元素分析等。 z煤岩分析 煤岩显微组分和矿物含量的测定、镜质组最大反射率测定。 z气组分析 气成分及含量测定。 z等温吸附 等温吸附实验。 z顶、底板岩石样测试项目 z物理性质 z力学性质 抗压强度、剪切模量、杨氏模量、泊松比等。
煤质分析（煤 高分辨率密度，密度，补偿 的碳、灰、水 中子，自然伽马，岩性密 分析） 度，声波（纵横波时差法） 双侧向，微电阻率，自然电 渗透率（定性） 位、核磁共振测井 割理分布 微侧向、双侧向、FMS
岩石力学性质 密度，声波全波列
测井技术在煤层气勘探生产中应用
（1）煤层识别和确定煤层厚度
煤层一般具有“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，所以可以选择密度测井DEN、自然伽马测 井GR、声波时差测井AC、中子测井CNL、深浅侧向测井LLD/LLS，同时参考 井径测井CAL、自然电位测井SP和温度测井等。 关于煤层厚度的确定可以利用煤层密度测井的截止值，确定出煤层的 边界，进而确定出煤层的深度和厚度。 值得指出，确定煤层厚度的精度与所使用的测井仪器的分辨率密切相 关，因此应尽可能地使用高分辨率测井仪器进行数据采集及通过计算机处 理技术改善测井曲线的分辨率。
煤层气录井 岩屑录井
岩石在孔下被钻头破碎后，随钻井液带到地面的岩石碎块叫岩屑。按照一定的
间距、一定的顺序时间将岩屑连续收集起来，进行系统的观察描述、分析，恢复 地下原始地层剖面的过程叫岩屑录井。在勘探过程中，为了节省时间、节约财 力，在没有必要进行钻井取芯的井段采用岩屑录井。在快速钻进条件下，根据岩 屑录井研究剖面，适时判断钻遇岩层，并进行地层分析对比，预告下部将要钻达 地层，卡准取芯层位，岩屑录井就显得尤其重要了。 往往用煤屑样代替煤心样，不仅可以减少对煤层的取心，节约财力，而且用煤屑 做煤层含气量测试比用常规取心煤样所做含气量测试相对准确可靠。 其理论依据是:煤层含气量的测定中，需要计算煤层的损失气量，这部分气量是 指从钻遇煤层到煤样装罐密封前的解吸气量，目前这部分解吸气量主要以通过直 接法(作图法)和史威法计算获得，而煤层气在开始的解吸速度是较快的，从解吸 曲线图看几乎是呈直线关系之后逐渐减慢，因此在做煤层含气量测试中，要求煤 样装罐密封前的时间越短越好。时间越短，求得的损失气量误差越小。由于煤层 气井一般较浅，岩屑上返地面所需迟到时间较短，1000 m以内的井一般只需 5~15 min。如果通过取心，在设备正常、起钻速度较快时，少则也要1~2 h。所 以用煤屑代替煤心做煤层含气量测试应相对准确经济。不足之处是，做煤层含气 量测试要求煤屑样较纯，采样难度较大。
钻井循环介质录井内容与要 求； 特殊作业时的地质录井要求；

完井地质工作； 资料的交接等
地质录井作业程序
煤层气录井 为何采用多种录井方式进行地质录井 • 若采用原煤田勘探中岩心录井和简易水文观测等方法。对全井或目 的层段采用岩心录井，并对煤心样品做瓦斯含量(煤层含气量)分析、 煤岩特性描述、煤质分析等。由于对全井或目的层段采用岩心录井 必须大段取心钻进，取心进尺慢，起下钻频繁，必然造成人力和财 力的浪费（建井周期长，一般一口500米左右的井要3～５个月 ）； 而且在钻进中不取心或取心收获率低时，无法及时判断地下地层岩 性特征，也无法建立完整的地层剖面;在取不到煤心时，更无法获取 煤层含气性及煤质方面的资料。
煤层气测井
测井分类 I
按物性 基础不 同划分
电化学性：自然电位、人工电位(激发极化)、 电极电位等 统称为电测井 电磁性：视电阻率、感应、微电极、侧向、微侧向、 微球聚焦、电流、接地电阻，磁化率、 电磁波测井等 三大基本 弹性：声速、声幅、声波电视、声波全波列、 测井方法 统称，声波测井 地震测井等 核性(放射性)：自然伽马、伽马—伽马、密度、 统称 放射性测井 中子—伽马、中子 —中子、中子—活化、 碳氧比测井等 其他：井径、井温、井斜、地层倾角、气测、 重力测井等
9气测录井可以监测和定性评价设计外和因故未取到煤心的煤层含气量
煤层气录井 气测录井 由气测录井可以定性预测煤层的含气量 在煤层气井中当钻遇煤层时，由于钻头对煤层的破碎，有部分游离气进入钻 井液。在煤屑上返过程中，随着钻井液柱压力降低，当降至低于煤层气临界 解吸压力时，大部分吸附气解吸出来进入钻井液中，在气测录井中表现出煤 层段气测值明显增高。相对常规砂岩储层，在气测录井中，无论煤层含气好 坏都有明显的气显示（气测仪测定）。在好的煤层气层中，气测全量和甲烷 含量可升至很高，甚至达到饱和状态，此外，有少量的乙烷、二氧化碳、氨 气等气体成份，几乎不含重烃气体。由于煤层气主要以吸附状态存在，在其 返至地面过程中尚不能完全解吸出来，气测录井只能检测到进入钻井液中的 游离气和部分解吸气。因此，通过气测录井无法对煤层含气量做定量分析。 但是，采用气测录井可以监测气体的存在，并可根据气测显示值的大小定性 判断煤层含气量的大小。 气测录井可以监测和定性评价设计外和因故未取到煤心的煤层含气量 气测录井仪对钻遇地层中的全烃及组分具有很灵敏的监测能力，煤层中都含 有不同量的吸附烃和游离烃，在往年的油气普查勘探钻井中发现，很薄的煤 层在气测录井时都会出现明显的气测显示。
•
采用石油钻井地质录井中的钻时录井、岩屑录井、气测录井、岩芯录 井等录井方法，在非目的层段采用岩屑录井，在目的层段采用岩屑录 井和岩芯录井。并根据钻时、气测等其它录井资料进行综合分析，准 确地判断钻遇地层和岩性，卡准了层位，准确、齐全地录取了各项地 质资料。
煤层气录井
钻时录井
• • 所谓钻时录井，指在钻井过程中把钻头每钻进单位深度的岩层所需要 的时间记录下来，即钻时录井。 当钻头钻遇不同性质的岩层时，由于各种岩层的坚硬程度及破碎程度 不同，表现在钻时上有明显的差异。所以，在钻压、转速、排量等钻 探工程参数以及在钻井液性能、钻头类型与新旧程度基本相同的情况 下，钻时的高低变化在一定程度上反映了不同的岩性特征。对于同一 地区，其钻时和岩性之间有一定的相互关系。 例如：砂岩为灰质或硅质胶结，岩层较硬，不易破碎，钻时相对较 慢；泥质岩层则相对较软，易于破碎，钻时相对较快；灰岩岩层致密 坚硬，钻时最慢；煤层由其自身特性决定，性脆、易碎、内生裂隙发 育，因此，煤层钻时最快。
中国矿业大学
2008级煤层气班
煤层气抽采技术
黄华州 huazhouh@ 2011年3月29日
1
课程的基本要求
¾ 基本掌握煤层气抽采技术及工艺 ¾ 熟悉煤层气抽采相关设备 ¾ 了解煤层气抽采工程中注意的问题
第四章 原位煤层气录井、测井、试井工艺简介
第一节 第二节 第三节
煤层气录井 煤层气测井 煤层气试井
煤层气录井
岩心录井
岩、煤心录井是对取心钻 进中钻取的岩、煤心进行分 层、鉴定、描述，达到建立 岩性剖面目的的一种录井方 法。 在煤层气勘探开发初期， 为了解岩层性质及其变化规 律，特别是关于煤储层含气 性、物性、结构构造、裂隙 发育等资料，有必要对目的 层段采用岩心录井。采用岩 心录井尽管可以获取最直观、 最实际的第一手资料，但是 取心成本较高，取心作业技 术要求较为严格，煤层段取 心收获率低，施工风险较大。
9应准确记录测点井深的钻井循环介质性能资料，如钻井循环介质类型、
密度、粘度、失水量、泥饼、切力、pH值、含砂量、氯离子含量等。 9 处理钻井循环介质时，应记录时间、井深、处理剂名称及用量，更换 钻井循环介质时注明类型。 9 当钻井循环介质中出现气显示时，应记录井深、层位、气显示特征等。 9发生井涌或井漏时，应记录井深、层位、钻头位置、工作状态、井涌 或漏起止时间、涌或漏失量等。如采取处理，则应对其措施记录在案。
煤层气录井 岩屑录井
岩屑录井作业流程
煤层气录井 气测录井 气测录井是直接测定钻井液中可燃气体含量的一种测井方法。如果 地下岩层中含有可燃性气体，钻进过程中，由于钻头破碎岩石，岩 石中所含气体也同样会进入钻井液中。如果岩层中气体压力过大， 即岩石所含气体的压力大于井筒内钻井液柱压力，它同样也会扩散 至井筒内的钻井液中。采用脱气器使钻井液中的气体脱出，通过仪 器进行化验分析，可以间接地发现岩石中含有的可燃性气体及其成 份。通过定量分析钻井液中的含气量多少，判断煤岩层含气量的大 小。这种录井方法，同样不需要停钻就能及时发现气层。并可通过 对钻井液含气量的定量分析，计算出单位体积岩石中的含气量，以 确定油气藏的工业价值，估算气藏的地质储量。气测录井还能及时 判断地下油气层，并预告井喷事故的发生。 9由气测录井可以定性预测煤层的含气量