煤层气测井评价方法探讨

作者 简介 ：任福强 （９ ８ １７ 一） ，男，河南濮阳人 ，本科学历 ，
工程 师 ，在地 球物理 测井公 司引进 中心 工作 ，吉尔吉斯斯 坦项 目 负责人 。
第９ 期
任福强等 煤层气测井评价 方法探 讨
５ １．
须 进 行 压 实 校 正 。 由于 各 地 区 煤 层 压 实 作 用 以及 演 化 程 度 的差 别 ， 因此 该 方 法 只 能 用 于 小 范 围研 究。
１１ 井 评价 煤层 气 步骤 ．测 测井 评 价煤 层 气 的步骤 如 图 １ 示 。 所
应 用 中 子 、 密 度 、 声 波 三 条 孔 隙 度 测 井 曲 线 ， 尚未 达 到 合 理 计 算 煤 层 孔 隙度 的要 求 ， 这 与 煤 层 中含 氢 指 数 较 高 以及 一 些 主 要 参 数 的校 正 有 关 。 由于 煤 层 与 围岩 的测 井 响应 特 征 存 在 明 显 不
煤 层 ＩＶ＋ ＋ ＝ 。ＶｗＶ
（） ７
式 中 ：Ｖ。 碳 含 量 ；Ｖ 为 为水 含 量 ；Ｖ。 灰 分 为 含量 。
煤 层气 层 ＩＶ＋ ｒ Ｖ ＝ 。Ｖ ｗ ＋
式 中 ：Ｖ 气含 量 。 为 围岩 气层 １ Ｖ ＋ ＋ ＝ ｓＶｗ Ｖｍ 式 中 ：Ｖ皿为骨架 含 量 。
（） ８
（） ９
式 中 ：Ｋ为煤 层 渗 透 率 ，１。 １ｍ。 Ｓ为 煤 ０× ． ； ｍ ｔ
的 比面 积 ，ｃ ／ｍ。 中为煤 层 孔 隙度 ，％；ｋ ｍ。 ： ｃ 为高 才 尼 常数 ，通 常 为５ 。
煤层 的中子 和密度 孔 隙度 响应 方程 为 ：
① Ｂｏ Ｂａ） （ ｍ ＋ －Ｈａ） － ａ （ ｏ ｎｗ ＋Ｈａ ｎｍ １）
测 井 解 释 煤 层 和 煤 层 上 下 围岩 气 层 的分 辨 率 高 ，直 观 性 强 。但 是 ，测 井 解 释 煤 层 气 层 比较 困 难 ， 因 为煤 层 裂 隙和 基 质 孔 隙度 小 ，含 气 量 低 ， 降低 了测 井 对 煤 层 气 的分 辨 率 ，难 于 区分 煤 层 和 煤 层 气 层 。采 用 测 井 孔 隙度 重 叠 法 解 释 煤 层 、煤 层 气 层 和 围岩 气 层 ，应 用 实例 表 明 ，能 够 获 得 令 人 满意 的 效果 。
式 中 ： 中为 孔 隙度 ；Ｓ 为 自然 电位 测 井 值 ； Ｐ Ｌ Ｄ为深 侧 向测井 值 ；ＡＣ为 声波 测 井 值 ；Ｃ 为 Ｌ ＮＬ 中子测 井值 ；ＤＥ Ｎ为 密度 测井 值 。 该 方法 在 统 计 分 析 化 验 获 得 的孔 隙度 时 ， 必
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２煤 层 物 性 的测 井源自文库评 价 方 法
２１ 层孔 隙 度 ．煤 煤 层 具 有 双 重 孔 隙 结构 ， 即 基质 孔 隙 和 裂 缝 孔 隙 （ 理 ）。 因 此 进 行 煤层 气 孔 隙 度 的评 价 时 割 应 分 开对 煤 层 的基 质 孔 隙 的裂 缝 孔 隙 （ 理 ）进 割 行 评价 。 ２１１ 质孔 隙度 ．． 基 （ ）多 参数 多元 统计 法 １
（自然 电位 测 井 、 自然 伽 马测 井 和 井 径 测 井 ）、 饱 和 度 测 井 方 法 （ 侧 向一 微 球 形 聚 焦 电 阻率 测 双 井 和 双 感 应 一 八 侧 向测 井 ）和 孔 隙 度 测 井 方 法 （ 偿 密 度 测 井 、 中子 孔 隙度 测 井 、声 波 时差 测 补 井 和 微 电极 测 井 ） ；辅 助 测 井 系 列 包 括 地 层 倾 角 测 井 、 声 波 全 波 列 测 井 、井 下 电视 扫 描 测 井 、 自 然 伽 马 能 谱 测 井 、 声 波 变 密 度 测 井 及 脉 冲 回声 测 井 、 密度 测 井 、 中子 测 井 、声 波 测 井 、 中子 能 谱 测 井 和井 斜测 井 。
煤 层 渗 透 率 与 割 理 发 育 程 度 有 关 ， 随着 开启 割 理 数 量 的增 加 ，渗 透 率 也 会 增 大 。气 流 主 要 沿 分布 广 泛 的面 割理 流动 。
由测 井 资料 确 定 了煤 层 孔 隙 度 ，应 用 高 才 尼 方程 ，求取 煤层 渗透 率 ：
Ｋ ＝（ ／ ） ｌ ｘ０ （） ３
煤 层 的裂 缝 宽 度 与 煤 岩 杨 氏模 量 成 反 比， 而 杨 氏模 量可 以利用 全波 列测 井方 法 确定 。
２２煤 阶 的测井 评价 方 法 ．
式 中 ： ① 为 中子 孔 隙度 ；Ｈ Ｈｗ Ｈ 。 、Ｈ 分 别为 碳 、水 、灰 分 、骨架 的含 氢指 数 。
。
）
） ＋ （ ｝） １ （） １
式 中 ： 中。 密 度 孔 隙 度 ； Ｐ。 Ｐｗ Ｐ 为 、 、 、 ｐ 分别 为碳 、水 、灰分 、骨 架 的体积 密度 。
目前 ，评 价 煤 层 的 煤 阶 最 常 用 的 参 数 是 镜 煤 反 射 率 Ｒ。。按 照 煤 炭 系 统 制 定 的煤 阶 划 分 标 准 ， 各 煤 阶对 应 的 镜 煤 反 射 率 分 别 为 ：褐 煤 小 于 ０５ ． ％，长焰 煤 ０ ％～ ．５ ５ ０ ％，气 煤 ０ ５ ０９ ％。 ６ ． ％～ ．０ ６
对 于煤层 裂 缝渗 透 率 由下式 计算 ：
＝
（ １） ， ｌ。 ． ｘ ０①， 。 （ ） ｗ ／２￣ ｘ ０ ＝８ ３ １ ｗ ３ ４
式 中 ：Ｋｆ 煤 层裂 缝 渗 透 率 ， ｌＩ 中ｆ 裂 为 ａＴ ； 为 Ｉ 缝 孔 隙度 ，％；Ｗ为 煤层 裂缝 宽度 ，ｃ ｍ。
（ ）核磁 共振 测井 ２
区 的 实 际 分 析 资 料 ， 把 从 实 验 室 获得 的 煤 芯镜 煤 反射 率 与测 井 深 度 进 行 回 归 分 析 ，可 得 出 ：Ｒ。 与 深 度及 深 度 的对数 都 呈较好 的线性 相关 关系 ， 即
Ｒ。＝００ ０ ４ ９ ．０ １ ８ ｈ＋０１ ５ ５ ．８ ７ ５ （ ５）
２１ ．． 缝 （ 理 ）孔 隙度 ２裂 割
但 通 过 具 体 实 际计 算 发 现 ，采 用 对 数 线 性 关 系式 计 算 煤 镜 反射 率 更 符 合 实 际 ，对 数 线 性 关 系 式为：
Ｒ ｏ＝０３ ５ １ ｌ（） ．８ ６ ．６ １ ９ ｎｈ 一２２ ７ ７
（） ６
３煤 层 识 别 的 测 井 评 价 方 法
３１中子 一 密度 孔 隙度重 叠法 ．
目前 主 要 采 用 双 侧 向测 井 资料 计 算 裂 缝 孔 隙 度 ，其基 本 关系 式为 ：
中 ： ｆ 二
、／ １
一１Ｒ ／
（ ２）
其 中 ：ｍｆ一 Ｆｌ ｆ －ｇ ｇ ＝ｌ ／
式 中 ：Ｒ 为 浅 侧 向 电阻 率 ；Ｒ 为深 侧 向 电阻 率 ；Ｒ 为泥 浆 滤液 电阻 率 ；Ｒ 为 地层 水 电 阻率 ； ｗ ｍｆ 缝 孔 隙度 指数 ； ① 裂 缝孔 隙度 ；Ｆ 为裂 为地层
煤 层 的煤 阶 主 要 由埋 深 控 制 ， 这 里利 用 某 地
煤 层 的主 要 成 分 是碳 含 量 ， 水 含 量 极 少 ，优 质 煤 灰 分 含 量 也 不 多 。 因此 ， 中子 和 密 度 孔 隙 度 响应主 要取 决于煤层 碳含量。在 多数情况下，煤 层 中子孔 隙度 与密度 孔 隙度 接近 ，即 ① ①。 。 煤层 气层 的 中子和 密度 孔 隙度 响应 方程 为 ：
由 于 煤 的 各 向异 性 ，用 声 波 时 差 、 体 积 密 度 、 补 偿 中子 计 算 煤 层 孔 隙 度 比较 困难 ，核 磁 共 振 测 井 是 目前 确 定 煤 层 有 效 孔 隙 度 的 最 直 接 也 是 最 有 效 的 一种 方 法 ，其 重 要 参 数 Ｔ 截 至 值 可 以将 ２ 有 效 孔 隙 度 分 成 毛 细 管 束 缚 流 体 孔 隙 度 和 动 流 体 孔 隙度 ，经 反复 调试Ｔ 值 一般 确 定为 ３ ｍｓ ２ ３ 。
因子 。
２１ ．＿ ３煤层 渗 透率
众 所 周 知 ， 中 子 和 密 度 测 井 不 受 地 层 各 向异 性 的影 响 ，它 们 是 比较 理 想 的天 然 气 测 井 方 法 。 根 据 岩 石 体 积 模 型 ，煤 层 、煤 层 气 层 和 围岩 气 层 的物 质 平衡 方程 分别 表示 如 下 ：
５ 一 ■ 技术 交流 ０
一
２ 第 石１ 化 设备 ０１ 工 油年 和
１卷 ４
煤层气测井评价方法探讨
任福 强，罗霄，张震 ，单绍轩
（ 中原石 油勘 探局地球物理测井 公司 ， 河南 濮阳 ４ ７ ０ ） ５０ １
［ 摘 要］ 煤层 气是一种清洁的能源，煤层气的开发利用既能降低煤炭开采过程 中的瓦斯事故 ，具有安全 效应 ；又能有效减排 温 室气体 ，产生环保效应 ；综合 利用后还可产生较 大经 济效益 。测井评价煤层 气在煤层 气的评价 中 占有重要地位 ，本文对煤 层气测井评价 方法做 了详细介 绍，对煤层气测井技术的发展进行 了展望。
同 ， 因此 通 过 多 参 数 多元 统 计 法 建 立 孔 隙解 释 模
型 ，计 算煤 层孔 隙度 ：
ｃ Ｄ＝ａ ｂ Ｌ ＋ Ｓ ｄ Ｃ＋ Ｃ Ｌ＋ ＤＥ Ｌ ） ＋ Ｌ Ｄ ｃＰ＋ Ａ ｅＮ ｆ Ｎ １
图 １ 测井评价煤层气 的步骤
１ ． ２煤层 气 测井 方 法选 择 煤层 气 测 井 中使 用 的 测 井 系 列 基 本 上 与石 油 测 井 类 似 。 但 是 ， 由于 煤 储 层 的特 殊 性 ， 使 得 煤 储 层 的测 井 响 应 、煤 层 气 藏 的测 井 解 释 与 常 规 气 藏 不 同 。煤 层 气 的测 井 系 列 包 括 基 本 测 井 系 列 和 辅 助 测 井 系 列 ，基 本 测 井 系 列 包 括 岩 性 测 井 方 法
［ 关键词］煤层气；煤层测井；评价方法
煤 层 气 是 一 种 赋 存 于 煤 层 的 烃 类 气 体 ，俗 称 瓦 斯 ，其 主 要 成 分 为 甲烷 。它 是 储 存 在 煤 层 的微 孔 隙和 裂 隙 中 的 、基 本 上 未 运 移 出生 气 母 岩 的天 然 气 ，属 典 型 自生 白储 式 非 常 规 天 然 气 藏 。煤 层 气 主 要 以吸 附状 态 存 在 于煤 层 中 ，具 有 易 燃 易 爆 的特 征 ，其 热 值 与 天然 气 相 当 ，是 一 种 高 效 、洁 净 的气 体 能源 。
１ 层 气 测 井 评 价 方 法 煤
煤 层 储 集 具 有 双 重 孔 隙介 质 特 征 ， 由煤 的基 质微 孔和 割理 （ 缝 ）系 统组 成 ，因而 传统 的评 价 裂 常规 天然 气储 层 的方 法不适 合 评价煤 层 气储 层 。研 究煤层 气测井评 价技 术有着 十分重 要 的意 义 。