第一篇：碳酸鹽巖儲層裂縫測井識別與評價技術(shù)

碳酸鹽巖儲層裂縫測井識別與評價技術(shù)

研究內(nèi)容：

1、儲層測井響應(yīng)特征與四性關(guān)系研究

展開儲層常規(guī)測井及特殊測井響應(yīng)特征及關(guān)系研究，結(jié)合巖心、物性、測錄井、測試及生產(chǎn)等資料，明確四性關(guān)系；

2、儲層及儲層類型測井識別方法及實用解釋標(biāo)準(zhǔn)研究

建立儲層劃分及儲層類型判別標(biāo)準(zhǔn)，提供一套實用的解釋標(biāo)準(zhǔn)；

3、裂縫識別方法研究

4、流體判別技術(shù)研究

（1）常規(guī)測井識別法

（2）核磁、MDT等新方法識別

（3）結(jié)合錄井、測井、地質(zhì)、巖心等資料，確定各方法對流體性質(zhì)響應(yīng)靈敏的識別

指標(biāo)體系

（4）結(jié)合分層測試結(jié)果，建立油、氣、水、干層識別圖版

5、儲層有效性評價研究

（1）根據(jù)試油、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，評價儲層的有效性，確定有效儲層特征

（2）評價T油田流體分布規(guī)律及控制因素

6、儲層參數(shù)計算方法研究

分析研究巖心實驗結(jié)果，建立孔、滲、飽解釋模型，并提供油田的儲層參數(shù)

7、儲層快速評價方法及軟件編制

提供一套適合本區(qū)的實用測井解釋評價方法與處理軟件

8、T油田碳酸鹽巖儲層測井資料處理與跟蹤評價

實際處理資料150口，符合率達85%

9、儲層分類及分類標(biāo)準(zhǔn)的建立

結(jié)合生產(chǎn)動態(tài)資料，建立儲層分類標(biāo)準(zhǔn)

第二篇：煤層氣儲層測井評價_潘和平

煤層氣儲層測井評價

摘 要 煤層儲集具有雙重孔隙介質(zhì)特征,由煤的基質(zhì)微孔和割理(裂縫)系統(tǒng)組成,因而傳統(tǒng)的評價常規(guī)天然氣儲層的方法不能適合于評價煤層氣儲層,如何研究煤層氣測井評價技術(shù)有十分重要的意義。文章在大量文獻調(diào)研的基礎(chǔ)上,基于國內(nèi)外煤層氣測井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,綜合評述了測井評價煤層氣儲層領(lǐng)域的新進展,包括測井系列選擇、煤層劃分和巖性,煤質(zhì)參數(shù)計算、孔隙度、滲透率、飽和度、含氣量等煤層氣儲層參數(shù)計算,煤層力學(xué)參數(shù)和地應(yīng)力分析、煤層對比、沉積環(huán)境分析等等,重點論述了煤質(zhì)參數(shù)、煤層孔隙度、含氣量的計算方法理論,并分析了煤層氣儲層測井評價當(dāng)前面臨的技術(shù)問題、難題及今后努力的方向。

主題詞 煤成氣 煤分析 測井 參數(shù) 孔隙度 評價

煤層不僅是儲存甲烷的儲層,而且是生成甲烷的源巖。煤層的儲集具有雙重孔隙介質(zhì)特征,即由煤的基質(zhì)微孔和割理(裂縫)系統(tǒng)組成。煤層甲烷呈三種狀態(tài)存在于煤中,即以分子狀態(tài)吸附在基質(zhì)微孔的內(nèi)表面上;以游離氣體狀態(tài)存在于裂縫以及溶于煤層的地層水中。由于煤層儲集特征和甲烷的存儲狀態(tài),因而傳統(tǒng)的評價常規(guī)天然氣儲層的方法不能適合于評價煤〔〕層氣儲層3。

煤層氣測井技術(shù)被認(rèn)為是最具前途的一種手段,一旦用煤心數(shù)據(jù)標(biāo)定了測井記錄數(shù)據(jù),就可以使用測井?dāng)?shù)據(jù)估計煤層氣儲層的特性。測井解釋快速直觀、分辨率高、費用低廉等特點,可彌補取心、試井及煤心分析這些方面的不足,使測井技術(shù)不僅在勘探開發(fā)現(xiàn)場大有用武之地,因此,測井技術(shù)是煤層氣勘探開發(fā)中的重要手段,煤層氣測井評價技術(shù)的研究具有十分重

〔〕要的意義和非常廣闊的應(yīng)用前景4。

一、煤層氣儲層測井評價系列選擇

煤層氣儲層(煤層)與圍巖在巖性物性上的差別,是煤層氣測井響應(yīng)的物理基礎(chǔ),是選擇測井系列的前提。合理選擇測井系列對評價煤層氣及其儲層至關(guān)重要。目前評價煤層氣的常規(guī)測井方法包括自然電位、雙側(cè)向(或感應(yīng))、微電極、補償密度、自然伽馬、聲波時差、聲波全波

〔〕列、中子孔隙度以及井徑測井等。其應(yīng)用方法如表14,5。

二、煤層的劃分、巖性識別

煤層氣井的測井資料解釋,首先是識別煤層氣層,然后才是煤層氣層上儲層參數(shù)的計算,因此,同樣在煤田測井資料的解釋中,需標(biāo)定煤層(氣層),劃分巖性。煤層相對于圍巖,物理性質(zhì)差異明顯,它具有密度低(密度孔隙度高)、聲波時差大(聲波孔隙度高)、含氫量高(中子孔隙度高)、自然伽馬低、自然電位有異常(由氧化還原作用產(chǎn)生的自然電位)、電阻率高(注:煙煤、〔〕褐煤電阻率高;無煙煤的電阻率低)等特點6,7。

通常可以采用人工解釋的方法劃分煤層、巖性識別、或采用模式識別方法自動劃分煤層、識別巖性。利用以上所述特點,以及相應(yīng)的測井曲線組合用于劃分煤層以及確定煤層厚度、〔〕位置,巖性識別等,一般都能得到較為滿意的結(jié)果8,9。

三、煤質(zhì)參數(shù)計算

〔〕〔〕煤層煤質(zhì)參數(shù)通常可由煤樣實驗室分析、測井體積模型法10以及概率模型法11,12來確定。測井體積模型法利用孔隙度測井(如密度、聲波等)建立響應(yīng)方程組,采用最優(yōu)化等方法〔〕來求解方程組13,14,所求煤質(zhì)參數(shù)可為煤層開采提供依據(jù)。但是,測井體積模型法所確定的〔〕煤質(zhì)參數(shù)不能直接與煤樣實驗室分析得出的工業(yè)分析指標(biāo)相對照11。而煤樣實驗室分析要

〔〕花費大量的人力、資金和時間10。如果以測井體積模型法為基礎(chǔ),結(jié)合概率模型法,配合一定量的煤樣實驗室分析資料來建立確定煤質(zhì)參數(shù)的解釋模型,則這3種確定煤質(zhì)參數(shù)的方法之間可以優(yōu)勢互補。

煤的組成成分比較復(fù)雜,但若忽略煤中相對體積含量小于1 %的成分,則可以近似地把煤看成由純煤(主要包含有固定碳和揮發(fā)分)、濕灰分(主要包含不可燃燒的固體礦物和這些礦物在燃燒過程中釋放出來的揮發(fā)分)和水分3部分組成。測井體積模型法正是依據(jù)這種煤的組成成分建立等效體積模型和相應(yīng)的測井響應(yīng)方程組,并通過求解方程組得到純煤、灰分和水分的相對體積含量。顯然,測井體積模型法得到的煤質(zhì)參數(shù)與煤樣實驗室分析得到的煤質(zhì)參數(shù)(包括固定碳、灰分、揮發(fā)分以及水分)不能簡單等同。就灰分而言,測井體積模型法中所指的是煤在原生狀態(tài)下一些不可燃燒的部分,而在煤樣實驗室分析法中所指的是煤樣經(jīng)過燃燒后得到的殘渣,二者在成分、數(shù)值上均不一樣。雖然測井體積模型法確定的煤質(zhì)參數(shù)與煤樣實驗室分析得到的煤質(zhì)參數(shù)之間不能直接對照,但二者之間往往具有區(qū)域性的規(guī)律。為了便于兩者之間的直接對照,設(shè)煤的組成成分由固定碳、灰分、揮發(fā)分和水分4部分組成,依據(jù)該

〔〕模型可以容易地寫出密度、聲波、自然伽馬響應(yīng)方程式和物質(zhì)平衡方程式15,利用該思路,建立華北地區(qū)評價煤質(zhì)參數(shù)的解釋模型,并對華北7口井煤層井段進行了解釋,實例解釋結(jié)果表明:模型估算的碳分含量與煤樣實驗室分析的碳分含量之間的誤差非常小,其相對誤差小于5%;估算的灰分含量與煤樣實驗室分析的灰分含量的一致性較好,尤其是當(dāng)灰分含量小于30%時,兩者之間的誤差非常小,經(jīng)過計算,其相對誤差小于10%。

四、裂縫孔隙度及裂縫滲透率

煤巖中既有在沉積成煤過程中形成的原生孔隙,又有成煤后受構(gòu)造破壞所形成的次生孔隙。其孔隙類型和連通程度變化很大,它們互相組合形成裂隙性多孔隙介質(zhì),為瓦斯的儲存和滲流提供了空間和通道。煤巖孔隙發(fā)育特征主要受煤的變質(zhì)程度、煤巖組分及成煤植物、后期構(gòu)造破壞程度等因素控制,其中,后期構(gòu)造破壞在煤層中形成大量割理和微裂隙,增大了煤

〔〕巖的孔隙性其孔隙發(fā)育以微裂隙為主16,17。

煤層的雙重孔隙中，裂縫孔隙度可采用深、淺側(cè)向測井曲線值計算，其計算方法如下〔3,18,19〕:

式中:RLLS、RLLD分別為淺側(cè)向、深側(cè)向電阻率;Rmf、Rw分別為泥漿濾液電阻率和地層水電阻率;mf為裂縫孔隙度指數(shù);為總孔隙度,方法求得;為裂縫孔隙度。；

為基質(zhì)孔隙度,可以采用孔隙度測井煤層裂縫由層面裂和層間裂縫組成,其公式為:

式中:

;CLLS、CLLD、Cm分別為淺側(cè)向、深側(cè)向、泥漿電導(dǎo)率,計算。所以裂縫滲透率(K)為

式中:A為比例因子。

五、煤層氣含量

煤層甲烷在煤儲層中的儲集及滲流與常規(guī)儲層中的天然氣大不相同,其影響因素多樣而復(fù)雜。影響煤層含氣量的主要因素是煤階、壓力(埋深)、煤層厚度、礦物質(zhì)含量、煤層滲透率等因素有關(guān)。煤層含氣量隨著煤階的增加而增加,在同樣溫度和壓力(深度)條件下,高煤階吸附甲烷能力明顯高于低煤階的吸附能力。煤層含氣量隨著隨礦物質(zhì)含量的增加而減小,如隨灰含量的增加而減小。煤層含氣量隨著煤層水分含量的增加而減小。煤層含氣量隨微孔地

〔〕質(zhì)與勘探隙和裂隙的增加而增加。20,21

煤層甲烷呈3種狀態(tài)存在于煤中,雖然煤層中的基質(zhì)孔隙的作用于常規(guī)雙重孔隙儲集層中的基質(zhì)孔隙的作用相同,但它們之間存在兩點區(qū)別。第一點區(qū)別是:儲貯在常規(guī)雙重孔隙儲集層基質(zhì)孔隙中的氣是自由氣;而煤層中的氣主要吸附在基質(zhì)孔隙的內(nèi)表面,是吸附氣。在初始狀態(tài)下,煤層孔隙中的自由氣的含氣飽和度小于10%。第二點區(qū)別是:由于煤層的基質(zhì)微孔

〔〕直徑很小(一般小于2 mm),所以煤層中的氣體主要通過基質(zhì)孔隙來擴散3。

在較多情況下,煤層埋藏的深度足夠大時,煤在煤化過程中甲烷才不致于流失。因此煤層氣含量在一定程度上取決于煤層的埋深。另外既然煤層甲烷吸附在基質(zhì)孔隙的表面,那么微孔隙的數(shù)量與甲烷的總量密切相關(guān),而微孔隙的數(shù)量與固定碳和灰分校正量又密切相關(guān)。據(jù)上所述,可利用煤質(zhì)分析和解吸測定等資料,建立方程式來評估煤層含氣量。

確定煤層含氣量的重要方法之一是基于氣體在固體表面吸附的特性,由Langmuir實驗定律。煤對甲烷的吸附能力與溫度和壓力有關(guān):當(dāng)溫度一定時,隨壓力升高吸附量增大,當(dāng)達到一定高的壓力時,煤的吸附能力達到飽和,再增加壓力,吸附量也不再增加。煤的上述吸附特征一〔〕般用方程描述,即22

式中:Q為一定壓力下,煤吸附氣體的量,m3/t;pp表示壓力,MPa;VL表示Langmuir體積,m3/t;pL表示Langmuir壓力,MPa。

〔〕另外,有一些作者利用非線性理論,預(yù)測煤層氣含氣量23~25。

六、其 他

1.彈性特性及地應(yīng)力分析

彈性形變通常用彈性模量、剪切模量、泊松比及巖石的抗壓、抗張、抗剪強度等參數(shù)來描述,它們反映了巖石承受各種壓力的特性。利用聲波全波列測井得到的縱橫波時差和地層

〔18,19〕。

估算裂縫空間由公式

: 體積密度可以估算彈性模量、剪切模量、泊松比等模量。根據(jù)地應(yīng)力分布規(guī)律和對影響它的諸多因素的分析,利用測井等資料建立地應(yīng)力計算的半經(jīng)驗公式模型,確定模式中的各參數(shù),計算地層的應(yīng)力數(shù)據(jù),得到沿深度連續(xù)分布的地應(yīng)力剖面,再用實測或其它方法確定的數(shù)據(jù)檢〔〕驗、校正應(yīng)力計算結(jié)果26。

對煤層氣儲層評價來說,彈性參數(shù)計算和地應(yīng)分析有廣泛的應(yīng)用〔26~28〕,如煤層氣儲層選區(qū)評價(煤層氣儲層的原地應(yīng)力比較大,阻礙了裂隙的發(fā)育以及割理和裂隙之間的連通,降低了儲層的滲透性,影響排水采氣效果。我國鄂爾多斯盆地東緣河?xùn)|地區(qū)原地應(yīng)力比較低,儲層滲透性比較好,而滇東黔西地區(qū)原地應(yīng)力比較高,導(dǎo)致儲層滲透性比較低。)、煤層頂、底板的穩(wěn)定性分析;井壁穩(wěn)定性分析;地應(yīng)力與滲透率的關(guān)系分析;確定最大與最小應(yīng)力方向,即確定地區(qū)應(yīng)力場方向等。

〔〕2.地層對比7,29

煤田測井最早的應(yīng)用是進行地層的劃分和對比,即劃分煤層(識別煤層、確定煤層的深度、厚度)、巖性劃分、煤層及其他地層在橫向的分布規(guī)律。當(dāng)今測井在地層對比中仍占重要的地位。測井曲線進行井間地層對比是依據(jù)巖性標(biāo)志層的測井響應(yīng)特征和同層段曲線的相似性。測井曲線進行井間地層對比的優(yōu)點在于它能提供各種標(biāo)志層的準(zhǔn)確深度和全井段連續(xù)的測井記錄。通過測井曲線進行井間地層對比的分析和推斷,可指導(dǎo)正確的地質(zhì)的制圖,可以了解煤層及其他地層的產(chǎn)狀、構(gòu)造、層加厚、變薄以及在橫向的分布規(guī)律等,這對了解煤層及煤層氣的空間分布規(guī)律,對煤層及煤層氣的勘探和開發(fā)的規(guī)劃提供具有重要的參考價值的資料。

〔〕3.沉積環(huán)境分析30

在鑒定沉積環(huán)境中,巖石的粒度、分選性、泥質(zhì)含量、垂向沉積序列、砂體的形態(tài)及分布等,都是重要的成因標(biāo)志。自然伽馬、自然電位、電阻率等測井曲線可以反映巖石的粒度、分選性、泥質(zhì)含量、垂向沉積序列,通過地層對比還能了解砂體的形態(tài)及分布等。例如,巖石的自然伽馬強度低、自然電位幅值大時,巖石的粒度大、分選性好、泥質(zhì)含量小,因此,利用測井等資料可以有效地查明上述成因標(biāo)志在縱向和橫向上的變化,從而為鑒定沉積環(huán)境提供有價值的資料。通過煤盆地沉積環(huán)境分析可以了解該盆地各種沉積相、亞相;了解地層和煤層的縱向和橫向上的變化;預(yù)測成煤的有利部位等。

七、結(jié)束語

基于我國的研究現(xiàn)狀和目前煤層氣勘探開發(fā)對測井技術(shù)的新需求,煤層氣儲層測井評價仍存在如下技術(shù)問題、難點。

(1)利用測井方法直接計算煤儲層含氣量仍是難點,雖然國內(nèi)外學(xué)者已研究出一些估算煤儲層含氣量的模型,但這些模型有的存在地區(qū)限制,有的不能直接計算儲層含氣量。

(2)煤層的儲層具有雙重孔隙介質(zhì)特征,孔隙系統(tǒng)復(fù)雜,孔隙度計算難度大,雖然,目前可采用前人估算煤儲層孔隙度的公式來計算,但存在較大誤差。

(3)煤層煤質(zhì)參數(shù)通常可由測井體積模型法以及概率模型法來確定。但前者誤差大,且所確定的煤質(zhì)參數(shù)不能直接與煤樣實驗室分析得出的工業(yè)分析指標(biāo)相對照;后者存在地區(qū)限制。

(4)低壓、低滲、裂縫型煤層氣儲層的滲透率計算難度大。

(5)需研制或引進新的、先進的測井方法,并針對性地加強其應(yīng)用研究。(6)加強井中地球物理工作和理論研究(如井間電阻率、井間聲波等)。

(7)利用煤層氣儲層測井評價最新研究成果,加強新的煤層氣儲層測井處理解釋與評價軟件系統(tǒng)的研制開發(fā)。參 考 文 獻 趙賢正,李景明,李東旭等.中國天然氣資源潛力及供需 趨勢.天然氣工業(yè),2004;24(3):1~4 2 劉洪林,張建博,王紅巖.中國煤層氣形成的地質(zhì)條件.天 然氣工業(yè),2004;24(2):5~7 3 潘和平等.測井資料確定煤層孔隙度.應(yīng)用地球物理學(xué)進 展,1996 4 王敦則,蔚遠江,覃世銀.煤層氣地球物理測井技術(shù)發(fā)展 綜述.石油物探,2003;42(1):127~131 5 譚廷棟.測井解釋煤層氣藏.天然氣工業(yè),1999;19(4):30 ~33 6 周明磊,蘇現(xiàn)衛(wèi),張景考等.梁山煤田戴廟井田3煤層測 井曲線特征分析.山東煤炭科技,2004;(1):38~39 7 丁寶國.利用測井曲線進行煤層對比.煤炭技術(shù),2003;22(3)8 潘和平,黃智輝.利用模糊模式識別煤成氣層.地球科 學(xué))))中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,1993;18(1):84~94 9 潘和平,黃智輝.測井資料解釋煤成氣層方法研究.現(xiàn)代 地質(zhì),1994;8(1):119~125 10 黃智輝,陳曜岑.煤田地球物理測井.湖北武漢:中國地 質(zhì)大學(xué)出版社,1986:62~174 11 劉家瑾,陸國純.煤田測井資料數(shù)字處理.北京:煤炭工 業(yè)出版社,1991:40~51,122~126 12 潘和平,劉國強.應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測煤質(zhì)參數(shù)及含氣 量.地球科學(xué))))中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,1997;22(2)13 潘和平,黃智輝.最優(yōu)化變尺度法分析巖性和煤質(zhì).物探 與化探,1991;(3):168~175 14 黃智輝,潘和平.最優(yōu)化技術(shù)在測井?dāng)?shù)字處理中的應(yīng)用.見:勘探地球物理勘查地球化學(xué)文集.北京:地質(zhì)出版 社,1990:82~92 15 潘和平,黃智輝.煤層煤質(zhì)參數(shù)測井解釋模型.現(xiàn)代地 質(zhì),1998;12(3):447~451 16 張井,韓寶平,唐家祥等.煤及煤層頂?shù)装宓目紫督Y(jié)構(gòu)特 征.煤田地質(zhì)與勘探,1998;26(2):28~31 17 周家堯,關(guān)德師.煤儲集層特征.天然氣工業(yè),1995;15(5):6~10 18 李銘,楚澤涵,盧穎忠.煤層氣測井評價.特種油氣藏, 2000;7(1):4~10 19 柳孟文,李能根,趙文光等.煤層氣綜合評價技術(shù)初探.測井技術(shù),1999;23(2):99~102 20 婁劍青.影響煤層氣井產(chǎn)量的因素分析.天然氣工業(yè), 2004;24(4):62~64 21 全裕科.影響煤層含氣量若干因素初探.天然氣工業(yè), 1995;15(5):1~5 22 Ahmed Uet al.An advanced and intergrated approach to coal formation evaluation.SPE 22736,1991 23 侯俊勝,王穎.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法在煤層氣測井資料解釋中 的應(yīng)用.地質(zhì)與勘探,1999;35(3):41~45 24 潘和平,黃智輝.煤層含氣量測井解釋方法探討.煤田地 質(zhì)與勘探,1998;26(2):58~60 25 吳東平,岳曉燕,吳春萍.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤層氣測井評 價中的應(yīng)用.斷塊油氣田,2000;7(5):47~50 26 張筠,林紹文,葛祥.測井在洛帶氣田地層彈性特征及應(yīng) 力場分析中的應(yīng)用.天然氣工業(yè),2002;22(5):42~45 27 劉貽軍,婁建青.中國煤層氣儲層特征及開發(fā)技術(shù)探討.天然氣工業(yè),2004;24(1):68~71 28 楊寬.用測井資料評價煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性.煤田地質(zhì)與 勘探,1998;26(1):58~61 29 蘇時才,王海清.利用測井曲線進行煤層對比及聚煤規(guī) 律研究.煤田地質(zhì)與勘探,1995;23(6):55~58 30 黃智輝.地球物理測井資料在分析沉積環(huán)境中的應(yīng)用.