题目煤层气的测井评 制作人：刘博彪成杰朱博文崔莎莎 周道琛万程贾凡解冲雷
前言 (1) 0.1研究目的及意义 (1) 0.2煤层气测井的研究现状 (2) 第一章煤层气及储层的基本特征 (4) 1.1 煤层气的储层特征 (4) 1. 2煤层气的赋存状态 (5) 第二章煤层气的测井解释 (6) 2.1 煤储层的测井响应 (6) 2.1.1煤层气的电性特性 (6) 2.2.2 煤层气的测井相应特征 (6) 2.2储层参数的测井评价方法 (7) 2.2.1煤层的深度和厚度 (7) 2.2.2煤的工业分析参数 (8) 2.2.3煤层含气量 (8) 2.2.4渗透率和裂缝孔隙率 (8) 2.2.5岩石力学性质 (8) 2.3 实例分析 (9) 2.3.1 煤层与围岩的识别 (9) 2.3.2 煤的工业分析 (9) 2.3.3 含气量 (12) 2.3.4 渗透性的测井评价 (14) 2.3.5 资料的处理 (15) 第三章结论及建议 (17) 3.1 本文得出的结论 (17) 3.2 煤层气测井技术存在的煤层问题与建议 (17) 参考文献 (18)
前言 0.1研究目的及意义 煤层气俗称煤层甲烷或煤层瓦斯，是有机质在煤化作用过程中生成的、主要以吸附 状态赋存于煤层及其围岩中的可燃气体，其主要成分是甲烷，其次为二氧化碳、氮气等。煤层气是一种自生自储式的天然气资源，与石油及常规天然气藏有所区别，故称为非常 规天然气。 在过去的几十年里，作为一种新型绿色能源，煤层气资源受到世界各国的重视，许 多国家相继加大了对煤层气资源的勘探开发力度。美国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯及 英国等国家是较早的将煤层气作为天然气能源进行开发和利用的国家。其中，美国是世 界上开采煤层气最早、煤层气商业性开发最为成功、也是产量最高的国家。 我国煤层气资源丰富，分布广泛，图1-1为我国主要含气区煤层气资源分布情况。 但是，由于我国煤层气勘探开发尚处于起步阶段，煤层气勘探程度普遍偏低。煤岩的组 成组分较为复杂，且各组分含量变化较大，被认为是最复杂的岩石，加之其基质孔隙- 裂缝的双重孔隙系统，共同导致煤层具有很强的非均质性，这给测井解释带来了更大的 多解性和不确定性。 测井方法被广泛应用于煤层气勘探开发过程，主要用于划分煤体宏观结构层深度、厚度及夹研层等)，进行煤质分析，确定煤体的物理参数(孔隙度、渗透率、地层孔隙压力及温度等)，以及结合室内煤心分析化验资料计算煤层含气量等。目前，我国煤层气测井评价水平整体较低，加强对煤层气储层测井评价的基础研究工作，提高煤层气储层测井解释精度，对我国煤层气资源的开发和利用具有重要意义
煤层气地球物理测井技术的思考 发表时间：2018-08-06T10:35:55.557Z 来源：《科技中国》2018年3期作者：唐万亨 [导读] 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。煤层气作为煤田伴生的一种非传统能源，因其的环保性，越来越受到广泛重视，本文就煤层气勘探开采过程中需要用到的测井技术浅谈下想法。 关键词：煤层气；测井技术；勘探开采 煤层气，指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，俗称“瓦斯”，瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m3，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。瓦斯是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，其主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。如遇明火，即可燃烧，发生“瓦斯”爆炸，直接威胁着矿工的生命安全。因此，矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工们察觉到这种情景后，可立即撤出矿井，避免伤亡事故的发生。瓦斯爆炸一直是煤矿安全生产的一个重大隐患。近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。 作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。下面就煤层气的勘探开采对于测井工作所需要解决的的技术需求，浅谈下想法。 一、勘探过程中的测井 众所周知，气体能够长期保存在地下，有其必要的条件，因而应该从其赋存条件选择合适的测井方法。煤层气作为一种气体，评价其储量，必须有含气量、饱和度、孔隙度、渗透率（绝对渗透率和相对渗透率）、储层压力等。常规的煤田地质测井参数双侧向（DLL）、自然伽玛（GR）、自然电位（SP）、补偿密度（DEN）、补偿声波（AC）、井温（TEMP）、顶角（DEV）、方位角（AZIM）、双井径（CAL）等曲线。这些曲线显然不能满足对煤层气的评价，应引入新的测井参数，对煤层及所赋存的煤层气进行综合评价。补偿中子（CNL）测井，是在贴井壁的滑板上安装同位素中子源和远、近两个热中子探测器，用远、近探测器计数率比值来测量地层含氢指数的一种测井方法。目前广泛使用补偿中子来进行孔隙度测井。利用孔隙度和其它参数结合可以推算出渗透率、饱和度等相关评价参数。这些参数可以有效的对煤层气钻孔中煤层气的储量进行评价。 二、完井开采过程中的测井 固井阶段 煤层气开采井在裸眼井完工后，为了保证抽取生产，需要进行固井完井工艺。在此过程中，需要对固井完井质量进行检查，需要引入水泥胶结测井（CBL）和声波变密度测井（VDL）。两种方法的原理是通过声波幅度进行测井。水泥胶结测井（CBL）可以判断固井水泥环和套管的胶结程度，再引入声波变密度测井（VDL）可以评价水泥环和地层、套管的胶结程度。这些基本上可以解决固井质量评价。基于这两种原理的基础上，最新发展起来了水泥评价测井（CET）和脉冲回声测井（PET）,可以更好的不受外界微小环境及自身所处环境状态的影响，更好的完成水泥胶结评价。 射孔阶段 射孔是采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔让井下地层内流体进入孔眼的作业活动。煤层气裸眼井固井完成后，需要进行目的层射孔。参考中国石油天然气集团对旗下的五大钻探工程公司（大庆、川庆、西部、渤海、长城）的测井分公司及中国石油天然气集团测井公司的分工，射孔属于测井公司业务的一部分。目前世界各国的射孔技术按输送方式可以分为两类：一是电缆输送射孔；二是油管输送射孔。按其穿孔作用原理可分为子弹射孔技术、聚能式射孔技术、水力喷射射孔技术、机械割缝式射孔技术、复合射孔技术等。煤层气抽采井在固井完成之后，要投入生产阶段，必须要进行目的层的射孔作业，因此射孔作业，也是煤层气测井需要关注的一个方面。 三、结语 煤层气测井是指根据煤层气储层(煤层) 与围岩在岩性物性上的差别，利用自然电位、双侧向（或感应）、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波列、中子孔隙度以及井径测井等对其进行测井，煤层不仅是储存甲烷的储层，而且是生成甲烷的源岩。煤层的物理结构是一个双重孔隙，即煤层中有由基质孔隙和裂缝孔隙的孔隙系统，其裂缝孔隙又由主割理(面割理)和次级割理(端割理)组成。煤层甲烷呈三种状态存在于煤中，即以分子状态吸附在基质孔隙的内表面上；以游离气体状态存在于孔隙和裂缝；或溶于煤层的地层水中。由于煤层的物理结构以及煤层气(甲烷)的存储、运移等方面区别于常规天然气，因而传统的常规天然气储层的评价方法不适合于评价煤层气层。综上所述，煤层气测井对于我们传统煤田地质勘探系统的测井工作，面临诸多的新技术、问题和挑战，但是也有我们自身的优势。我们对
测井方法的主要分类 1. 电法测井，又分自然电位测井、普通电阻率测井、侧向（聚焦电阻率）测井、感应测井、介电测井、电磁波测井、地层微电阻率扫描测井、阵列感应测井、方位侧向测井、地层倾角测井、过套管电阻率测井等（频率：从直流0~1.1GHZ）。 2. 声波测井，又分声速测井、声幅测井、长源距声波全波列测井、水泥胶结评价测井、偶极（多极子）声波测井、反射式声波井壁成像测井、井下声波电视、噪声测井等（频率由高向低发展，20KHZ~1.5KHZ）。 3. 核测井，种类繁多，主要分三大类：伽马测井、中子测井和核磁共振测井，伽马测井具体如下：自然伽马测井、自然伽马能谱测井、密度测井、岩性密度测井、同位素示踪测井等。 中子测井具体包括：超热中子测井、热中子测井、中子寿命测井、中子伽马测井、C/O比测井、PND-S测井、中子活化测井等。 发展趋势：中子源-记录伽马谱类（非弹性散射、俘获伽马、活化伽马等不同时间测量）。 4. 生产测井，主要分为三大类：生产动态测井、工程测井、产层评价测井。 1
生产动态测井方法主要有：流量计、流体密度计、持水率计、温度计、压力计、井下终身监测器等。 工程测井方法主要有：声幅、变密度测井仪、水泥胶结评价测井仪、磁定位测井仪、多臂微井径仪、井下超声电视、温度计、放射性示踪等。 产层评价方法测井：硼中子寿命、C/O比测井、脉冲中子能谱（PNDS）、过套管电阻率、地层测试器、其它常规测井方法组合等。 5. 随钻测井，大部分实现原理与常规电缆测井相同，实现方式上有许多特殊性。 2
测井方法主要特征总结归类表 3
4
5
第33卷 第1期 2009年2月 测 井 技 术 WELL LO GGIN G TECHNOLO GY Vol.33 No.1Feb 2009 基金项目:国家科技大专项大型油气田及煤层气开发课题煤层气地球物理测井技术研究(2008ZX50352002)作者简介:张松扬,男,1963年生,博士,高级工程师,现为煤层气地球物理测井技术研究课题组组长。 文章编号:100421338(2009)0120009207 煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势 张松扬 (中国石化石油勘探开发研究院,北京100083) 摘要:在煤层气勘探开发中,地球物理测井是识别煤层、分析煤层特性、评价煤层气储层的重要手段。煤层气储层具有非均质性和各向异性较强、孔隙结构复杂的特点,常规油气勘探中测井解释评价的基本模型在煤层气解释中不能直接套用,必须建立适合煤层气测井的解释方法和模型,才能对煤层气做出正确评价。通过煤层气勘探开发测井技术应用调研,对煤层气测井采集技术、解释评价技术及面临的技术难题进行了阐述,指出当前煤层气勘探开发测井技术的发展趋势。认为我国未来煤层气测井技术的发展将向成像测井技术的应用、煤心刻度测井技术的应用,井中和井间地球物理技术的结合等方向发展。关键词:测井技术;煤层气;解释评价;发展趋势中图分类号:P631.81 文献标识码:A Actualities and Progresses of Coalbed Methane G eophysical Logging T echnologies ZHAN G Song 2yang (Petroleum Exploration and Production Research Institute ,SINOPEC ,Beijing 100083,China ) Abstract :The geop hysical logging technologies are important means to identify coal bed ,analyze coal bed t rait and evaluate t he coalbed met hane reservoir in t he process of coalbed met hane explo 2ration and develop ment.The conventional log interp retation and evaluation models for oil explo 2ration can not be directly used in coalbed met hane evaluation ,because t he coalbed met hane reser 2voir is different from t he oil reservoir in t he following aspect s.It has higher heterogeneity ,higher anisot ropy ,and more complex porosity.The interpretation met hod and model suitable to t he coalbed met hane logging should be established to correctly evaluate t he coalbed met hane reser 2voir.After st udying t he coalbed met hane exploration and develop ment technologies in recent years ,expounded are data acquisition technology ,data interp retation technology in coalbed met h 2ane logs ,t he technology challenges we face and coalbed gas develop ment t rend.It is believed t hat t he coalbed met hane log technology in China should make p rogress by applying imaging logging ,coal core calibration logging ,and combined in 2well and between 2well seismic technologies.K ey w ords :logging technology ,coalbed met hane ,interp retation &evaluation ,develop ment t rend 0 引 言 地球物理测井是煤层气勘探开发配套工艺技术之一,可以提供高精度的煤层气储层测井地质信息。开展煤层气地球物理测井评价技术的研究具有重要意义和广阔应用前景[1210]。近年来,我国煤层气地球物理测井技术研究已取得长足发展[11220]。原地质 矿产部华北石油地质局数字测井站自1991年率先开始在安徽淮南、河南安阳、山西柳林等地区开展了地球物理测井在煤层气储层评价中的应用研究,取得了定性识别煤层特性等方面的一些进展[5,11212]。中国石油集团测井有限公司自1997年开始,先后在山西大城、晋城、吴堡、大宁-吉县和安徽淮北地区对煤系地层应用测井新技术开展相应的煤层气储层
中国测井技术的发展方向分析 我国经济的稳定发展，离不开对石油资源的有效应用，为了保证石油资源的综合利用效率的提升，要针对石油勘探过程中的问题展开分析，实现其测井技术方案的有效更新，无论是哪种感应模式都要保障其实际应用性，实现对成像测井仪的有效应用，比如其新型的过套管井测井仪器的应用，实现其电阻率环节、相关监测环节的优化，以满足油藏动态的变化需要。 标签：新技术应用；成像管理；地层测试环节；过套管 1 关于测井应用环节分析 1.1 为了促进我国石油资源的有效应用，要保证其石油勘探环节、应用开发环节的有效协调，实现其相关油、气层的有效控制，保证其油田应用体系的健全，以有效解决实际过程中的地质应用问题。随着科学技术的发展，测井技术模式不断得到更新，该测井模式起源于国外，其实现了对高分辨率阵列感应测井模式的有效应用。该模式的正常运行，需要保障其各个子阵列的有效应用，实现其接收器环节的正常使用。保障其线圈间距的有效控制。实现工作过程中的频率环节、探测深度环节等的协调。感应测量模式是该系统应用过程中的一个重要环节。为了促进现实问题的解决，也要进行相关因素的采集，比如探头温度的采集、泥浆电阻率的有效采集等。通过对电阻率成像测井模式的有效应用，实现其相关环节的优化。把由岩性、物性变化以及裂缝、孔洞、层理等引起的电阻率的变化转化为伪色度，直观看到地层的岩性及几何界面的变化，识别岩性、孔洞、裂缝等。 通过对三分量感应测井模式的有效应用，保障其各个地层测井模式的应用。这需要应用一系列的技术，比如声波测井技术环节的应用，实现声波测量模式的优化，针对其储层应用及其井眼模式的应用，促进其应力裂缝位置、孔隙压力环节及其岩性的有效分析。声成像测井模式需要应用到一系列的换能器，也要积极实现与计算机的有效配合，保证其相关信号的有效接收，促进其信号的数字化模式的发展，促进其相关图像处理环节的优化。核磁测井模式也是一种重要的应用模式，通过对核磁共振模式的应用，促进对电子波的有效应用，以满足现实工作的需要。处于热平衡的自旋系统，在外磁场的作用下磁化矢量偏离静磁场方向，外磁场作用完后，磁化矢量试图从非平衡状态恢复到平衡状态，恢复到平衡态的过程叫做驰豫。核磁共振NMR信号的驰豫时间与氢核所处的周围环境密切相关，水的纵向恢复时间比烃快得多。根据核磁共振特性间的差异指示含氢密度的高低来识别油层。共振测井仪主要有哈里伯顿和阿特拉斯采用NUMAR专利技术推出的MRIL、斯伦贝谢的CMR及俄罗斯的大地磁场型MK923。 1.2 通过对随钻测井技术方案的有效应用，可以满足井眼周围环境应力状态的有效分析，实现其地质导向环节的优化，保障其地层评价体系的健全。在随钻测井应用过程中，要促进相关数据传输环节的优化，比如电磁传输速度、光纤遥测环节等的协调，促进其数据传输体系的健全，在此过程中，由于泥浆脉冲传输模式的自身性质，泥浆循环是不必要的环节，需要引起相关应用人员的重视。过
因其具有改善能源结构，缓解能源压力，保障煤矿安全生产，保护环境等优点，近年来，煤层气开发利用成为能源勘探的一个亮点。为进一步加大煤层气抽采利用力度，强化煤矿瓦斯治理，减轻煤矿瓦斯灾害，国务院办公厅于2006年6月发布了《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》。在煤炭资源勘探日趋减少的情况下，煤层气勘探给煤炭地质勘探带来了一个新的发展机遇。 1煤层气测井现状 ①早先国内各大石油勘探局（公司）凭着技术、 仪器设备的优势和固井、射孔、压裂方面的能力，率先进入煤层气测井市场，测井项目、测井参数、报告格式均按照石油测井模式进行。现行的唯一一个煤层气测井规程--《煤层气测井作业规程》（中联煤层气有限责任公司企业标准Q/CUCBM 0401-2002）基本照搬了石油测井的标准。测井仪器系统有CSU- D 、SKD-3000、SKH-2000、SKN-3000等等。 ②随着煤层气测井市场的不断扩大，许多煤田 勘探测井队伍进入煤层气测井市场，测井仪器设备主要有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所的PSJ-2型数字测井仪系统。 2煤层气测井仪器对比分析 ①石油测井仪器设备具有组合化程度高、可测 参数多等优点，如感应测井、地层产状测井、微球聚焦等仪器。但仪器体积大、笨重，施工成本高，采样间隔大，解释精度低。 ②美国蒙特系列Ⅲ数字测井系统方法仪器多， 配备有中子、全波列、产状仪等，基本可以满足煤层气测井参数要求；渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型数字测井仪需要另外配备其它仪器厂的补偿中子、双侧向、全波列等测井探管；北京中地英捷物探仪器研究所基本可以配全煤层气测井仪器系统。这些煤田测井仪器设备均具有轻便灵活的特点，虽然组合化程度比石油测井仪器低，但对于煤层气钻孔只是 n ×100m 的孔深来说，效率并不低，而采样间隔密，解 释精度高，施工成本低，适用于煤层气测井。 3测井地质成果 煤层气测井的主要地质任务为： ①划分钻井岩性，进行岩性分析；②确定煤层的深度、厚度及其结构； ③进行煤质分析，计算目的煤层的固定碳、灰 分、水分及挥发份，计算目的煤层的含气量； ④进行含水性、渗透性分析； ⑤测量钻井的井斜角和方位角，计算钻孔歪斜 情况； ⑥测量井温，了解储层温度； ⑦检查固井质量，评价水泥环的胶结情况等。 对于钻井岩性的划分和煤层深度、厚度及其结构的确定，可以说是煤田测井仪器的强项，其较高的仪器分辨率可以划分煤层中10cm 左右的夹矸，井温、井斜测量也可以进行连续测量。在煤质分析、碳、灰、水及含气量计算中，其关键是选择计算参数。在一个地区实施煤层气测井，要尽量收集目的煤层的各项实验室指标，并将其与测井的各项参数进行对比，找出相关关系，以便使测井计算出的煤层各项指标更客观、更接近实际。 作者简介：赵保中（1956—），男，物探工程师，长期从事地球物理测 井、地质勘探等工作。 浅谈煤层气测井技术 赵保中，郑应阁，吴正元 （河南省煤田地质局二队，河南洛阳471023） 摘要：目前用于煤层气测井的主要设备有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所PSJ-2型数字测井仪系统。煤层气裸眼井常测的参数有自然伽马、长短源距人工伽马、自然电位、双侧向、双井径、声波、补偿中子、井温、井斜等，而固井质量检查测井则用自然伽马、声幅、声波变密度和磁定位等方法。受井径过大的影响，密度三侧向测井、声速和补偿中子测井会存在较大误差。另外《煤层气测井作业规程》是单一企业标准，其中有些规定在实际执行过程中存在诸多问题，需在实践中进行修正。关键词：测井仪器；测井方法；固井；测井规范；煤层气中图分类号：P631.8 文献标识码：A 文章编号：１674－1803（２００8）12－００32－０2 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vol．20No．12Dec ．２００8 第20卷12期２００8年12月
中国测井技术的发展方向 测井新技术 国外裸眼井测井、随钻测井、油藏评价、在水平井、斜井、高产液井产出剖面测井技术方面发展迅速，仪器的耐温、耐压指标较高，可靠性高，技术的系列化、组合化、标准化和配套化水平较高。流体成像测井和传感器阵列设计是产出剖面测井新技术发展的主要趋势，永久监测技术是油田动态监测技术的非常重要的发展方向。在“十一五”863计划“先进测井技术与设备”重点项目实施方案论证会上，专家组一致认为“先进测井技术与设备”重点项目应瞄准世界测井技术发展方向研发的先进测井技术与装备，为解决我国复杂岩性、复杂储集空间的油气藏地质评价难题和油田中后期剩余油分析与油藏动态监测、油井技术状况监测提供先进有效的测量手段，满足我国石油天然气生产的需要和参与国际竞争的需求。 1 测井技术的发展趋势 井下集成化、系列化、组合测井仪器的研发成为测井技术发展的一大趋势。日本的Tohoku大学开发利用井眼雷达的直接耦合进行电磁波测井，新仪器可以获得雷达图像、电导率和相对介电常数。仪器的分辨率为1m，理想情况下探测深度为10m。Proneta开发了可以透过原油对目标进行高分辨率光成像的成像技术，已经申请并获得了专利。目前电缆测井占主要地位，随钻测井发展比较迅速，由于数据传输等技术不足，在相当一段时间内还是以电缆测井为主，套管钻井测井是未来测井发展的方向。套管钻井测井是在套管钻井技术诞生后出现的新的测井模式，用套管作为钻杆，井眼钻成功时，一口井的钻井和下套管同时完成。套管钻井测井有钻后测井模式或随钻测井模式。钻后测井模式是在完成套管钻井作业后，用电缆将测井仪器在套管内下到要测量的目的层段，进行测井；随钻测井模式是测井仪器安装在与最下面一根套管连接的底部钻具组合内，在套管钻井进行的过程中，在需要测井的层
第一讲测井曲线的识别及应用 钻井取芯、岩屑录井、地球物理测井是目前比较普及的三种认识了解地层的方法。钻井获取的岩芯资料直观、准确，但成本高、效率低。岩屑录井简便、及时，但干扰因素多，深度有误差，岩屑易失真。测井是一种间接的录井手段，它是应用地球物理方法，连续地测定岩石的物理参数，以不同的岩石存在着一定物性差别，在测井曲线上有不同的变化特征为基础，利用各种测井曲线显示的特征、变化规律来划分钻井地质剖面、认识研究储层的一种录井方法；具有经济实用、收获率高、易保存的优势，是目前我们认识地层的主要途径。 鄂尔多斯盆地常规测井系列分为综合测井和标准测井两种。 综合测井系列：重点反映目的层段钻井剖面的地层特征。测量井段由井底到直罗组底部，比例尺1：200。由感应、八侧向、四米电阻、微电极、声速、井径、自然电位、自然咖玛八种测井方法组成。探井、评价井为了提高储层物性解释精度，加测密度和补偿中子两条曲线。 标准测井系列：全面反映钻井剖面地层特征，测量井段由井底到井口（黄土层底部），比例尺1：500，多用于盆地宏观地质研究。过去标准测井系列较单一，仅有视电阻率、自然咖玛测井等两三条曲线。近几年完钻井的标准测井系列曲线较完善，只比综合测井系列少了微电极测井一项。 一、测井曲线的识别 微电极系测井、四米电阻测井、感应—八侧向测井、都是以测定岩石的电阻率为物理前提，但曲线的指向意义各异。微电极常用于判断砂岩渗透性和薄层划分。感应—八侧向测井用于判定砂岩的含油水层性能。四米电阻、声速、井径、自然电位、自然咖玛
用于砂泥岩性划分。它们各有特定含义，又互相印证，互为补充，所以，我们使用时必须综合考虑。 1、微电极测井 大家知道，油井完钻后由井眼向外围依次是：泥饼、冲洗带、侵入带、地层。泥饼是泥浆中的水分进入地层后，吸附、残留在砂岩壁上的泥浆颗粒物。冲洗带是紧靠井壁附近，地层中的流体几乎被钻井液全部赶走了的部分；其深入地层的范围一般约7—8 厘米。侵入带是钻井液与地层中流体的混合部分。 微电极测井是一种探测井壁周围泥饼和冲洗带电阻率的测井方法。由三个微电极系测得的微梯度和微电位两条曲线组成。微梯度探测范围（横向深度）4—5 厘米，显示的是泥饼的电阻值（泥饼的厚度一般在3—5 厘米之间，泥饼的电阻率通常为泥浆滤液电阻率的1—2 倍）；微电位探测深度8—10 厘米，显示的是冲洗带的电阻值。当地层为非渗透性的泥岩、页岩时井壁无泥饼和冲洗带，梯度电阻值等于或接近电位电阻值，曲线重合或叠置；当地层为渗透性的砂岩时，梯度电阻值小于电位电阻值，两条曲线分离，出现差异，差异越大说明砂岩渗透性能越好。所以，主要用来判断储层的渗透性能。 微电极系由于电极距短，反应灵敏，极板紧贴井壁受泥浆影响小对层界面反映清晰，划分2?5米薄层时使用较多，曲线的拐点处为小层界面。 2、感应测井 感应测井是利用电磁感应的原理来测量地层的导电性能。双感应—八侧向综合井下仪器，测量的是地层深、中、浅三个不同位置上的电阻率值。深感应探测深度约为中感应的二倍（距井筒四米左右），反映的是原始地层的电阻率。中感应反映的是距井筒1?2 米范围内地层的电阻率。八侧向反映的是井壁附近的电阻率。这种由近到远的三组合比
关于测井技术应用与发展探讨 随着石油勘探开发的需要，测井技术发展已愈来愈迅速，高分辨阵列感应、三分量感应和正交偶极声波等新型成像测井仪为研究地层各向异性提供了强有力的手段;新的测井仪器，如电阻率、新型脉冲中子类测井仪、电缆地层测试及永久监测等现代测井技术可以在井中确定地层参数，精细描述油藏动态变化;随钻测井系列也不断增加。通过介绍测井技术的测量原理和部分仪器结构，寻求我国测井技术的差距和不足，这对于我国当前的科研和生产具有指导和借鉴作用。 标签：测井技术地质测试 根据地质和地球物理条件，合理地选用综合测井方法，可以详细研究钻孔地质剖面、探测有用矿产、详细提供计算储量所必需的数据，如油层的有效厚度、孔隙度、含油气饱和度和渗透率等，以及研究钻孔技术情况等任务。此外，井中磁测、井中激发激化、井中无线电波透视和重力测井等方法还可以发现和研究钻孔附近的盲矿体。测井方法在石油、煤、金属与非金属矿产及水文地质、工程地质的钻孔中，都得到广泛的应用。特别在油气田、煤田及水文地质勘探工作中，已成为不可缺少的勘探方法之一[1]。应用测井方法可以减少钻井取心工作量，提高勘探速度，降低勘探成本。在油田有时把测井称为矿场地球物理勘探、油矿地球物理或地球物理测井。按照传统的观点，测井技术在油气勘探与开发中，仅仅对油气层做些储层储集性能和含油气性能（孔隙度、渗透率、含油气饱和度和油水的可动性）定量或半定量的评价工作，这已远远跟不上油气工业迅猛发展的需要。而当今测井工作中评价油气藏的理论、方法技术有了长足的发展，解决地质问题的领域也在逐步扩大。 1电阻率测井技术 电阻率成像测井把由岩性、物性变化以及裂缝、孔洞、层理等引起的电阻率的变化转化为伪色度，直观看到地层的岩性及几何界面的变化，识别岩性、孔洞、裂缝等。电阻率成像有FMI、AIT及ARI等。斯伦贝谢的FMI有四个臂，每个臂上有一个主极板和一个折页极板，主极板与折页极板阵列电极间的垂直距离为5.7in，8个极板上共有192个传感器，都是由直径为0.16in的金属纽扣外加0.24in的绝缘环组成，有利于信号聚焦，使得钮扣电极的分辨率达0.2in，测量时极板被推靠在井壁岩石上，小电极主要反映井壁附近地层的微电阻率。斯伦贝谢或阿特拉斯的AIT是基于DOLL几何因子的电磁感应原理，通过对单一发射线圈供三种不同频率交流使其在周围的介质中产生电磁场，用共用一个发射线圈的8对接收线圈检测感应电流，从而可以求出介质的电导率。ARI是斯伦贝谢基于侧向测井技术推出的，可以有效的进行薄层、裂缝、储层饱和度等地层评价。长庆近年来均采用四米电阻率测井系。主要用于定性划分岩石类型和判定砂岩的含油、含水性能。 2声波测井技术
测井原理与应用 测井技术：应用物理方法研究油气田钻井地质剖面和井的技术状况，寻找并监测油气层开发的一门应用技术。Well drilling 测井：矿场地球物理物探：地面地球物理 地层地球物理特性：1、电化学特性2、导电特性3、介电特性4、声学特性5、核特性6、磁特性7、热特性 特性随岩层的岩性、物性及所含流体特性的不同而变化。 测井方法：物理方法：1、电法测井2、声波测井3、核测井4、生产测井 测井用途： 一、评价油气层；（1）定性分析，划分渗透层、裂缝带，地层对比 地层对比：在横向上进行地层追踪的过程 （2）定量计算参数，储集层是具有一定的孔隙度和渗透率的地层（3）确定油气层的有效厚度（4）预测产能（5）研究构造和沉积环境 二、油藏描述；研究油气藏的生储盖条件，储量计算； 三、油气田开发的问题；（1）剩余油的确定及分布预测（2）开发井网调整措施研究（3）水淹层识别及水淹级别的判别 四、油气井工程中的问题；（1）地层压力，岩石强度，井壁稳定，固井质量（2）评价压裂酸化和封堵效果（3）注采井的流体动态监测（4）随钻实现了地质导向，消除了以往的盲目钻井（5）检查套管损伤 五、其他作用 电法测井：以研究岩石及其孔隙流体的导电性，介电特性及电化学特性为基础的一大类测井方法。 电化学特性：自然电位测井（SP） 介电特性：电磁波传播测井（EPT） 导电特性：双侧向电阻率测井（DLL）=聚焦测井、微球开聚焦电阻率测井（MSFL）、感应测井（DIL）、阵列感应式成像测井（AIT）、随钻电阻率测井（LWD）、套管电阻率测井（CHFR）、方位电阻率测井（ARI）、地层倾角测井（SHDT）、地层微电阻率扫描测井（FMS）井径曲线（CAL）钻头直径（BITS） 自然电位：井中自然电场产生的电位
测井技术作为认识和识别油气层的重要手段，是石油十大学科之一。现代测井是当代石油工业中技术含量最多的产业部门之一，测井学是测井学科的理论基础，发展测井的前沿技术必须要有测井学科作指导。 二十一世纪，测井技术要在石油与天然气工业的三个领域寻求发展和提供服务：开发测井技术、海洋测井技术和天然气测井技术。目前，测井技术已经取得了“三个突破、两个进展”，测井技术的三个突破是：成像测井技术、核磁测井技术、随钻测井技术。测井技术的两个进展是：组件式地层动态测试器技术、测井解释工作站技术。“三个突破、两个进展”代表了目前世界测井技术的发展方向。为了赶超世界先进水平，我国也要开展“三个突破、两个进展” 的研究。 一、对测井技术的需求 目前我国油气资源发展对测井关键技术的需求主要有如下三个方面：复杂地质条件的需求、油气开采的需求、工程上的需求。 1)复杂地质条件的需求我国石油储量近90%来自陆相沉积为主的砂岩油藏，天然气储量大部分来自非砂岩气藏，地质条件十分复杂。油田总体规模小，储层条件差，类型多，岩性复杂，储层非均质性严重，物性变化大，薄层、薄互层及低孔低渗储层普遍存在。这些迫切需要深探测、高分辩率的测井仪器和方法，开发有针对性、适应性强的配套测井技术。 2)油气开采的需求目前国内注水开发的储量已占可采储量的90%以上，受注水影响的产量已占总产量的80%，综合含水85%以上。油田经多年注水后，地下油气层岩性、物性、含油(水)性、电声特性等都发生了较大的变化，识别水淹层、确定剩余油饱和度及其分布、多相流监测、计算剩余油(气)层产量等方面的要求十分迫切。 3)工程上的需求钻井地质导向、地层压力预测、地应力分析、固井质量检测、套管损坏检测、酸化压裂等增产激励措施效果检测等都需要新的测量方法。 二、测井技术现状 我国国内测井技术发展措施及道路主要有两条：一方面走引进、改造和仿制的路子;另一方面进行自主研究和开发。下面分别总结一下我国测井技术各个部分的现状： 1)勘探井测井技术现状测井装备以MAXIS-500、ECLIPS-5700及EXCELL-2000系统为主;常规探井测井以高度集成化的组合测井平台为主;数据采集主要以国产数控测井装备为主;测井数据的应用从油气勘探发展到油气藏综合描述。 2)套管井测井技术现状目前，套管和油管内所使用的测井方法主要有：微差井温、噪声测井、放射性示踪，连续转子流量计、集流式和水平转子流量计，流体识别、流体采样，井径测量、电磁测井、声测井径和套管电位，井眼声波电视、套管接箍、脉冲回声水泥结胶、径向微差井温、脉冲中子俘获、补偿中子，氯测井，伽马射线、自然伽马能谱、次生伽马能谱、声波、地层测试器等测井方法。测井结果的准确性取决于测井工艺水平、仪器的质量和科技人员对客观影响因素的校正。测井数据的应用发展到生产动态监测和工程问题整体描述与解决。 3)生产测井资料解释现状为了获得油藏描述和油藏动态监测准确的资料，许多公司都把生产测井资料和其它科学技术资料综合起来。不仅测得流体的流动剖面.而且要搞清流体流入特征，因此，生产测井资料将成为油藏描述和油藏动态监测最重要的基础。生产测井技术中一项最新的发展是产能测井，它建立了油藏分析与生产测井资料的关系。产能测井表明，生产流动剖面是评价完井效果的重要手段。产能测井曲线是裸眼井测井资料、地层压力数据、产液参数资料、射孔方案和井下套管设计方案的综合解释结果，其根本目的就是利用油层参数预测井眼流动剖面。生产测井流量剖面成为整个油层评价和动态监测的一个重要方法。 4)随钻测量及其地层评价的进展随钻测井(LWD)是随大斜度井、水平井以及海上钻井而发展起来的，在短短的十几年时间里，已成为日趋成熟的技术了。如今随钻测井已经拥有了
油田测井方法及应用研究 这是中国油气勘探早期使用的测井技术，这一时期主要分为半自动测井技术和全自动测 井技术两个阶段。最初的测井技术出现在上个世纪50年代末期，当时所使用的测井技术较 为落后，技术手段主要是采用电法测井，并具有一定的危险性。解放前,玉门油田应用半自动 测井技术勘探油气获得了成功，解放后,克拉玛依油田第1口油气发现井也是应用半自动测井 技术进行了测井作业,发现了油层和气层。从上世纪六十年代起,开始用全自动测井技术勘探 石油。大港油田油气发现井港3井、四川盆地石炭系气藏发现井相18井等都是采用全自动 测井技术勘探油气,并且获得了成功。因此,全自动测井技术在中国油气勘探史上贡献巨大。 1.2数字、数控测井时期 第二时期测井技术诞生于上个世纪60年代初期，也就是数字测井技术，其运作原理就 是运用计算机对采集到的数字信息进行分析与处理。数字测井技术实现了系列化、数字化和 标准化，提高了砂岩和泥质砂岩油气藏的勘探效益。数字测井技术中的仪器系列配套全,采集 的测井信息多,经过计算处理解释,能对砂岩和泥质砂岩油气层做出正确评价。数字测井技术 还开辟了在油田开发中应用的新领域，用数字测井技术探测水驱油田产层剩余油动态变化,评 价水淹层和原油采出程度,现已成为中国水驱油田动态监测技术的基本手段。中国使用数控测 井技术勘探石油始于80年代初期，数控测井技术中有先进的裂缝识别测井技术,对评估裂缝 性碳酸盐岩油藏储量有利，由于数控测井技术中的仪器系列全、精度高、并有测井质量控制 和处理解释功能,提高了勘探深层天然气的分辨率。 1.3高清成像测井时期 高清成像测井技术出现是在90年代末期，即将所需要的数据和信息进行处理后，以图 像的方式经过工作站并运用电缆进行数据传输，该项技术不但传输速度快，成像质量好，操 作上也更加便捷。美国首先推出成像测井技术,用于提高复杂油气藏的勘探效益,效果显著。 中国从美国引进成像测井技术,在大庆、胜利、新疆、四川、海上等油田应用,发现了许多勘 探难度极大的油田。成像测井技术开始成为中国非均质、复杂油田勘探的关键技术。辽河油 田应用成像测井技术和钻进式井壁取心技术探测非均质严重的裂缝性石灰岩油藏,获得成功。 成像测井技术能发现裂缝,但不能判断裂缝性地层流体性质;钻进式井壁取心技术能从裂缝性 石灰岩硬地层中取出岩心,岩心上有油迹显示,评价为裂缝性油层,经测试,获得了高产。这一成 功的实践经验,为今后勘探类似的非均质复杂油藏提供了范例。 2.测井新方法及应用分析 2.1声、电成像测井技术 利用声、电成像测井技术，对研究井下的岩性特性及物性参数提供依据，是寻找和评价 油田的井下测试技术措施。例如，在井下利用传感器的阵列扫描技术措施，也可以实施扫描 测量，采集井筒的数据信息资料，传输到地面后，经过成像处理，得到井壁的二维影像资料，或者井筒周围的三维影像资料，为地质分析提供测井信息。大庆油田汪902井进行了成像测井,主要解决识别低孔隙和低渗透致密气层难题。根据阵列感应和地层微电阻率扫描成像测井 图以及核孔隙度-岩性组合测井图,准确地提供了地层岩性、构造和沉积环境信息,在井深2937.6～3052.2m的侏罗系地层中,测井解释4层低孔隙孔隙度约为5%,经射孔和压裂后测试, 获天然气产量140000m3/d,不含水。这个范例为今后勘探类似的低孔隙和低渗透气藏提供了 实践经验。 2.2产出剖面测井技术 随着油田开发的深入和要求的逐步提高,各种新的技术问题不断出现,老式产出剖面测井 仪器难以适应新的应用需求,由此近些年来相继开发出以阻抗式仪器为代表的一些新型产出剖
山西煤层气测井解释方法研究 一煤层电性响应特征 煤层是一种特殊沉积岩，煤层在煤热演化过程中主要产生的副产品是甲烷和少量水，而煤的颗粒细表面积大，每吨煤在0.929×108m2以上，因此煤层具有强吸附能力，所以煤层的甲烷气含量和含氢指数很高。由于煤层的上述特性，反映在电性曲线上的特征是“三高三低”。 三高是：电阻率高、声波时差大、中子测井值高（图1）。 三低是：自然伽马低、体积密度低、光电有效截面低。 根据多井资料统计，煤层的双侧向电阻率变化一般100—7000Ω·m，变质程度差的煤层电阻率一般30—350Ω·m。 测井曲线反映煤层的声波时差一般370—410μs/m；中子值30%—55%；自然伽马一般20—80API；密度测井值1.28—1.7g/cm3；光电有效截面0.35—1.5b/e之间。 不同类型的煤，在电性上的响应有较大的变化。表1中列出了几种煤类与测井信息的响应值。 表1 不同煤类骨架测井响应值
图1 晋1-1井煤层电性典型曲线图
二煤层工业参数解释 煤的重要参数有：煤层有效厚度、镜质反射率、含气量、固定碳、水分、灰分、挥发分等，这些参数是研究煤层组分，评价煤层气的地质勘探、工业分析及经济效果的依据。上述参数一般由钻井取芯后对煤层岩心进行实验测定得出。 1、煤层厚度划分 煤层有效厚度根据电性曲线对煤层的响应特征，以自然伽马和密度或声波时差曲线的半幅度进行划分（见图1），起划厚度为0.6m。2、含气量计算 煤层含气量与煤层的厚度、煤的热演化程度、煤层深度、温度和压力等参数有密切的关系，由于煤的内表面积大，储气能力高，据国外资料统计，煤层比相同体积的常规砂岩多储1～2倍以上的天然气，相当于孔隙度为30%的砂岩含水饱和度为零时的储气能力。据此应用气体状态方程和煤层密度计算含气量： P1V1＝RT1（1） P2V2＝RT2 （2） 则V1＝T1·P2·V2/ P1T2（3） 式中：P1——地面压力，0.1MPa； V1——地面气体体积，m3； T1——地面绝对温度，273.15℃+15℃；
第31卷第6期2008年12月 勘探地球物理进展 Progress in Exploration G eophysics Vol.31,No.6 Dec.,2008 收稿日期:2008205204;改回日期:2008207223。 第一作者简介:张松扬(1963—),男,博士,高级工程师,长期从事测 井技术研究工作。 文章编号:167128585(2008)0620414205 煤层气勘探开发测井技术及应用发展 张松扬,秦绪英 (中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院南京石油物探研究所,江苏南京210014) 摘要:在煤层气勘探开发工作中,地球物理测井作为主导工程技术之一,是识别煤层、分析煤层特性、评价煤层气等的不可缺少的重要手段。通过煤层气勘探开发测井技术应用调研,阐述了煤层气测井采集技术、解释评价技术的发展现状,分析了煤层气测井技术面临的问题和挑战,指出了当前煤层气勘探开发测井技术的发展趋势。 关键词:煤层气;测井方法;评价技术;应用前景;发展趋势 中图分类号:P631.8文献标识码:A 地球物理测井可以提供高精度的煤层气储层测井地质信息,是煤层气勘探开发中不可缺少的一个重要组成部分,开展煤层气测井评价技术的研究具有重要意义和广阔应用前景[1～8]。 我国煤层气测井技术研究已有了较大的发展[9～20]。1991年,原地质矿产部华北石油地质局数字测井站率先开始在安徽淮南、河南安阳、山西柳林等地区开展了测井在煤层气储层评价中的应用研究,在定性识别煤层特性等方面取得了一些进展[5,9,10]。1997年开始,中国石油天然气总公司华北石油管理局测井公司先后在山西大城、晋城、吴堡、大宁—吉县和安徽淮北等地区,对煤系地层应用测井新技术,开展相应的煤层气储层测井评价技术研究,在利用测井确定吸附等温线等方面取得了一些成果[13,16,21]。但总体而言,我国煤层气测井技术研究尚处在初始阶段,缺乏系统性研究,起点低,时间短,资料少,远远满足不了我国对煤层气勘探开发工作的要求。要进一步加快我国煤层气的勘探开发和利用速度,跟上国际煤层气技术发展的步伐,在测井技术方面还需要进行大量的开拓性基础研究工作[19,22～30]。 1 煤层气测井技术发展现状 与常规油气储层相比,煤层气储层不但具有复杂的双孔隙结构系统,而且煤层气只有少量以游离态存在,大部分以单分子吸附于煤层的表面上。吸附气不像常规油气那样以一种独立空间存在的气体对测井曲线产生影响,而是依附于煤的其他四种工业分析组分[15～20,31～34]。因此,复杂的煤层气勘探开发问题需要有针对性的测井技术作为保障,才能更好、更有效地确定煤层气储层特性,为煤层气资源的地质评价提供重要的基础数据。 煤层气测井技术是基于石油测井和煤田测井技术发展起来的。石油测井在油气勘探开发中发挥了重要作用,现代高精度测井技术的发展,特别是成像测井技术的应用,大大提高了精细分析与描述油藏地质特性的能力;煤田测井一般仅用于标定煤层,使用方法相对单一。国内外测井工作者紧密结合煤层气储层的特点,相继开展了有关研究和探索[8～20,31～33],这里主要就煤层气测井数据采集技术和煤层气储层测井评价技术进行简要分析和总结。 1.1 煤层气测井采集技术 一般地,根据煤层气勘探开发的不同阶段、研究目的和地质条件综合选择应用煤层气测井采集技术系列[18～28,31～37]。基于不同勘探开发阶段评价目的,我们总结了目前国内外煤系地层常用的测井采集技术系列(表1)。 表1 煤系地层常用的测井采集技术 目的基本测井技术系列辅助测井技术系列 识别 自然伽马、密度、 中子、声波、井径 评价 自然伽马、密度、 中子、声波、双侧向、 微侧向、岩性密度、 自然电位、井径 开采 自然伽马、密度、 声波、双侧向、井径 核磁共振成像、多极阵 列声波、自然伽马能谱、 井周声波成像、微电阻率 扫描成像、长源距声波、 地层倾角、温度、压力等 从表1不难看出,现在使用的煤层气测井方法基本上还是在常规油气藏和煤田应用的测井方法,到目前为止,还没有专门为探测煤层气储层而设计