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
沉积相研究的目的是分析油藏范围内储集体所属的沉积环境、沉积相和微相类型及其时空演化，进而揭露储集砂体的几何形态、大小、展布及其纵、横向连通性的非均质特征，建立沉积模式，并深入探讨沉积微相对油气的控制关系。正确识别沉积相和微相类型及其相互关系，是进行油田勘探和开发研究的重要内容。 沉积相的概念 沉积相是指沉积环境及其在该环境中所形成的沉积物（岩）特征的总和。相和环境的含义是有区别的。沉积相是特定沉积环境的产物，是沉积环境的物质表现。 沉积相研究的重要性在于，它可以根据某沉积物的空间分布情况判断其上下左右存在的沉积物类型及其储渗特征。沉积物空间变化的这种规律性，称为“相序递变规律”。 沉积相的分类 沉积相按其规模大小一般分为以下四级： 一级相——相组：如海相、陆相、海陆交互相。 二级相——大相：如陆相中的河流相、湖泊相、三角洲相等。 三级相——亚相：如三角洲相中的三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相、前三角洲亚相等。 四级相——微相：如三角洲前缘亚相中的分支河道微相、河口砂坝微相等。 沉积相分为碎屑岩沉积相和碳酸盐沉积相。由于碎屑岩储集层比较常见，因此，重点介绍碎屑岩沉积相的分类。表1是冯增昭等（1993）的分类方案。由于亚相和微相的划分方案比较复杂，在此不在一一介绍。 表1 碎屑岩沉积相的分类 相分析的方法、流程 相分析就是根据“将今论古”的现实主义原则，运用比较岩石学的方法，根据沉积岩的各种特征即相标志来分析形成时的各种环境条件，从而最终达到恢复古地理的目的。 相分析的过程一般可以分为三个阶段：单井剖面相分析、剖面对比相分析和平面相分析。由于相分析在地质研究中的重要性及复杂性，本期主要讨论单井剖面分析，剖面对比相分析和平面相分析将在后续的文章中进行讨论。 单井剖面相分析
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
测井曲线的形态代表了地层特征，如自然电位曲线分为钟型，漏斗型，锯齿型，指型等，他们分别代表了各种信息。但是其中SP曲线幅度又分为高幅，中幅，低幅。请问一下这些幅度是怎样定义的。是用公式算的还是直接看曲线的。还有双测向曲线，声波时差，微电极曲线齿型是什么意思。 电位的形状确实可以指示出一定的沉积环境，，比如“漏斗”：有口向上的漏斗，有口向下的漏斗，这就能分出沉积顺序，逆序还是正序。 不同测井曲线的形态以及变化关系，都反映了不同的沉积环境，是沉积相的指相标志，也是层析地层划分识别的标志之一，你随便找一本层序地层学的书都有介绍幅度一般代表了当时的沉积能量; 一般都指的是电位或者伽马曲线. 至于曲线形态: 1)钟型;底部突变接触,代表三角洲水下分流河道; 2)漏斗型:顶部突变接触,代表三角洲前缘,河口坝微相; 3)箱型:顶底界面均为突变接触,表示水动力条件稳定,代表潮汐砂体或者废弃水下分流河道; 4)齿形:反映沉积过程中能量快速变化,一般代表河道侧翼,席状砂,分流间湾微相. 1、曲线幅度 高幅度：反映海湖岸的滩、坝砂岩体，由于波浪的作用淘冼、冲刷干净泥质含量少，改造彻底、分选好，中━细砂岩渗透性好， 故高幅度。 中幅度：反映河道砂岩，水流冲刷强、物源丰富，分选差。 低幅度：反映河漫滩相，水流冲刷弱沉积物以细粒为主故以低幅度为主。 2、曲线形态 钟形：下粗上细，反映水流能量逐渐减弱，物源供应的不断减少。其代表相是蛇曲河点砂坝。曲线反映底为冲刷面，上面为河道 6, 砾石堆积，再上为河道砂，最上是河道侧向迁移后形成的堤岸砂，漫滩泥，沉积序列为河道的正粒序结构特征。 漏斗形：下细上粗反映向上水流能量加强，分选逐渐变好。代表相为海相滩坝砂岩体；另外
天然气勘探 收稿日期：２０１２－０８－０８；修回日期：２０１２－０９－ ２９．基金项目：国家“９７３”项目（编号：２００９ＣＢ２１９４０６）；国家科技重大专项（编号：２００８ＺＸ０５０２５－ ００４）联合资助．作者简介：杨涛涛（１９８１－），男，陕西西安人，工程师，硕士，主要从事海域油气勘探与综合评价工作．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇ ｔｔ＿ｈｚ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ．烃源岩测井响应特征及识别评价方法 杨涛涛１，２，范国章１，２，吕福亮１，２，王 彬１，２，吴敬武１，２，鲁银涛１， ２ （１．中国石油天然气股份有限公司杭州地质研究院，浙江杭州３１００２３； ２．中国石油集团杭州地质研究所，浙江杭州３１００２３ ）摘要：烃源岩识别评价是油气地质研究的基础工作之一，是石油地质学研究的热点。常规的岩心样品分析虽能提供准确的烃源岩地球化学指标，但受样品来源和分析化验经费的限制，单口井往往很难获得连续的地球化学分析数据，难以满足精细勘探的需要。测井信息纵向分辨率高、资料连续准确，且烃源岩在测井曲线上具有明显的响应特征。通过对前人烃源岩测井识别评价研究成果的充分调研，详细地阐述了烃源岩在自然伽马、电阻率、声波时差、密度和中子等测井曲线上的响应特征，基于此开展烃源岩测井识别评价。为不断提高烃源岩测井评价精度，国内外学者研究了测井信息与烃源岩定量化学指标的对应关系。系统介绍了多种基于测井资料的烃源岩定量评价方法，并建立了相应的计算模型。通过该模型可直接获取烃源岩的有机质丰度等参数，在实际应用中取得了不错的效果。关键词：烃源岩；测井响应特征；定性识别；ΔＬｇ Ｒ法；定量评价中图分类号：ＴＥ１２２．１＋ １５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－１９２６（２０１３）０２－０４１４－ ０９引用格式：Ｙａｎｇ Ｔａｏｔａｏ，Ｆａｎ Ｇｕｏｚｈａｎｇ，ＬüＦｕｌｉａｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ｔｈｅ ｌｏｇｇｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｓｏｕｒｃｅ ｒｏｃｋ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ，２０１３，２４（２）：４１４－ ４２２．［杨涛涛，范国章，吕福亮，等．烃源岩测井响应特征及识别评价方法［Ｊ］．天然气地球科学，２０１３，２４（２）：４１４－ ４２２．］０ 引言 烃源岩控制着油气分布，对其识别评价是油气地质研究的基础工作之一，如何快速准确地识别烃源岩一直是研究的热点。岩心样品分析虽能提供准确的烃源岩地球化学指标，但受样品来源和分析化验经费的限制，单井往往难以获得连续的分析数据，常以有限分析数据的平均值来代表烃源岩品质，并以此评估 某层段烃源岩的生烃潜力［ １ ］。由于有机质具有较强的非均质性［２－ ３］，实验分析方法不但研究周期长，分析 费用昂贵， 而且评价结果受分析样品代表性影响较大，掩盖了局部高（或低）丰度对烃源岩评价的影响，特别是当缺少取心样品或岩屑受到污染时，评价结果将受到严重影响，难以满足油气勘探的需要。 测井资料具有纵向分辨率高、资料连续准确等特点，可反映地层岩性及流体等特征，国内外学者一直致力于探讨烃源岩与测井资料之间的关系。前人 利用对烃源岩敏感的自然伽马、电阻率、声波时差和密度等测井曲线，提出多种烃源岩定性识别方 法［３－ ２２］；依据测井信息与烃源岩定量化学指标的对 应关系，建立了相应的计算模型，可直接获取烃源岩 各项参数，在实际应用中取得了较好的效果［ ２３－ ３２］。经分析资料刻度后，烃源岩测井识别评价获得纵向连续数据，可弥补分析资料不足而造成烃源岩识别评价的困难， 也具有经济、快捷的特点。本文在对烃源岩测井识别评价充分调研的基础上，详细阐述了烃源岩测井响应特征，系统介绍了烃源岩测井定性识别及定量评价方法，以期对深化测井资料在烃源岩研究应用方面有所裨益。 １ 国内外研究现状 １．１ 国外概况 国外学者［３－ ９］从２０世纪４０年代起探索烃源岩 测井识别评价。早在１９４５年Ｂｅｅｒｓ等就开始使用 第２４卷第２期２０１３年４月天然气地球科学 ＮＡＴＵＲＡＬ ＧＡＳ ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ．２４Ｎｏ．２ Ａｐ ｒ． ２０１３
1. 均匀各向异性介质中的电阻率测井响应 均匀各向异性介质中电偶极子和磁偶极子视电阻率表达式，即普通电阻率测井和感应测井的测量结果为： a R R = gm R = 2V H H V R R σλσ==为各向异性系数； θ为相对地层倾角； 对于层状地层，垂向电阻率总是大于水平电阻率：V H R R ≥，因此，各向异性系数α通常总是大于1的。下面给出两种特殊情况的结果： 1） 对于θ=0的特殊情况，即直井情况，H a R R =； 2） 对于θπ=/2（90 度）的特殊情况，即水平井情况，a R =。 因此，在有倾角的各向异性地层中，普通电阻率测井或感应测井仪器反映的是地层垂向电阻率和水平电阻率的加权平均：由0度时的H R 变化到90 度时的 从物理机制看，感应测井在直井中的涡流是水平方向的，因此仅得到水平电阻率，而在斜井中由于涡流存在于两个方向，所以其读数为垂向和水平向电阻率的平均值。在直井中，感应测井只是反映地层水平电阻率，普通电阻率测井或侧向测井也主要反映地层水平电阻率，这是常规电测井在反映各向异性方面的局限性。 2. 各向异性指数系数[2,4,12] 在各向异性地层中，电阻率测井的响应还与井下仪器的结构有关，不同测井仪器测量出的视电阻率之间往往存在明显的差异。如在泥岩层中，感应测井仪测量的视电阻率明显低于0.4m 电位测井仪；在砂泥岩互层，梯度测井仪测量值异
常地低。因而利用各种电测井仪的响应差异可识别电阻率各向异性地层。 在垂直井眼中，假定地层是水平的，砂泥岩薄互层、不同粒度大小的砂岩层、岩层中薄层的电阻性或电导性条带等都使地层表现为各向异性。 各向异性指数主要与砂泥岩电阻率反差程度和砂泥岩相对厚度有关。 图1是砂泥岩互层水平电阻率、垂直电阻率与各向异性指数关系图。图1中R sh =1.0Ω·m ，Rsd=10.0Ω·m 。h sh =h sd 目处是各向异性指数2λ最大的地方，约为3，此时R h 约为1.8Ω·m ，而R v 约为5.5Ω·m 。 R h o r R v (Ω.m )Vsh (%) 实验室里已经观测到页岩的电导率具有各向异性，其系数λ介于1~3之间(Schlumberger 等，1934年；Keller 和Frischknecht ，1966年)。各向异性系数只在横向各向同性的情况下才有意义[4]。
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
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
典型地层测井响应特征 煤层：（三高三低）电阻率高、声波时差高、中子孔隙度高、密度值低、GR低、光电有效截面积Pe低。SP变化不明显 碳酸盐岩和火成岩裂缝性地层：（三低一高）GR低、电阻率低、孔隙度低、声波时差高。纯泥岩（特殊泥岩除外）：电阻率系列值低、声波时差值高、GR高、密度值低、中子孔隙度高。 高致密层：电阻率系列高阻对齐、对应其他曲线应是：密度高、中子孔隙度值低、声波低、GR低。 1、油、气、水层在测井曲线上显示不同的特征： (1)油层： 声波时差值中等，曲线平缓呈平台状。 自然电位曲线显示正异常或负异常，随泥质含量的增加异常幅度变小。 微电极曲线幅度中等，具有明显的正幅度差，并随渗透性变差幅度差减小。 长、短电极视电阻率曲线均为高阻特征。感应曲线呈明显的低电导(高电阻)。 井径常小于钻头直径。 油层：当Rmf>Rw时: 电阻率为低侵特征（ILD >ILM> LL8） (2)气层：在自然电位、微电极、井径、视电阻率曲线及感应电导曲线上气层特征与油层相同，所不同的是在声波时差曲线上明显数值增大或周波跳跃现象，中子、伽玛曲线幅度比油层高。气层：声波时差变大（在未压实的疏松地层出现周波跳跃）、中子孔隙度低、密度值低、电阻率高、 (3)油水同层：在声波时差、微电极、井径曲线上，油水同层与油层相同，不同的是自然电位曲线比油层大一点，而视电阻率曲线比油层小一点，感应电导率比油层大一点。 (4)水层：自然电位曲线显示正异常或负异常，且异常幅度值比油层大；微电极曲线幅度中等，有明显的正幅度差，但与油层相比幅度相对降低；短电极视电阻率曲线幅度较高而长电极视电阻率曲线幅度较低，感应曲线显示高电导值，声波时差数值中等，呈平台状，井径常小于钻头直径。 砂岩地层（水层）： 当Rmf>Rw时:SP负异常、微电极为正差异（微电位>微梯度）、电阻率为高侵特征（LL8>ILM>ILD）、井径缩径、 当Rmf＝Rw或咸水泥浆时:SP无差异、 当Rmf 《测井地质学》课程报告 测井相分析在沉积相识别中的应用 测井相分析在沉积相识别中的应用 沉积相研究是油气田勘探、开发中一项重要而基础的工作。测井资料在用于进行沉积地层的沉积相研究中已逐渐成为一种重要的手段[1]。 精确划分和识别沉积相（特别是沉积微相）是陆相含油气盆地分析的一个重要研究内容，它是盆地油气储层评价和预测的基础。对于陆相含油气盆地沉积微相的研究主要依靠钻井岩心资料和测井资料，通常钻井岩心资料是判别沉积相最准确和重要的信息。但是在含油气盆地内部钻井取心资料往往是局部的，并且通常是不连续的，因此，在沉积微相的研究过程中要充分利用测井相方面的信息，因为测井资料具有平面上分布广泛和纵向上连续分布的特点。在研究过程中通过对测井曲线的幅度、形态、光滑程度、组合特征及接触关系等方面进行综合分析，可提供地层剖面的沉积层序、粒序旋回、砂泥比和不整合面等大量的沉积学信息[2]，进而识别出不同沉积环境和沉积微相的测井响应特征[3]。 利用测井资料来评价或解释沉积相的方法称为测井相分析[4]，测井相研究是从统计分析与岩心分析相结合的角度出发，将测井相与地质资料进行详细对比，确定测井相的岩性类型及沉积环境[5]。测井沉积微相分析是通过对取心井段不同沉积微相的测井曲线特征进行研究，建立测井相图版，并将这种关系推广到其他的未取心井，进行沉积微相的标定，进而可以利用研究区内丰富的测井资料进行沉积微相研究[6]。 1 测井相与沉积相的关系[7] 在不同的沉积环境下，由于物源情况、水动力条件及水深等各方面的不同，造成沉积物组合形式和层序特征的不同，反映在测井曲线上就有不同的测井曲线形态。沉积相在测井曲线上的表现最重要的是形态信息[8-9]，其最基本要素有幅度、形状、顶底接触关系、曲线光滑程度及齿中线，而形态信息就是这些要素的综合。不同的测井环境常常具有不同的测井曲线形态特征，从各种环境的不同曲线形态特征中，可以概括出几种基本的形态类型：顶部或底部渐变型；顶部或底部突变型；振荡型；块状组合型和互层组合型。这些基本的形态类型反映了不同沉积环境从开始到结束沉积物粒度在垂向上的变化，表现出在某一时期内沉积作用的连续性；同时，其基本曲线形态是由水体深度的逐渐变化、搬运流能量的变化、沉积物源供应变化3种主要环境因素决定的[10]。 不同沉积环境对应的测井曲线形态、幅值等特征不同，因此，应用测井资料对沉积相进行识别具有很好的可行性[11]。 单井剖面相分析 1．相标志的研究 能够反映古代沉积条件和环境特征的标志，通常称为相标 志或环境成因的标志。 沉积体系分析是从详细观察和描述相标志开始的。确定沉 积体系的标志主要包括：岩石学、沉积构造、剖面结构、古生物学、自生矿物、颗粒结构和测井相等标志作为沉积相划分的主要依据，地震相仅作为沉积相判别的辅助标志。当某些层段相标志不甚明显时，可借助相的共生组合规律加以判定。 具体操作步骤如下： （1）划分岩石相 ①在岩心观察和实验基础上首先进行岩石相分类； ②划分岩石相不仅要区分岩石类型，而且要反映沉积时水动力、地化及生物作用条件，对于碎屑岩储层水动力条件和能量与储层质量好坏一般有紧密联系，因此储层碎屑岩的岩石相尽可能与能量单元统一起来。 ③对每种岩石相的沉积作用或沉积环境作出解释。 （2）垂向层序的分析 ①垂向层序是地下地质工作中沉积相分析的重要依据。一般来说，一定的微相有一定的垂向沉积层序，但一种垂向层序可能有几种微环境成因，所以垂向层序是很重要的相标志，而不是绝对标志，需结合其它标志综合判别。 ②碎屑岩储层垂向层序一般又是层内非均质性的决定性因素，因此确定各微相砂体的典型垂向层序是储层描述中必不可少的内容。 ③垂向层序以自下而上岩石相的组合序列来表示，以最基本的沉积旋回为单元进行组合。 ④垂向层序的分类和描述要满足划分微相和各微相作用沉积学解释的要求。 ⑤每类垂向层序应选择代表性取心井段分别作出相柱子图，内容除沉积学描述外，还应包括反映储层物性及典型测井曲线。（3）沉积旋回分析 ①以最小沉积旋回为单元的垂向层序分析作为基础，逐级向上扩大进行各级沉积旋回分析。 ②沉积旋回分析的目的是搞清垂向上微相演化，进一步确认亚相（大相），并从相组合上检验微相，要应用全部的相标志进行综合分析。 ③各级沉积旋回反映盆地构造活动、气候变化、碎屑物供应量的变化，水进水退、沉积体的废弃转移、各次沉积事件间能量的差异以及每次沉积事件本身能量的变化过程。 ④沉积旋回分析应从小到大，从大到小反复进行，从各级旋回的岩相组合和演化规律上互相检验相分析的合理性。 ⑤沉积旋回界线应是确定性的时间界线。 （4）单项指标相分析 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 第25卷 第3期 2003年8月 物探化探计算技术 V ol 125N o .3 A ug .2003COM PU T I N G T ECHN I Q U ES FOR GEO PH YS I CAL AND GEOCH E M I CAL EXPLORA T I O N 收稿日期:2002-09-02 文章编号:1001—1749(2003)03—0197—04利用地震资料进行沉积相分析 黄 锋,李志荣,廖 玲,王玉雪,陈燕辉 (四川石油管理局地质调查处成都物探研究中心,成都 华阳 610212) 摘 要:沉积相揭示了目的层段的沉积环境、储集岩成因及其分布规律。通过沉积相研究,可以 帮助油藏工程师建立油藏地质概念模型,为地震资料的数字处理解释奠定了基础。从在地质、测 井分析的基础上,分析了地震属性与沉积相的关系,选取了敏感的属性,利用反射强度平面图,清 晰地展现了分流河道、曲流河道等相特征,采用神经网络的方法对沉积相作精细划分,使井与井 之间的结果更为客观,克服了以往人为推断划分的随意性。 关键词:沉积相;神经网络;地震属性;反射强度 中图分类号:T P 183 文献标识码:A SE D I M ENTARY FAC I ES ANALY SI S USI NG SE I S M I C DATA HUAN G Feng ,L I Zh i 2rong ,L I A O L ing ,WAN G Yu 2xue ,CH EN Yan 2hui (Cheng d u Geop hy sical R esearch Center of S ichuan P etroleum A dm inistration ,Cheng d u 610021,Ch ina )Abstract :Sedi m en t facies reveal the sedi m en t environm en t of the in terest in terval ,the o rigin and distributi on rule of the reservo ir .T he reservo ir engineers can build geo l ogical model of the reservo ir acco rding to the re 2search of the sedi m en t facies ,and m ake a basis fo r the p rocessing and in terp retati on of the seis m ic data .O n the basis of geo l ogical and l ogging analysis ,w e study the relati on sh i p of the seis m ic attributes and sedi m en t facies and select the sen sitive attributes to lay out the facies characteristic of distributary channel and m eander using reflect strength m ap .W e use neural net w o rk finely to s o rt the sedi m en t facies w h ich m akes the in ter 2p retati on bet w een w ells be mo re objective and overcom es the artificial haphazard in the conven ti onal in terp re 2tati on . Key words :sedi m en t facies ;neural net w o rk ;seis m ic attribute ;reflect strength 0 引言 沉积相是指沉积环境的“古代产物”,也专指环境的“物质表现”。一定的沉积环境有其特定的物质表现,沉积相揭示了目的层段的沉积环境、储集岩成因及其分布规律。通过沉积相的研究,揭示了沉积相和微相对储集岩及其物性的控制关系,进而帮助油藏工程师建立油藏地质概念模型,为地震资料的数字处理解释奠定基础。因此,沉积相的研究对油气勘探具有重要意义。 对沉积环境的分析最令人信服的做法是首先对大量岩心进行细致全面的观察描述,包括对岩性、沉积构造、古生物标志、地球化学标志等方面的全面描述。然后综合以上描述成果,运用沉积学原理,对古沉积测井相分析在沉积相识别中的应用
单井沉积相分析
山西煤层气测井解释方法研究
煤层气勘探开发测井技术及应用发展
利用地震资料进行沉积相分析
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