煤层气测井评价方法探讨

煤层气井间地震采集方法探讨

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。地面地震勘探与井中、井间地球物理技术的结合是煤层气勘探开发的必然趋势。井间地震能在地面三维或四维高分辨率地震、测井之间搭起一座相互联系的桥梁，将其所提供的丰富的超高频率资料与其它资料综合研究，可以解决薄互层、储层连通性等复杂的地质问题。本文从煤层气井间地震的采集出发，全面探讨了采集的各项技术及注意细节，为煤层气井间地震数据的采集奠定了基础。

关键词：裂隙 测井评价 井间地震 观测系统 井距 扇

1、煤层气储层特征

煤层气包括基质表面的吸附气、煤层裂缝与割理中的游离气、煤层水中的溶解气和煤层间夹层的游离气4部分。从储层物性上看，煤层气藏是基质、裂隙的多重变形介质体系。煤层的裂缝有天然裂缝、构造裂缝和人工压裂缝。天然裂缝（又称割理）是煤化作用和构造应力影响的结果。割理有方向性，是控制煤层方向性渗透的主要因素。构造裂缝和人工压裂缝的发育规律要复杂些。煤层气主要以吸附状态赋存在煤岩基质中。只有当储层压力降低后才可从基质中解吸出来。煤岩裂隙中多被水充满，而裂隙是煤层中的主要运移通道，煤层气需要通过排水降压方式才得以采出。故煤层气产量受煤岩性质、压力水平和两相渗流特征等多种因素的影响。我国煤层气储层多为低压、低渗透。

2、煤层气勘探开发现状

与常规油气储层相比,煤层气储层具有双孔隙结构系统特点,煤层气的储集只有少量以游离态存在,大部分吸附于煤层表面,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[1-4]。我国煤层气测井技术最初是从国外引进，在石油测井和煤田测井技术基础上发展起来的，现有的油气藏测井基础理论不适用于煤层气测井。显然，在煤层气解释评价中，体积模型、孔隙度、饱和度方程是不能直接套用的,必须对其进行深化研究,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。国内外测井工作者紧密结合煤层气储层的特点,相继开展了有关的研究和探索[5-10]。

第１１卷第４期　２０１４年８月　中国煤层气　ＣＨＩＮＡ　Ｃ０ＡＬＢＥＤ　ＭＥＴＨＡＮＥ　Ｖｏ１．１１　Ｎｏ．４　Ａｕｇｕｓｔ．２０１４　

基于煤岩结构的煤层含气量测井评价方法　

刘荣芳　王建功　刘文华　郭　森　李智杰　

（中国石油集团测井有限公司华北事业部，河北０６２５５２）　

摘　要：本文利用沁水盆地Ａ区的煤心实验数据和测井资料，以煤层结构为基础，分析煤层结　

构与含气量关系；并进一步利用常规测井对煤层结构评价，结合常规测井曲线与含气量的关系，　

建立了以煤层结构为基础的多元回归方法的煤层含气量计算模型，并通过实际煤储层资料进行验　

证，取得了较好的效果，提高了煤层含气量的计算精度，为煤层气勘探开发提供可靠的测井信息。　

关键词：煤层气含气量煤层结构测井曲线　

ＣＢＭ　Ｌｏｇｇｉｎｇ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｃｏａｌ　Ｓｅａｍ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　

ＬＩＵ　Ｒｏｎｇｆａｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｊｉａｎｇｏｎｇ，ＬＩＵ　Ｗｅｎｈｕａ，ＧＵＯ　Ｓｅｎ，ＬＩ　Ｚｈｉｊｉｅ　

（Ｈｕａｂｅｉ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｌｏｇｇｉｎｇ　ＣＯ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｂｅｉ　０６２５５２）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｃｏａｌ　ｃｏｒｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｄａｔａ　ｉｎ　Ａ　ａｒｅａ　ｏｆ　Ｑｉｎｓｈｕｉ　Ｂａｓｉｎ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　

ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．　

Ｉｔ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｕｔｉｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　

张妮等：利用测井资料评价煤层含气量的新方法　５３　

利用测井资料评价煤层含气量的新方法　

摘要　确定煤层原地基含气量是评价煤　层气资源中非常关键的一步。目前认为，煤　

层含气量与煤层气中的有机成分和无机成分　这两个独立成分的相对丰度具有函数关系。　

在有些煤田内有机成分几乎不变，而无机成　分可能在横向和垂向上变化显著。因此，从　

理论上讲测井响应能够反映煤层气中无机成　

分的变化，并通过测井响应有效评价煤层含　气量。然而，目前通用的评价方法是密度测　井，效率比较低，不是将声波测井、光电吸　

收指数、伽马测井等一起应用，实际上这几　种测井响应也可反映煤层中无机成分的变　化。本文提到的新方法，主要是用上述的三　

种测井方法联合密度测井推导每一个煤心样　品的复合数值Ｃ。不同深度的Ｃ值曲线与　

实测煤层含气量具有较好的相关性。实践证　

明Ｃ值曲线和煤心化验测得的含气量曲线　吻合得很好，它们之间相差常数Ｋ。而Ｋ　

值的确定只取决于煤层的性质。因此，评价　

一定深度煤层含气量只需简单地用Ｃ值加　

上Ｋ值。印度２个不同的煤田已经使用了　

这种方法。试验证明，综合应用多种测井响　应推导的结果是合理而精确的。这一技术为　

不同性质的煤田计算其含气量提供了可靠的　方法。　关键词煤田　煤层含气量测井响应　

无机成分纯灰分　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—６４１Ｘ．２０１０．３．０１５　

１　引言　

目前，用于评价煤层含气量的方法，多数是用　

密度测井推算灰分含量和其他近似的参数值。我们　

知道测井体积密度与煤层含气量具有较好的相关　性，特别是在煤阶较高的煤层中，但是这种关系不　

是始终简单、线性的。因此，通常先建立测井体积　密度与无机成分含量的关系，然后将无机成分含量　编译：张妮（西安石油大学油气资源学院）　刘仲敕（西安石油大学）　薛媛（长庆油田苏里格研究中心）　

审校：谭成仟（西安石油大学油气资源学院）　

与煤层含气量相关联。现在所用的方法都是用测井　

ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＣＵＬＴＵＲＡＬ ＧＥＯＧＲＡＰＨＹ６４地质勘察 / GEOLOGICAL SURVEY煤层气DST试井方法应用与研究张兆鑫　王德伟　范云霞（河南省煤炭地质勘察研究总院，河南　郑州　４５００５２）摘要：随着煤层气产业的发展，在煤炭勘查阶段针对勘查钻孔测试必要的煤层气（瓦斯）参数是相关勘查规范所要求的，然而，常规勘查钻孔不能满足煤层气注入/压降试井方法及设备的基本要求，要想达到规范要求，只能专门设计煤层气井，使钻探成本大幅度增加。而DST测试是借助钻具将压力计送入井下，直接获得煤层气动态参数，参数真实可靠，解决了在煤炭勘查阶段对煤层气参数的获取工作。本文有针对性的介绍了将油井DST测试技术进行工艺改进、新的理论计算和工具组合后,成功在普通地质钻孔进行煤层气动态参数测试的一套优质高效的测试技术。关键词：DST测试；开关井；压力１、前言ＤＳＴ（ｄｒｉｌｌ　ｓｔｅｍ　ｔｅｓｔ）—钻杆地层测试是使用钻杆或油管把带封隔器的地层测试器下入井中进行试油的一种先进技术。它既可以在已下入套管的井中进行测试，也可在未下入套管的裸眼井中进行测试；既可在钻井完成后进行测试，又可在钻井中途进行测试。ＤＳＴ测试减少了储层受污染的时间和多种后续井下工程对储层的影响，可以有效保护储层，是对低压低渗和易污染油气层提高勘探成功率的有效手段之一。通过利用ＤＳＴ试井理论和方法在钻孔中通过测试获取储层温度、压力、压力系数，依据优化的软件系统进行综合分析处理，求取地层渗透率、煤层的有效渗透率、地层压力、表皮系数等参数；对上述参数进行分析，评估气井储层性质，分析气井的生产能力，了解气藏动态，进而对煤层气储层地质开发作出评价。２、试井技术发展趋势与现状自１９６７年伯尔和韦克利成功研制并获得美国专利的世界第一套地层测试器以来，地层测试技术已经获得了长足的发展，各类成套的先进地层测试器，逐渐满足了陆地和海上油井及天然气井测试技术的各种需要。在美国从事地层测试技术开发研究和设测试备制造的诸多公司，其设备代表着世界先进水平，结构各异，各具特色，但是，其地层测试器的工作原理基本相同。我国于２０世纪７０年代末引进地层测试技术，９０年代颁布了行业规范，利用这项技术进行探井试油，现今已达到了试油总层数的８０％以上，提高了我国试油技术的整体水平，加快了我国油气勘探开发的进程。２０世纪９０年代，地层测试进入了煤层气试验井领域。煤层含气性和储层特征检测，是煤层气开发利用前期研究的两个重要方面。煤层含气性相关参数在已往的勘查、开采阶段，通过钻孔及矿山取样均可获得，而煤层气储层资料，在煤矿山开采前的地质勘查阶段，需通过试井测试获取。３、ＤＳＴ试井基本原理用钻具（钻杆或油管）将压力温度记录仪、筛管、封隔器、测试阀、等工具一起下入待测试层段，让封隔胶筒膨胀坐封在测试层上部，将其它层段及钻井液与测试层隔开，然后由地面控制将测试阀打开，让地层流体经筛管的孔道和测试阀流入测试管柱，通向地面；关闭测试阀，钻具内的压力记录仪记录下关井压力恢复数据；整个测试过程记录在机械压力计的一张金属卡片上和电子压力计的储存块上，根据压力，温度记录仪和电子压力计录入的压力温度数据，可以计算出地层和流体的特性参数，并能够及时对储层作出评价、解释测试层的特性和产能性质。　４、ＤＳＴ试井能够测试的有效参数在钻井过程中或完井之后，利用钻具（钻杆或管柱）将地层测试器下入待测层段，进行地层测试，获取动态下的地层流体样品类型，产量，地层压力随测试时间变化曲线、压力衰竭等各项资料。对这些资料进行提取、分析、计算，可得到以下几项主要参数：（１）渗透率：这是实测的流体在岩石孔隙中流动时的平均有效渗透率。（２）地层损害粘度：由于地层被钻井液或固井液等侵入以及地层部分被打开等多种因素影响，致使井筒附近的渗透率降低，造成产量减少，通过测试可以计算出地层堵塞比和表皮系数。（３）油气藏压力：通过关井测得的压力恢复可以外推出测试层油气臧的原始压力。（４）测试半径：在测试过程中由于地层流体发生物理位移，对一定距离的地层将产生作用，这个距离称为测试半径，也称调查半径。利用这个参数可以确定井距大小。（５）边界显示：在测试半径内若有断层或地界存在，可通过压力变化分析计算出距离，另外借助于其他资料，也可以确定边界异常的类型。５、ＤＳＴ试井的工作程序首先将封隔器、过滤器、旁通器、多流器（包括控制器、开关阀等）等组成完成的测试器并按照一定的顺序连接在钻杆端部下入待测井中。当测试器下放到预定位置（测试层位），让封隔器坐封。如果井深小于８００米，此时需要通过井台进行增压，使封隔器坐封严密。如果测试井很深，地层压力很高，则需要在管柱内冲水，此法称之为水垫。水垫的高度以控制初开井诱喷压差为１５０￣２００个大气压左右时来确定。然后进行初开井，此时打开测试阀门，进行诱喷，目的是通过强烈的引流作用，冲开地层堵塞，一般初开井的时间为５￣１０ｍｉｎ。紧接着进行初关井，此时需关闭测试阀门，迫使地层压力恢复。一般初关井的时间为初开井时间的２￣４倍，从而测得环球人文地理６５更加准确的原始地层压力资料。在经过初开、初关井之后，此时根据诱喷情况可以重复进行一次或数次开、关井，目的是为了疏通近井地层的污染，破除井壁堵塞。当流体逐步达到清洁状态后，即可进行求产工作。一般将最后一次关井称为终关井。当地层压力逐渐恢复，求产测试结束后即可关闭测试阀门进行终关井。此时将测得地层压力的恢复资料，当压力稳定后，就可以结束全部测试工作并随钻起出井筒内的测试仪器。６、ＤＳＴ试井操作程序（１）测试工具扣一定要上紧，特别是一些钻杆扣和特殊扣更应如此，以保证测试设备以及钻井的安全。（２）测试设备入井前必须对钻孔进行清理，要求提供被测井的测井曲线，了解井径、岩性、厚度等基本参数，这是安全测试的前提条件。（３）测试设备组串，做到一丝一封，以保证其密封性。组串后的测试设备及相关钻具要求搬动中要稳拿轻放，与提拉钻杆连接时，不得有磕碰、撞击。（４）设备入井上提下放过程中，若遇卡钻时一定不能强行提拉下放，要勤活动，慢起慢下。（５）起下钻要平稳，下钻速度控制在每小时２０根立根左右为宜，速度不可过快。（６）增压坐封时，一次加压２￣４吨为宜，不可盲目加大井台压力。（７）下井过程中，时刻观察环空情况和重表悬重。以验证管柱电子仪是否渗漏。（８）封隔器坐封后严密观察环空液面变化，若发现液面快速下降，要立即上提管柱关闭测试器，改位置重新坐封，或分析原因，再作处理。（９）测试设备下入井底后，钻塔提升机构钢绳放松，不得负载，可不摘钩。钻具上余在地面最好控制在１ｍ左右，便于观察管柱内钻井液面的变化。（１０）起井时井口岗位人员紧盯拉力表指示重量显示器，当设备完全解封后，匀速提出钻具及设备，出井设备同样要求不得有磕碰或撞击。（１１）测试工具组串岗位人员负责清点设备及其附件，保证无遗漏，方可离开井场并做好现场记录，不管遇到什么特殊情况，一定要及时、准确作好记录以备核查。（１２）试井设备出井后，及时回放存储式压力计的数据曲线，判定测试的成败。如果曲线正常，说明试井成功，试井队伍准备收队；如若曲线异常，初步分析失败的原因，并研究确定下一步的试井工作。　７、ＤＳＴ试井测试过程与成果解释以安徽童庄井田补５孔７２＃煤层ＤＳＴ试井为例，测试煤层段数据见表１：表1 测试煤层段数据表该井的测试类型为裸眼测试，选用８９ｍｍ支撑式封隔器坐封、胶筒长度５０ｃｍ、最大压缩距２５ｃｍ，数据采取使用电子压力计。测试采用二开二关工作制度，一次开井５分钟、一次关井２小时，二次开井３０分钟、二次关井３小时左右。测试期间观察环空无或略有变化、液面稳定，封隔器密封良好，测试均一次成功。其施工数据见表２。表2 补5孔施工数据以现场测试资料为基础，利用ＣＯＭＥＴ３试井解释软件解释了该煤层气参数井试井结果。实测７２＃煤储层压力－温度数据见表３，煤层试井分析结果见表４。　表3 实测煤储层压力-温度数据表4 煤层分析参数结果表依据ＣＯＭＥＴ３试井解释软件计算出该井的煤储层特征参数见表５表5 煤储层特征参数８、存在问题及下一步研究方向在现场测试过程中，测试的成功率主要取决于一是封隔器的坐封效果，二是开关器运行。封隔器的坐封效果与钻井的钻探质量又密切相关，坐封层段的岩性、井径的大小、井壁的完整程度等都会影响封隔器的坐封效果，因此，只有寻找到更好的方法，能够使封隔器的密封性更好，减少钻井现场影响因素，才能进一步有效的提高ＤＳＴ测试方法试井的成功率。