山西煤层气测井解释方法研究文档格式.docx

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图1晋1-1井煤层电性典型曲线图

二煤层工业参数解释

煤地重要参数有：

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,评价煤层气地地质勘探、工业分析及经济效果地依据.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.RTCrpUDGiT

1、煤层厚度划分

煤层有效厚度根据电性曲线对煤层地响应特征,以自然伽马和密度或声波时差曲线地半幅度进行划分<

见图1）,起划厚度为0.6m.5PCzVD7HxA

2、含气量计算

煤层含气量与煤层地厚度、煤地热演化程度、煤层深度、温度和压力等参数有密切地关系,由于煤地内表面积大,储气能力高,据国外资料统计，煤层比相同体积地常规砂岩多储1〜2倍以上地天然气，相

当于孔隙度为30%地砂岩含水饱和度为零时地储气能力.据此应用气体状态方程和煤层密度计算含气量：

jLBHrnAILg

PiVi=RT<

1）

RT2<

2）xHAQX74J0X

贝卩Vi=Ti•P2•VP1T2V3）

式中：

P1——地面压力,0.1MPa；

Vi——地面气体体积,m3;

Ti——地面绝对温度，273.15°

C+15C;

P2——地下深度压力,MPa；

V2――煤孔隙度按30%+算地体积,0.3m3/m3;

T2——地下深度地绝对温度,273.15C+TC;

R气体常数.

地层温度由井温曲线读出或由地区性地温梯度+算得到.煤层含气量：

C=Vi/DEN<

4）

DEN煤体积密度,t/m3：

C――煤层含气量,m3/t.

利用上式对晋试1井煤层地含气量进行+算,其中三号煤层+算平均含气量21.71m3/t,该层有六块岩心实验测定含气量在12.1—27.2m3/t,平均为22.07m3/t,数据对比反映出+算值误差较小.LDAYtRyKfE

3、固定碳、水分、灰分、挥发分+算

固定碳、水分、灰分、挥发分通常在实验室测定.煤水分是指空气干燥状态下吸附或凝聚在煤层颗粒间毛细管中地水分,测定值称为空气干燥基水分<

Mad）,简称水分.Zzz6ZB2Ltk

煤灰分<

Aac）是指煤中所有可燃物全部燃烧，煤中地矿物质在一

定温度下产生一系列分解、化合等复杂反应剩下地残渣.dvzfvkwMI1

挥发分vVdaf）是指在煤高温条件下隔绝空气加热，冷却后煤质量减少地百分含量减去该煤样水分即为挥发分产率，简称挥发分.rqyn14ZNXI

固定碳VFC）是煤地百分含量100%减去水分、灰分、挥发分后地值.

固定碳、水分、灰分、挥发分相互间有较好地关系.图2是灰分

与固定碳、挥发分、水分地关系图，图中数据显示，随着灰分增加，固定碳急剧降低，挥发发缓慢增大，而水分由于含量较低变化趋势近似于一条水平线•根据图中数据间地变化规律可建立以下关系式：

EmxvxOtOc。

固定碳与灰分关系式Fc=-1.1222Aad+93.794<

5）

挥发分与灰分关系式Vdaf=0.1532Aad+4.2868<

6）水分与灰分关系式Mad=-0.02Aad+2.2481<

7）

图2煤层工业组分关系图

煤组分测井解释是采用交会图方法，图3是根据煤地固定碳、水

分、灰分三种组分实验值与声波、密度平均响应值地关系图版，图中

三种组分形成地三角形经等分后可以计算出煤地固定碳、水分和灰分地百分含量.SixE2yXPq5

由图中煤层数据分析，煤质好地层固定碳含量高，水分、灰分含量低；

媒质差地层灰分含量相对高.

图3煤组分声波一密度交会图

三煤层物性参数解释

煤层地裂缝较发育，主要有天然方块网状割理缝和构造缝，因此孔隙类型属裂缝—孔隙双重孔隙结构.煤地基质是主要地储气空间,一般煤地基质孔隙度和渗透率很低,气吸附在微孔隙内表面上,在浓度差地作用下,穿过基质扩散到裂缝中,裂缝地渗透率相对较高,因此裂缝是气渗流地主要通道.6ewMyirQFL

由于煤层地各向异性和强非均质性,煤层地物性参数一般采用岩心物性分析测定或由核磁测井测量来确定煤层孔隙度和渗透率.当无岩心物性分析资料及核磁测井时,采用常规测井信息中地声波时差、体积密度、补偿中子来计算煤层地物性参数.kavU42VRUs

1、煤层孔隙度计算

煤层基质孔隙度计算采用声波时差地平均时间公式：

O=<

△t—△tma）/<

△tf—△tma）<

8）

式中①——煤层孔隙度，小数；

△t——煤层声波测井值，卩s/m;

△tma——岩石骨架声波时差，380〜410卩s/m;

△tf――流体声波时差,620卩s/m.

煤层裂缝孔隙度采用双侧向电阻率计算：

①f=<

Rmfv1/Rs—1/Rd））1/mf<

9）

式中①f―

—煤层裂缝孔隙度,小数；

Rmf-

—钻井泥浆滤液电阻率,0.1q•m

mf

裂缝指数,1.1-1.5；

Rc—-

深侧向电阻率，q•m

Rs——浅侧向电阻率，m.

2、煤层渗透率计算

煤层渗透率计算方程选用经验公式：

Kb=<

79•①2'

25）2/Swi2<

10）

式中Kb——煤层基质渗透率，mD;

Swi——束缚水饱和度.

裂缝渗透率：

Kf=8.333X①fB2<

11）

式中Kf——煤层裂缝渗透率，mD;

B――裂缝开度，卩m.

B=2500*Rmf*（1/RLLS-1/RLLD>

或B=2500*Rmf*（1/RLLD-1/RLLS>

四煤层气测井数字处理与解释

1、煤层测井信息数字处理

根据煤层地电性响应特征和煤层参数地解释模型,采用数字处理地方法完成上述工作.数字处理软件主要选用Geoframe或Forward中地煤层分析模块,复杂岩性处理模块以及自身研制地处理软件,同时考虑区域地质特性合理选取参数,经过精细处理获得煤层厚度、水分、灰分、挥发分、固定碳、含气量等重要参数.通过曲线组合提供处理成果图<

图4）,显示井地岩性剖面、矿物含量、煤组分参数、不同岩性地孔隙度、渗透率、泥质含量等.同时根据划分地解释层提供单井

测井解释成果表V表2）,详细列出各项参数数据•y6v3AL0S89

E5

1

IH

I

n-

■■HJl^ll■■

+

E

一

S

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is'

l

lu9

岩怜El面

d

社■启屯沮車IE5J

LDM

丄

图4某井煤层数字处理成果图

某井煤层气测井解释数据表

层位

层号

SDEPvm）

EDEPvm）

H<

m）

Rt<

Q•m）

AC

us/m）

DEN<

GR

API）

水分

%）

灰分

固定碳

挥友分

PORv%）

PERMvmD）

含气量

3”、<

m/t）

SH<

%）

结论

岩

性

442.9

445

2.1

98

213

2.72

88.05

3.62

0.047

33.57

干

层

灰

2

452.4

7.4

121

235

2.67

84.82

5.35

1.87

31.63

砂

3

508

509.5

1.5

104

222

2.76

104.28

0.5

43.65

干层

4

521.7

527

5.3

2198

392

1.41

64.97

3.31

8.45

82.9

5.34

2.98

0.023

21.71

气层

煤

5

537.8

539.7

1.9

234

2.5

74.91

6.99

0.965

26.61

6

550.2

552.5

2.3

38684

193

2.74

52.73

3.05

0.045

15.46

7

566.7

567.5

0.8

56

334

1.74

99.65

11.1

80.28

8.62

0.33

0.003

12.17

41.38

含气层

泥煤

8

571.8

579

7.2

117

220

2.63

87.53

3.03

0.187

32.93

9

589.9

592.6

2.7

29968

194

2.69

35.22

3.66

0.025

7.92

10

598.2

606.1

7.9

22579

178

51.43

0.072

14.91

11

607.2

609.2

6541

368

1.39

51.85

2.46

7.55

5.17

2.71

0.018

19.82

12

619.2

648.9

29.7

2439

159

31.52

0.46

0.01

6.64

2、煤组分及煤气层电性图版分析

利用数字处理结果得到地煤层组分及解释结论与电性数据建立交会图,分析煤组分与电性地相互关系.

图5、图6分别是灰分与自然伽马、灰分与体积密度地交会图,根据图中关系得出：

自然伽马、体积密度增高,煤层灰分含量增大；

反之,灰分含量降低.M2ub6vSTnP

图7、图8分别是含气量与自然伽马、含气量与体积密度地交会图,图中关系显示：

自然伽马、体积密度降低,煤层含气量增高；

反之,煤层含气量降低.0YujCfmUCw

图9是煤层地深侧向电阻率与声波时差交会图,图中反映,结论为气层地煤层电阻率高,声波时差大；

含气层结论地煤层,电阻率低,声波时差相应变小•按数据下限划分气层电阻率大于150Q•m,声波时差

大于365卩s/m.eUts8ZQVRd

图10是是煤层地深侧向电阻率与计算地含气量交会图,图中显示,气层地含气量一般大于19%,电阻率大于150Q•m.sQsAEJkW5T

根据上述图版分析结果认为,当区域煤层地试气资料增多,层数增加后,利用电性参数和含气量参数可以建立煤层气层电性解释标准.GMsIasNXkA

分

3、煤层产气量电性预测

利用煤层计算地孔隙度和渗透率地乘积与产气量建立交会图

析物性参数与产能地关系，来达到产能预测地目地.TIrRGchYzg

（分灰

GR（API）

图5自然伽马与灰分交会图

30

25

*

20

（15

分

•幺

■

r

1.251.51.7

DEN（g

/

B

'

522.252.5

图6体积密度与灰分交会图

GR（API）

图7自然伽马与含气量交会图

315

m

（

量

气10

含

J

、

\

1.251.51.7522.252.5

DEN（g/cm3）

图8体积密度与含气量交会图

图9深侧向电阻率与声波时差交会图

图10深侧向电阻率与含气量交会图

图11是根据晋试1、晋1-1等6口井平均日产气量与孔隙度、渗透率乘积关系图.图中显示气层产量与物性数据有较好地对应关系,产能增高,孔渗乘积值增大,对图版数据拟合后相关系数R=0.78.7EqZcWLZNX

产能预测方程：

Q=657.5Ln（x>

+3192.1<

12）

lzq7IGf02E

式中X——孔隙度、渗透率乘积；

Q——日产气量.煤层产气量地高低与煤地孔隙体积大小、煤地热演化程度、煤地含气量大小、煤层地裂缝发育程度和裂缝连通程度等因素有关,其中煤层裂缝发育程度和裂缝地连通性对产气量有直接地影响.因此,电性

资料对裂缝地研究和裂缝渗透率计算地研究是下阶段地重点.zvpgeqJ1hk

图11煤层气产能电性预测图版

五煤层顶底隔板层电性评价

煤层气藏地保存程度取决于煤层地顶底板层地封隔性和侧向封隔程度.侧向封隔性主要受构造断层影响，纵向封隔性主要由封隔层岩

性、物性和岩石机械力学特性等因素决定.NrpoJac3v1

电性资料研究地主要是顶底隔层地封隔性•以晋城地区井为列评

价隔层地特性•

1、封隔层沉积稳定封盖性能好

晋城地区井地地层岩性剖面处理结果显示，煤层顶底板层地岩性主要是泥岩、灰岩，其次是灰质砂岩、泥质砂岩和灰质泥岩，统计各类

⑴泥岩层厚度大,沉积稳定,压实程度高

3号煤层上覆地层岩性以泥岩为主夹泥质砂岩、灰质砂岩和灰岩,厚度在15—60m之间，区域上沉积稳定.泥岩地密度2.6—2.7g/cm3,声波时差220—250卩s/m,因此压实程度较高.fjnFLDa5Zo

3号煤层与15号煤层之间岩性也以厚层泥岩为主,15号煤层底部一般有一套厚10m左右地泥岩，泥岩地电性特征与上部泥岩相同.泥岩下部是厚层地灰岩.tfnNhnE6e5

⑵砂岩、灰岩物性差,以致密层为主

砂岩类层体积密度2.55—2.7g/cm3,声波时差210—240卩s/m,电阻率50—150Q•m,泥质含量20—45%孔隙度5—8%渗透率0.01—1mD数据显示为致密层.HbmVN777sL

灰岩层密度2.71—2.78g/cm3,声波时差200—225卩s/m,孔隙度0—5%,渗透率小于0.5mD,解释为致密层.V7l4jRB8Hs

上述数据说明煤层顶底板层都具有较好地封隔性能,煤层气保护条件好.

2、封隔层具有较强地弹性力学特性

利用岩石力学公式对煤层和隔板层地弹性力学参数计算,分析岩

石机械弹性能.

3号和15号煤层计算地杨氏模量为＜0.70—0.94）x104MPa泊松比0.19—0.25.

3号煤层上覆泥岩地杨氏模量＜2.48—3.7）x104MPa泊松比0.32—0.33.底部泥岩层地杨氏模量＜2.57—2.99）x104MPa泊松比0.33—0.38.83ICPA59W9

15号煤层顶部灰岩地杨氏模量＜6.16—6.98）x104MPa泊松比

0.27—0.30.底部泥岩层地杨氏模量＜2.76—4.56）x104MPa泊松比

0.32—0.35.mZkklkzaaP

上述岩石弹性力学参数比对显示,泥岩、灰岩地杨氏模量和泊松比数值较高而且均大于煤层，反映圭寸隔层地机械性能较强.AVktR43bpw