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基于测井响应的煤体结构定量判识方法

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基于 测井 响应 结构 定量 方法
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第 卷第 期 中国煤层气年 月基于测井响应的煤体结构定量判识方法谢学恒 樊明珠中海油能源发展股份有限公司监督监 分公司, 天津 ;亚美大陆煤层气有限公司, 北京摘 要 : 本文进行了煤岩心观测与相应层段测井曲线的对比, 研究了 不同煤体结构的测井响应特征。 研究表明 : 沁南地区山西组 号煤层与太原组 号煤层中碎粒煤与糜棱煤 ( 统称为构造煤) 的测井响应均表现为补偿密度小 、 补偿声波大、 井径大的特征, 与原生结构煤存在明显差异, 碎裂煤则介于两者之间 。 根据研究成果, 得出 了测井响应对煤体结构的定量判识表, 并提出了利用煤体结构指数 作为煤体结构定量判识指标, 阐明了煤体结构指数 的求取方法以及定量判识的可行性, 建立了一种基于测井响应的煤体结构定量判识方法。关键词 : 沁南地区 煤体结构 测井响应 定量判识 煤体结构指数’, ;:: ’’ ,’,,,: ; ; ; ;沁南地区主力煤层为山西组 号煤与太原组号煤 ,均属于稳定 较稳定可采煤层。两套煤作者简介 谢学恒,男 , 现从事非常规油气勘探开发研究工作。2 8中 国 煤层 气 第 期层的煤层结构均从简单到复杂, 多数区域无夹矸或 成原因同样复杂 , 可由构造或岩楽岩引起, 也可由偶见一层夹矸, 部分地区煤层结构相对复杂。 一般 顶底板围岩所导致, 还可因煤厚及其变化而产生,来说, 夹矸层数和厚度随煤厚而变化, 在厚煤区常 因此, 给煤体结构的分析与预测增加了难度。见 层。 夹矸厚度 , 山西组 号煤层夹矸成分多为高岭石泥岩和炭质泥岩, 少数为 不同 的 特细 粉砂岩或砂质泥岩 , 太原组 号煤层夹矸成 煤岩物理特征表明 , 随着煤的破坏程度增大,分多为伊利石泥岩和炭质泥岩。 山西组号煤层顶煤的孔隙度增加 ,强度降低,从而煤的密度减小、板多为泥岩, 少数为细 粉砂岩或砂质泥岩; 太原传播速度减慢、 孔径增大。 以沁南地区几十口煤层组 号煤层直接顶板为石灰岩, 伪顶为炭质泥 气取心井为样本, 根据煤岩心实际观测与相应层段岩, 厚度不一。 测井曲线的对比发现, 沁南地区山西组 号煤与太两套煤层的煤体结构特征复杂, 区域上 , 各煤原组号煤中构造煤的测井响应均表现为补偿密体结构类型分布形式多种多样, 有的顺层分布, 有 度小、 补偿声波大、 井径大的特征 , 与原生结构煤的局部出现在断层的两侧 , 有的出现在次级權皱的 存在明显差异 , 碎裂煤则介于两者之间 , 见表 、轴部;层域上, 构造煤或发育于煤层顶部, 或发育 表注: 数据取自同一测井单位的解释成果)。于煤层底部, 或发育于煤层中间。 煤体结构特征形表 山西组 号煤测井响应对煤体结构的识别表煤体结构 测井项目 补偿中子 (% 补偿声波(井径 ( 补偿密度 (原生结构煤碎裂煤构造煤 ( 碎粒煤、 糜棱煤) 丨表 山西组 号煤测井响应对煤体结构的识别表煤体结构 测井项目 补偿中子 (% 补偿声波 ( 井径 ( 补偿密度(原生结构煤碎裂煤构造煤 (碎粒煤、 糜棱煤)槌优拄抝宁鼉判、口 可反映并且放大定性判识的特征’ 建立了煤体结构保评』疋重抓、職 定量观酸验公式, 翻了煤体结构指数结合不同煤体结构的测井响应特征, 着重进行(了补偿声波、 井径、 补偿密度等数据的统计分析,由定性到定量, 实现煤体结构的定量判识。 统计测 式 ( 中 , 为煤体结构指数, 无量纲;井参数时注意到 ,沁南地区山西组 号煤与太原组 为补偿声波测井值, 为井径测井值,号煤的测井响应值,包括用于判识煤体结构的 为补偿密度测井值, 。 经过实际验补偿声波、 井径、 补偿密度等数据无明显差异, 可证,一般地, 补偿声波与补偿密度测井值分别可由适用同一研究方法。声波时差与密度测井值替换; 、 均为大于或等煤体结构的定量判识指标 于 的常数。依据测井响应特征, 补偿声波、 井径、 补偿密 为了分析定量判识方法的灵敏性, 定义原生结度可定性判识煤体结构。 在进行数据统计时发现, 构煤与构造煤层段的平均煤体结构指数幅度差通过补偿声波、井径、 补偿密度三个值的有效组合第 期 基于测井响应的煤体结构定量判识方法。、段的煤体结构指数 曲线 , 可判识:为碎裂煤; 为原生结构煤式 ( 中, 为原生结构煤与构造煤层段的 为构造煤。 经验证,该判识结果平均煤体结构指数幅度差 ,% 为原生结构煤层 与取心描述相一致 (注 : 该段煤层取心率为段的平均煤体结构指数; 为构造煤层段的平均 。煤体结构指数。一般地 , 进行平均煤体结构指数计 煤体结构指算时每 井深取一个值。本文计算取 且 , 因此式 ( 变换为式 (。 、“二 ?定量判识可行性及应用效果在煤层气井测井解释中 , 煤层与其它岩性岩层 ⑴可通过自然伽马 、 密度 、井径等测井响应准确区一分。 受沉积环境影响 , 各种岩性地层在沉积过程中所吸附的放射性元素数量不尽相同 , 纯煤的自然伽马值较低, 易于判识; 由于煤基质密度低 , 所以显 图 定量判识举例示低密度值 , 煤的体积密度 (方、法的局限性和围岩的体积密度 (具有明显差别 ,‘‘°同时, 密度测井可评价煤质及确定煤层中的夹矸, 受样本数据有限影响 ,该方法最终得出的不同当煤层中有煤矸石存在时 , 煤的密度将会增高 , 煤 煤体结构煤层的煤体结构指数范围或有误差 , 且样质变差 ; 在钻井过程中 , 煤层段较围岩更易于产生 本井煤层均为无烟煤, 对于贫煤与低阶煤的适用性扩径 , 故井径测井值较大。 还有待研究。 此外 , 本文测井数据为一家测井单位当划分出煤层之后 , 则可进行煤体结构的判 提供, 不同测井单位的解释成果在数值上或存在差识。 采用煤体结构指数作为定量判识指标 ,对沁南 异 ,但是考虑到规律的一致性,可通过煤岩心实际地区几十口取心并且具有较细致煤岩描述资料的煤 观测与测井响应的对比 , 分析不同煤体结构的煤体层气井进行了煤体结构判识, 之后对比煤岩心实际 结构指数范围。观测发现 , 原生结构煤层段的平均煤体结构指数小于 构造煤层段的平均煤体结构指数大于 ,原生结构煤与构造煤层段的平均煤体结构指数幅度 在煤层气勘探与开发过程中 ,测井是无论勘探差 大于 , 易于原生结构煤与碎粒煤的判识。 井或开发井都需要进行的项目 , 在补偿声波 (或碎裂煤层段的平均煤体结构指数在 之间 , 声波时差) 、 补偿密度 ( 或密度 、井径等测井数在煤体结构曲线上处于原生结构煤与碎粒煤之间。 据齐全的情况下, 可以容易地计算出煤体结构指数具体应用时 , 当煤层段平均煤体结构指数小于并进行煤体结构判 运用煤体结构指数进行煤体且有部分数值小于 时可考虑为原生结构煤 ( 注 结构定量判识提供了一种 目的煤层煤体结构分析与意第一步需进行围岩与夹矸的判识, 避免围岩与夹 认识的定量化手段 , 但是注意到 , 在实际排采中煤矸影响) ;而当煤层段平均煤体结构指数大于 岩心实际观测的煤体结构资料与煤层气垂直井产能且有部分数值大于 时 , 可考虑为构造煤; 当煤 具有良好的相关性 , 而产能评价是煤层气勘探与开层全段在判识出原生结构煤或构造煤后 , 余下煤层 发的核心 , 因此还需进行煤体结构指数与煤层气垂段可考虑为碎裂煤。 直井产能的相关性研究 ,从而对煤体结构定量判识沁水盆地南部 井太原组号煤埋深的结果是否可应用于产能评价进行验证。如图 所示 , 得出了该煤层 ( 下转第 页 )第 期 扩大煤层气分支井控制面积探索两井眼距离;百 计“两井眼距离—亡 设计设计方位 ° 呈 ° 夹角, 设计井深 叫设计方位。, 呈 ° 夹角, 设计井深西 东—‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ‘ ‘ ‘ ■ ■ ■ ■ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘图 井眼轨迹实钻设计图如图 所示 , 在 井钻井过程中 , 主口井控制面积而且完成要求控制面积需支 、 分支 、 分支 均发生煤 要的分支数量减少了 个 ,并且缩短钻井周期层垮塌 ; 而 钻进中途, 随钻伽玛测量工天左右 表明该方法具有较高的现场应用价值。具出现问题 , 右侧分支井眼无法按设计延伸。 经过 ( 地质资料的精度提高和工程施工中的规分析发现, 地层沿主支 和分支 末端 范操作, 可大大降低实现口井控制面积的施工难连线区域煤层稳定性较差 , 下步施工须避开该区 度。域。 依据本区煤层渗流距离 , 以及已钻各井眼 ( 由于煤层有别于一般的砂岩等骨架结构间关系 , 在 上设计增加钻探 个分支, 并顺利 坚硬储层 , 建议考核方仅对地质设计中的关键指标完成了 和 的钻探, 最终 进行要求。井在 天内实施煤层水平钻进 , 实现控制面积 。参 考 文 献刘明炎 鱼骨状水平分支井录井技术探讨与实践结论 录井工程 , :年在沁水盆地 区块 口井中应 纪伟 ’ 姜维寨 ,、等、煤层气分支井地质导向实践与用所建立的井眼轨迹控制与空间展布技术 ,平均口 认识 石油钻采工艺 ’ ’ (—井控制面积 ,完全娜舰雜方要細 ( 责贱辑 韩甲业 )上接第 页 ) (倪小明 , 陈鹏 , 李广生 , 等恩村井田煤体结构与参 考 文 献 煤层气垂直井产能关系 天然气地球科学 ,姚军朋 , 司马立强,张玉贵 , 构造煤地球物理测井“定删识研究 ■学报,:傅雪海 ’ 姜波’ 秦勇 ’ 等 用测井曲线划分煤体结构和预测煤储层渗透率 测井技术 ,:等王定武糊测井曲线删煤的破坏类型地球物理特征差异分析和纵横波联合识别与删方及意义⑴东北煤炭技术 ,法研究 地质学报’ :龙王寅 , 朱文伟 , 徐静, 等 利用测井曲线判识煤体结构探讨 中国煤田地质 , ,,刘明举 , 刘毅, 刘彦伟 , 等 地球物理测井技术在 :判识构造软煤中的应用 煤炭工程 , 责任编辑 黄 岚)
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