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煤层气储层描述技术及其应用

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煤层气 描述 技术 及其 应用
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系数为 0. 999 ,大大超过线性回归法的相关系数 (见图 1 — a) ,利用训练好了的网络我们对离井的点利用波幔 (见图 2 — a)对孔隙度进行了计算 ,结果如图2 — d 所示。作为比较 ,我们给出了线性回归方法和协同克里金法导出的孔隙度 (见图 2 — b、 c) ,可见它所预测的图像与较为优越的协同克里金法相当 ,而计算过程却要简单得多。通过应用 ,我们看出神经网络可应用于储层参数的描述 ,并具有相当高的精度。与复杂的协同克里金法相比 ,它要简单得多 ,而又不失精度高的优点。与简单的线性回归法相比 ,它有较高的精度而又不失处理简单的优点。参 考 文 献1   . 1991 ;10(1) :11~ 142   于建华 . 应用神经网络自动识别岩性 . 石油地球物理勘探 ,1993 ;28 (1)3   靳蕃等 . 神经网络与神经计算机 . 成都 :西南交通大学出版社 ,19924   焦李成 . 神经网络系统理论 . 西安 :西安电子科技大学出版社 ,19905   M. A 1988 ;58 :1 263~ 1 275(收稿日期   1997201217  编辑   韩晓渝 )3 王利 ,女 ,1967 年生 ;1991 年毕业于中国地质大学 (武汉 ) ,获石油地质专业硕士学位 ;现主要从事油田开发地质研究工作。地址 : (450006)河南省郑州市伏牛路 197 号。电话 : (0371) 8981590 — 317。煤层气储层描述技术及其应用王 利 3  蔡云飞 侯鸿斌(中国新星石油公司华北石油局规划设计研究院 )王利等 . 煤层气储层描述技术及其应用 . 天然气工业 ,1997 ;17 (6) :28~ 31摘  要   煤层气储层描述是认识和评价煤层气储层的一项基本技术 ,通过储层描述建立煤层气储层地质模型 ,是煤层气有效勘探、优化开发的基础。根据煤层气及其储层的特点 ,将煤层气储层地质模型分为基础地质、煤岩学、吸附储集、储层物性及流体等五个特征进行描述。煤层气储层描述采用的是将煤层气地质学与储层工程相结合 ,静态与动态研究相结合的一套方法。该套方法在建立柳林煤层试验区 4 # 煤层地质模型过程中得到了应用 ,获得较好的效果。主题词   煤成气  储集层描述  地质模型  流程  技术  应用常规的油 (气 )藏描述及其地质模型建立是应用多种手段和途径获取资料 ,对油气藏的内部结构、外部形态及其流体分布特征进行全三维的描述 ,从而为油 (气 )藏综合评价、数值模拟及储量计算、优化开发方案提供可靠的依据。煤层气赖以存在和产出的主体与常规油气一样 ,都是储层。但煤层气储层保存气体的机理与常规气藏区别较大 ,它不需要严格的圈闭条件 ,而是依靠储层压力来维持气体分子在煤岩孔隙内表面上的被吸附状态。因此 ,认识和描述储层 ,建立其地质模型也是煤层气有效勘探、优化开发方案所必需的。煤层气地质模型是煤层气储层内部地质结构、外部几何形态及其相关的地质特征、煤岩煤质、储集能力、物性参数及气、水特征等的高度概括。建立的煤层气储层地质模型应能够全面地、系统地反映具体区块的整体特征 ,为煤层气数值模拟及下一步工作的展开提供符合实际的地质特征和较准确的数据。因此 ,模型建立的精度直接关系着模拟结果的精度 ,决定着所模拟的开发方案的合理性、预见性及有效性。依据煤层气储层的特点及研究内容 ,将广义的煤层气储层地质模型分作基础地质、煤岩学、吸附储集、储层物性及流体等特征。其中 ,吸附储集和储层物性特征是模型的核心。基础地质特征包括储层所在的构造环境、储层分布规模以及与储层有关·82·勘探与开发                 天 然 气 工 业                   1997 年 11 月© 1994 。煤岩学特征主要是储层的煤岩类型、变质程度、灰分含量等。吸附储集特征包括煤层的含气量、吸附解吸特征 ,它直接决定着对储层吸附性质、资源量及可采量的评价。储层物性特征主要概述了煤储层的渗透率、孔隙度及其分布。物性的好坏是决定气、水产量的重要因素。流体特征主要描述气、水的特征成分及其物性等。建立地质模型的技术方法建立煤层气储层地质模型最基础的工作是进行煤层气储层描述 ,而储层描述的目的是提供定量化的地质模型。11 煤层气储层描述的难点由于煤层气储层是伴随着煤层气的开发利用而刚刚被人们所认识的 ,由于储层的特殊性 ,增加了参数获取的难度 ,储层参数的各种获取手段和方法 ,当前还处于探索之中。煤层气储层描述的资料主要来源限于钻井和分析资料以及试井和生产测试资料 ,这些资料来源往往都是有限的 ,同时又由于实验室取样、制样及模拟地下储层条件的难度严重影响了某些分析结果的可靠性 ,限制了对煤层气储层的全面认识。21 储层描述及建模的技术方法鉴于以上难点 ,煤层气储层描述及建模最根本的方法就是将煤层气地质学和储层工程相结合 ,以静态研究为基础 ,同时以动态研究的结果验证和补充静态研究的某些限制和疑难点。在煤层气储层地质模型研究中 ,基础地质特征和煤岩特征是在收集前人工作成果的基础上 ,以储层地质学、储层沉积学及煤岩学为理论依据 ,主要利用岩心资料 (岩心描述、分析及化验等 )来表述的 ;同时结合地质、水文背景进行单井分析 ,向平面上展布。吸附储集特征则利用实验室分析资料 ,以吸附理论和储层地质学为指导 ,使用统计分析的方法来确定。应用实际气、水的分析化验结果可得到煤层储层气水的某些物理性质表征参数。然后 ,以实验室和试井测试结果为基础 ,结合生产排采过程中获取的气、水产出资料及其它特征进行综合分析 ,形成储层物性的初步认识、在此基础上 ,进行数值模拟的生产历史拟合 ,以拟合后获取的物性参数 ,充实储层物性特征。此过程是以储层工程、渗流力学、储层地质学及煤层气产出机理为依据 ,通过反复的调整与拟合完成的。生产史的拟合同时也是对储层其它特征的验证与丰富的过程。当然 ,通过拟合调整的参数不一定完全代表储层的实际情况 ,但还是比较接近储层的实际情况。目前对于调整后参数可靠程度的证实、精细程度的提高还需要做进一步工作。储层描述的最终目的是提供定量化的储层地质模型 ,并计算煤层气地质储量 ,为此 ,必须建立在资料齐全、参数准确并符合实际基础之上。研究流程的支柱是资料及数据的有序管理。研究结果的精度在于提高对煤层气储层的综合认识程度及研究水平。目前条件下 ,我们进行储层描述的研究流程见图 1。图 1  建立煤层气储层地质模型工作流程图1. of up 于煤层气的储集机理与常规天然气差别较大、产出机理也有差别 ,所以 ,煤层气地质储量计算方法及储量级别的分类原则也应与常规天然气有所不同。由于我国煤层气勘探开发及研究工作程度目前尚较低 ,只能对煤层气地质储量及其计算方法进行初步探索 ,还无法对煤层气储量级别划分问题开展大量研究工作。借鉴美国习惯 ,采用煤层气原地资源量 ( ·92·第 17 卷第 6 期                 天 然 气 工 业                 勘探与开发© 1994 ) 的概念可对煤层气资源进行估算。煤层气原地资源量是指某一范围内地下煤层气的总蕴藏量。由于煤层气藏对圈闭没有严格的要求 ,所以 ,计算煤层气原地资源虽说应以盆地或含气煤层连续分布范围为单位进行计算 ,但由于煤层气储层的非均质性 ,从勘探开发实践出发 ,笔者认为更重要的是以有利区块 (往往也是勘探开发登记区块或合同登记区块 )为单位来计算。其计算公式为 :煤层气原地资源量 ( = 煤层面积 ( ×煤层厚度 (m) ×煤层密度 (t/ ×煤层含气量 (t)上述公式中涉及计算区块煤层的 4 个参数 ,4个参数准确程度越高 ,其煤层气原地资源量可靠性越高。由上述公式同时可知 ,计算煤层原地资源量的关键是确定区块内含气煤层的煤储量和单位煤储量的含气量。两者之乘积即为煤层气原地资源量。煤层气储层描述实例以柳林煤层气勘探开发试验区为例 ,应用煤层气储层描述技术建立的该区 4 # 煤层地质模型如下。11 基础地质特征柳林煤层气试验区 4 # 煤层属二叠系山西组。区内该煤层的构造为由北东向南西倾斜的单斜地层 ,构造较简单 ,埋深适中。厚度 210~ 416 m ,变化趋势由南向北逐渐增厚。该煤层的顶底为灰黑色泥岩、细粒砂岩。据煤炭部门水文地质调查表明 ,区域上含 4 # 煤层的山西组可能有含水砂岩 ,但出露面积小 ,分布稳定性差 ,富水性很弱。21 煤岩学特征柳林试验区内 4 # 煤层以光亮型煤、半亮型煤及过渡类型煤为主 ,半暗型煤较少 ,暗淡型煤罕见。煤岩类型纵向变化有一定的规律 ,中部较好 ,接近顶底板处变差 ,夹矸增多。该区煤层变质程度中等 ,属中 —低挥发分烟煤 ,相当于焦煤。镜质体反射率 1132 %~ 1143 %。煤质较好 ,为中、低灰分煤 ,平均灰分含量 12 %左右 ;显微组分中镜质组含量高 ,为 60 %~ 80 % ,也反映出煤岩类型、煤质较好的特征。31 吸附储集特征根据目前钻井取样含气量测定结果 ,4 # 煤层的含气量一般为 10~ 15 t 。吸附时间约为 2 d。这些反映了该煤层较好的含气性和扩散能力。把含气量数据点入相应煤层的吸附等温线图中(图 2) ,可以看出 4 # 煤层为饱和吸附或接近饱和吸附。图 2   4 # 煤层吸附等温线2. of o. 层物性特征割理是煤层水储集的场所 ,也是气、水产出的通道。据矿井调查结果 ,柳林试验区 4 # 煤层面割理发育方向为近东西向。面割理密度一般为 20~ 30 条 /5 层的物性特征实质上是指煤层割理等裂缝孔隙的物性。目前 ,煤层割理物性实验室测定与井场测试解释的结果往往对比性较差 ,代表性受到限制。而在已有实际生产史的条件下 ,利用数值模拟技术 ,通过生产历史拟合调整和确定的物性参数值是获取比较合乎实际储层物性参数的一种手段。柳林试验区七口井具有生产史 ,通过生产历史拟合获得的 4 # 煤层孔隙度和渗透率见图 3。由图可知 ,钻井区 4 # 煤层的面割理孔隙度为 110 %~410 % ,割理渗透率为 1 × 10 - 3~ 815 × 10 - 3μ 51 煤层气水特征柳林试验区 4 # 煤层所产的煤层气成分单一 ,甲图 3   4 # 煤层割理孔隙度、渗透率分布图3. of in o. 4.·03·勘探与开发                 天 然 气 工 业                   1997 年 11 月© 1994 ~ 97 % ,另含少量氮气 (3 %~ 5 %) 。气体比重为 0157 ,体积系数为 01025 ,粘度 01011 5s。生产井水样分析表明 ,4 # 煤层水为碳酸氢钠( ,略偏碱性 ,矿化度 5 000 L 左右。参  考  文  献1   地质矿产部华北石油地质局编 . 煤层气译文集 . 郑州 :河南科学技术出版社 ,1990(收稿日期   1997 - 05 - 20  编辑   华  桦 )3 费怀义 ,高级工程师 ,1963 年生 ,1983 年毕业于西南石油学院勘探系 ;曾多次荣获四川省、总公司及局级科技进步奖 ,现主要从事地质研究及储量计算工作。地址 : (400021)重庆市江北区大庆村。电话 : (023) 67613188 转 311609。确定气井临界水饱和度的方法费怀义 3  陈心胜(四川石油管理局川东钻探公司 )费怀义等 . 确定气井临界水饱和度的方法 . 天然气工业 ,1997 ;17 (6) :31~ 33摘  要   气井临界水饱和度是指在工业气流产量下限时所对应的最大含水饱和度。确定气井临界水饱和度对划分气井有效厚度、计算储量都是非常重要的 ,它不仅与测试产能有关 ,而且和岩石孔隙结构 (反映在相对渗透率上 )有关。储层孔隙结构越好 ,测试产能越高 ,临界水饱和度越高 ,其对应的有效孔隙度下限越低。采用试井原理并结合相对渗透率资料 ,通过迭代试差法可求取气井临界水饱和度 ,进而确定气井含气饱和度与有效厚度。该方法已在川东多个石炭系气藏中使用 ,取得了较好效果。主题词   气井  临界饱和度  气井产能  有效厚度  地质储量  方法临界水饱和度是指在工业气流产量下限时所对应的最大含水饱和度。由于储层好坏决定了渗流性能的高低 ,这必然反映在相对渗透率上。通过对相对渗透率曲线特征的分析 ,可得到求取临界水饱和度的启示。相对渗透率曲线上有三个特殊点 ,一为水相开始流动的起动点饱和度 (临界水饱和度 ,本文暂称之为起动点饱和度 ) ;二为气、水相渗透率相等时的交叉点饱和度 ;三为气相停止渗流的残余气饱和度。显然 ,以上三种饱和度均非本文提及的临界水饱和度。当储层较好时 ,即使水相渗透率远高于气相渗透率 ,也能产出工业性气流 ,其临界水饱和度高于交叉点水饱和度 ;反之 ,当储层较差时 ,即使低于起动点水饱和度也不能产出工业性气流。因此可根据相对渗透率资料中含水饱和度与测试产能的相互关系 ,采用迭代试差法求取工业气流下限时的临界水饱和度。研究方法及公式推导11 标准化相对渗透率资料根据文献 〔 1〕 推荐的方法 ,并认为当束缚水饱和度为零时所测气相相对渗透率为 1〔 2〕 ,由下式进行标准化处理 :α ( a - S w) m / 1)β S w n/ 2)其中 , a = 1 - S 0) (3)式中 : 相对渗透率 ,f ;S w 、 S 缚水饱和度及残余气饱和度 ,f ;α 为 S w = 0 时的气相相对渗透率 β 为 S w = 1 - . 求临界水饱和度据统计 ,川东石炭系气藏的产气方程为 :Q = C ( 0. 75 (4)·13·第 17 卷第 6 期                 天 然 气 工 业                 勘探与开发© 1994 , . N A . . v. 17 ,6 ,22~ 25 ,11/ 25/ 97. ( 000- 0976 ; be by of a of a of is in of of by of of to on by 1 , W3 4 1 , S3 4 in is in on is ,s v. 15 ,3 ,1995.………………………… , . N A . . v. 17 , 6 ,26~ 28 , 11/ 25/ 97. ( 000 - 0976 ; is an in of is be by of of An be by A by is by it is to of to be by be is a of to be is a to be by it of be is is In to to An by of in a is in , 962 He he is in of on 10059 , ( 028)4079208.………………………… i , 1994 , M i ry i . N A . . v. 17 , 6 ,28~ 31 ,11/ 25/ 97. ( 000 - 0976 ; is a up of is of to of of be as by to A of in in of up of o. 4 a i( f em ,967 s . in on 197 , (0371) 8981590 - 317.…………………………A F N . N A . . v. 17 ,6 ,31~ 33 ,11/ 25/ 97. ( 000 - 0976 ; in to It is to in of It is to to a of of of of In of by in be in be in a , 963 he is of 30021 , (023) 67613188 - 311609.…………………………F F N . . v. 17 ,6 ,34~ 37 ,11/ 25/97. ( 000 - 0976 ; is an of in be by gasinjecti
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