测井技术在樊庄地区煤岩结构识别中的应用

煤岩结构类型是影响煤层气富集高产的重要因素,直接关系到煤层气的勘探开发。基于测井响应特征与煤岩结构类型之间的关系,通过改进煤岩结构指数经验公式,并借鉴页岩气测井评价技术,展开对煤岩结构的评价研究。本文提出两种定量判识煤体结构类型的方法,根据樊庄地区对煤岩结构敏感的测井响应,经大量数值模拟得到地区相关经验公式,效果明显;创新应用测井资料提取煤岩力学参数用于判识煤岩结构类型,交会分析煤岩脆性指数和波阻抗,对于煤岩结构的识别具有较好的指示作用。     

基于测井参数的煤体结构预测模型及空间展布规律

为了定量、准确地预测煤体结构空间展布,基于沁水盆地柿庄北区块煤层气测井和钻井取心数据,引入煤岩地质强度因子的概念,对煤岩煤体结构进行宏观描述与定量表征,通过分析煤体结构表征值与各测井曲线间相关性,选取体积密度、自然伽马、井径、声波时差、电阻率曲线,利用多元回归分析方法,建立了煤体结构预测模型,并对取心煤体结构进行了验证,对柿庄北区块煤体结构进行单井分层划分,进而揭示其空间分布规律。结果表明:基于测井参数建立的煤体结构预测模型准确性较高,可供煤层气储层改造借鉴应用。     

基于测井信息的韩城地区煤体结构的分布规律

韩城地区煤层受多期构造破坏,煤体结构复杂,煤层气井出粉较为严重,目前对区内煤体结构分布规律研究尚且不足,制约了区内煤层气产能提高。通过对韩城地区测井资料与钻井取芯样品进行对比分析,总结出了不同煤体结构的深侧向电阻率测井、双井径测井及自然伽马测井曲线组合特征,并利用测井曲线组合特征识别煤体结构及分层定厚,进一步通过对研究区24口煤层气井测井资料的分析,揭示3号、5号和11号煤层煤体结构平面分布规律及其与区域构造的关系。研究表明：① I类煤（块煤）扩径轻微,电阻率偏高;II类煤（块粉煤）扩径严重且差异扩径现象明显,电阻率偏低;III类煤（粉煤）扩径严重且部分出现轻微差异扩径现象,电阻率偏低。② 边缘浅部隆起构造带、龙亭构造带、东泽村构造带和龙骨岭构造带控制了区内3号、5号和11号煤层煤体结构分布,II类煤和III类煤基本沿着构造带走向展布,同一构造带对不同煤层的破坏程度不同。     

中高煤阶煤层煤体结构识别测井法适用性评价研究

煤体结构对煤储层渗透率有重要影响,渗透率是煤层气勘探开发中的一个核心参数,而测井方法在大量煤层气区块煤体结构识别中得到应用,但尚处于探索阶段。分析研究了前人在不同煤层气区块煤体结构识别中使用的测井参数组合和针对不同煤体结构的测井参数数值,将这些区块按煤岩的镜质组最大反射率平均Ro,max划分为中煤阶区块(0.65%Ro,max1.90%)和高煤阶区块(Ro,max1.90%),基于对前人成果中各测井方法使用情况的统计和对成果中测井参数与煤体结构相关性的分析,探讨不同测井方法在中煤阶煤层和高煤阶煤层的适用性。结果表明:井径测井在中煤阶煤层和高煤阶煤层均适用,自然伽马测井在此2类煤层中均具有参考作用,电阻率测井、声波时差测井和密度测井在此2类煤层中的应用效果差别较大,补偿中子测井在2类煤阶煤层均不适用;因中煤阶煤岩与高煤阶煤岩力学强度差异造成其对外力的变形差异和不同测井参数的敏感性差异,导致不同测井方法对不同煤阶煤层的适用性存在差异。在中煤阶煤层煤体结构识别中,建议以井径测井和电阻率测井作为主要识别方法,以声波时差测井和自然伽马测井作为次要识别方法;在高煤阶煤层煤体结构识别中,建议以井径测井、自然伽马测井和密度测井作为主要识别方法。     

基于测井资料的临汾区块煤体结构识别及其分布规律

煤体结构类型与煤层气排采中煤粉产出密切相关,准确评价煤体结构类型对煤层气勘探开采具有重要意义。通过对临汾区块参数井煤芯样品和测井响应参数对比分析,划分了区内煤层煤体结构类型,总结了不同煤体结构类型对应电阻率、井径、自然伽马曲线组合特征,利用测井参数组合特征识别了临汾区块5#和8#煤层的煤体结构类型,并预测了煤层煤体结构平面分布。研究表明,5#和8#煤层煤体结构分布主要受控于古驿-窑渠背斜构造及其两翼断裂构造,Ⅲ类煤主要发育在背斜东翼的断裂构造附近。     

基于测井的柿庄地区宏观煤岩类型划分(增刊)

以柿庄地区3号煤层的钻井取心数据为基础,划分了研究区3号煤层宏观煤岩类型,结合测井资料,分析了宏观煤岩类型与补偿密度测井、声波时差测井和自然伽马测井的相关关系,利用多元线性回归方法,建立了柿庄地区3号煤层宏观煤岩类型测井解释模型,并划分了该煤层宏观煤岩类型。结果表明：该预测模型能较准确地对研究区3号煤层宏观煤岩类型进行划分,为研究区煤层气甜点区预测提供依据。     

基于测井的柿庄地区宏观煤岩类型划分

以柿庄地区3号煤层的钻井取心数据为基础,划分了研究区3号煤层宏观煤岩类型,结合测井资料,分析了宏观煤岩类型与补偿密度测井、声波时差测井和自然伽马测井的相关关系,利用多元线性回归方法,建立了柿庄地区3号煤层宏观煤岩类型测井解释模型,并划分了该煤层宏观煤岩类型。结果表明:该预测模型能较准确地对研究区3号煤层宏观煤岩类型进行划分,为研究区煤层气甜点区预测提供依据。     

基于测井响应的煤体结构识别及开发效果评价

根据不同煤体结构的测井响应特征,对研究区的煤体结构进行定量识别、精细描述,通过钻井取心结果进行验证,利用单层产气效果和每米煤厚的产能贡献指标,对研究区不同煤体结构煤层的开发效果进行评价并提出开发建议。结果表明:测井响应的补偿声波、补偿密度及井径测井值得到的煤体结构指数可以对煤体结构进行定量识别,研究区煤体结构指数小于500为原生结构煤,大于600为构造煤;研究区内Y1井原生结构煤、碎裂煤每米煤厚的产能贡献为600~1 200 m³/m,构造煤的产能贡献低于500 m³/m,产能贡献随着煤体结构指数的增加而降低;在目前的开发技术条件下,不适宜直接对构造煤进行煤层气开发。     

煤岩特征及其对煤层气勘探开发的影响

煤岩特征分析有助于了解煤储层物性优势、优选富集高渗区域与评价单井开发潜力。基于黔西五轮山矿区煤岩和测井资料,采用地质理论与工程实践分析相结合等方法,研究了煤岩与测井响应特征,探讨了其与煤层气勘探开发的关系。结果表明,6-3,9,16号煤层机械强度可能相对于其它煤层较好,但16号煤层整体发育了碎粒煤—糜棱煤结构,显著降低了煤体结构强度及渗透性。采用直井压裂开发方案时,可选择3,5-3,6-3,8,16号等5个煤层分层射孔压裂,有利于排采增效。5号和8号煤层相对施工水平井较为有利,但单一薄煤层水平井作业可能提高产能有限,因此,煤层气井型选择应优先选择直井开发模式。16号煤层不利于水平井工程稳定性,如采用直井开采,应避开其构造煤分层。     

鄂东南地区深部煤层气煤体结构测井评价研究

为查明延川南深部煤层气煤体结构分布规律,以探井煤层取芯资料和测井数据为研究对象,利用交汇图法建立了煤体结构识别标准。为方便研究和生产需要,将煤层按煤体结构分为粉煤和块煤两类,二者可以通过自然伽马-补偿密度、自然伽马-深侧向交汇图定性识别,粉煤一般具有高自然伽马、高补偿密度、低深侧向、大井径等测井响应特征,块煤具有低自然伽马、低补偿密度、高深侧向等测井响应特征。研究结果表明,粉煤主要分布在断层附近,块煤主要分布在断层和褶皱不发育区。     

构造煤中矿物质对孔隙结构的影响研究

为查明矿物质对构造煤孔隙结构的影响,在构造煤宏观和显微构造变形及其孔隙结构特征分析的基础上,结合显微组分鉴定和工业分析实验研究,探讨了构造煤中矿物质对煤体变形和孔隙结构的影响。为突显孔隙结构对构造变形的响应和表征作用,提出了干燥无灰基和密度校正法,以期降低矿物质对孔隙结构的影响。研究表明:一般矿物质含量相对较高的煤体在相近的构造条件下,变形程度往往强于低矿物质含量的煤体,构造煤中黏土矿物发育区构造变形程度多会增强、变形性质可向韧性转变。同生矿物对构造煤的孔隙结构的影响主要体现在密度、组分和变形影响等方面,且以密度影响最为显著。密度校正法可有效消除密度的影响,使得体积孔容和体积孔比表面积能更好的反映构造煤的孔隙发育和构造破坏程度。     

构造煤地球物理测井定量判识研究

为定量判识构造煤并获取构造煤的高精度厚度信息,以岩石物理与测井地质应用技术为指导,研究了构造煤的地球物理特征。结果表明：与原生结构煤相比,构造煤在地球物理测井曲线上通常表现为低电阻率、高声波时差、低密度、井径扩径、补偿中子值可能增大等特征。基于岩石物理研究结果,提出利用孔隙结构指数m作为构造煤定量判识指标,阐明了用测井资料通过Archie公式求取构造煤孔隙结构指数m的方法与定量判识可行性,将该方法在两个煤田进行实际应用,效果表明：用孔隙结构指数m定量判识构造煤并确定厚度是可行的,能够大大减小定性判识误差。     

构造煤结构-成因新分类及其地质意义

在详细研究沁水盆地和两淮煤田构造煤的基础上，结合前人的研究成果，扩展了构造煤的概念，提出了一套既适合于煤层气勘探开发又适合于煤与瓦斯突出防治的构造煤结构一成因分类方案．此分类方案是以构造煤的手标本或钻井煤芯为尺度，按构造变形机制分为脆性变形、脆韧性变形和韧性变形3个变形序列的10类煤．     

构造煤特征及其与瓦斯突出危险性的关系

构造煤是发生煤与瓦斯突出的必要条件。13-1煤层是淮南煤田潘一井田的主采煤层,该煤层构造煤非常发育,通过计算构造煤在煤层中所占的比例和构造煤的厚度;分析构造煤的分层特征,研究该煤层的构造煤发育特征,并初步探讨了构造煤发育特征与瓦斯突出危险性之间的关系。     

瓦斯地质量化技术在瓦斯涌出预测中应用

通过瓦斯地质分析,提出煤层围岩透气性、断层复杂程度、褶皱变形复杂程度、煤层倾角复杂程度、顶板岩性、构造煤发育程度的量化方法和计算公式。采用因子分析方法对陶二煤矿2煤层影响瓦斯涌出的瓦斯地质指标进行筛选,确定出3个主因子,建立了瓦斯涌出量预测模型,经过理论和实践验证,模型精度较高,可以用于陶二矿未采区瓦斯涌出的预测。     

煤孔隙结构构造变形的压汞法和小角X射线散射表征

依托渭北煤田韩城矿区煤样,采用压汞法和小角X射线散射技术(SAXS),结合孔隙分形表征,从分形特征的角度探讨了构造变形对煤孔隙结构的影响程度。结果表明,煤的孔隙分形维数定量表征了构造煤孔隙结构的差异性变化及其非均质性。强构造变形煤具有较高的渗流孔分形维数(DHg),孔隙结构及表面非均质性较高,而渗透率较低,说明强烈构造变形所导致的复杂孔隙结构是构造煤储层低渗透的原因之一。吸附孔孔隙表面分形维数(DSAXS)随着构造变形的增强而增大,表明变形作用造成煤孔隙表面结构在微观上变得复杂。研究认为,分形维数可以指示煤中孔隙结构的构造变形程度。     

基于对应分析技术的煤体结构判别:以沁水盆地安泽区块为例

准确预测煤体结构平面与纵向分布规律对煤层气勘探开发具有重要的指导作用。对安泽区块13口探井88个煤样的6种测井数据进行对应分析结果表明,由煤芯获得的不同煤体结构的样品点在对应分析获得的因子载荷图中聚类分布(对应分析划分结果与岩芯获得的煤体结构类型吻合度高达97.7%),可据此划分区内其他井的煤体结构类型并预测全区煤体结构分布。预测结果表明:纵向上,原生结构煤发育于煤层的顶底两端,碎粒结构煤发育于煤层中部,碎裂结构煤多发育于原生、碎粒结构煤之间;平面上,北部及南部An12井附近原生煤和碎裂结构煤发育(Ⅰ区),南部An28井与An22井附近和中南部断层F1与F2附近发育碎粒结构煤(Ⅱ区);安泽区块Ⅰ区较南部和中南部Ⅱ区储层条件相对有利。     

构造煤的地震可识别性特征

为了研究构造煤的地震特征及可识别性,根据常温常压条件下超声测量所揭示的原生结构煤与构造煤的弹性特征,建立了3种典型的煤层夹构造煤地震地质模型;利用反射率法计算了这3种模型的PP波与PS波地震响应;在不同频率下对比分析了构造煤所处位置及厚度大小对煤层反射的影响及其AVO特征。结果发现:构造煤夹层的存在使煤层反射系数增大;频率越低、构造煤厚度越大,增加的倍数越高;相同条件下PP波反射系数的增幅高于PS波;在低频情况下,构造煤在煤层中的空间位置变化在煤层反射的相位上存在异常。从而从理论上证明利用现有的纵波地震反演技术,理论上可以预测构造煤的存在;PS波信息的加入有助于提高单纯PP波预测的精度,尤其对构造煤空间位置的确定,PS波相位具有优于PP波的敏感性。     

高丰度煤层气富集区地球物理识别

为预测煤层气富集区,通过地震反演和地震属性分析,获得了煤层含气量、地质构造、煤层厚度、煤层结构、煤层顶、底板岩性和裂隙等地震地质参数,基于地球物理信息融合方法对煤层气富集区进行了预测。研究结果表明:随着埋藏深度增加,煤层厚度增加,煤层含气量呈增加趋势;向斜轴部隆起带煤层含气量大,背斜轴部凹陷区煤层含气量相对较多;构造煤分布区一般煤层气较富集;煤层直接顶底板为泥岩,则煤层含气量一般较高;裂隙的存在会对煤层气含量有一定影响。研究认为,煤层埋深、煤层厚度、结构、构造和顶底板岩性等参数是控制研究区煤层气富集的主要地震地质因素,基于地球物理信息融合对煤层气富集区进行预测,可以避免单一地震地质因素预测的局限性,有助于提高预测精度。