煤层气测井评价方法探讨
煤层气测井评价
题目煤层气的测井评 制作人：刘博彪成杰朱博文崔莎莎 周道琛万程贾凡解冲雷
前言 (1) 0.1研究目的及意义 (1) 0.2煤层气测井的研究现状 (2) 第一章煤层气及储层的基本特征 (4) 1.1 煤层气的储层特征 (4) 1. 2煤层气的赋存状态 (5) 第二章煤层气的测井解释 (6) 2.1 煤储层的测井响应 (6) 2.1.1煤层气的电性特性 (6) 2.2.2 煤层气的测井相应特征 (6) 2.2储层参数的测井评价方法 (7) 2.2.1煤层的深度和厚度 (7) 2.2.2煤的工业分析参数 (8) 2.2.3煤层含气量 (8) 2.2.4渗透率和裂缝孔隙率 (8) 2.2.5岩石力学性质 (8) 2.3 实例分析 (9) 2.3.1 煤层与围岩的识别 (9) 2.3.2 煤的工业分析 (9) 2.3.3 含气量 (12) 2.3.4 渗透性的测井评价 (14) 2.3.5 资料的处理 (15) 第三章结论及建议 (17) 3.1 本文得出的结论 (17) 3.2 煤层气测井技术存在的煤层问题与建议 (17) 参考文献 (18)
前言 0.1研究目的及意义 煤层气俗称煤层甲烷或煤层瓦斯，是有机质在煤化作用过程中生成的、主要以吸附 状态赋存于煤层及其围岩中的可燃气体，其主要成分是甲烷，其次为二氧化碳、氮气等。煤层气是一种自生自储式的天然气资源，与石油及常规天然气藏有所区别，故称为非常 规天然气。 在过去的几十年里，作为一种新型绿色能源，煤层气资源受到世界各国的重视，许 多国家相继加大了对煤层气资源的勘探开发力度。美国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯及 英国等国家是较早的将煤层气作为天然气能源进行开发和利用的国家。其中，美国是世 界上开采煤层气最早、煤层气商业性开发最为成功、也是产量最高的国家。 我国煤层气资源丰富，分布广泛，图1-1为我国主要含气区煤层气资源分布情况。 但是，由于我国煤层气勘探开发尚处于起步阶段，煤层气勘探程度普遍偏低。煤岩的组 成组分较为复杂，且各组分含量变化较大，被认为是最复杂的岩石，加之其基质孔隙- 裂缝的双重孔隙系统，共同导致煤层具有很强的非均质性，这给测井解释带来了更大的 多解性和不确定性。 测井方法被广泛应用于煤层气勘探开发过程，主要用于划分煤体宏观结构层深度、厚度及夹研层等)，进行煤质分析，确定煤体的物理参数(孔隙度、渗透率、地层孔隙压力及温度等)，以及结合室内煤心分析化验资料计算煤层含气量等。目前，我国煤层气测井评价水平整体较低，加强对煤层气储层测井评价的基础研究工作，提高煤层气储层测井解释精度，对我国煤层气资源的开发和利用具有重要意义
煤层气地球物理测井技术的思考
煤层气地球物理测井技术的思考 发表时间：2018-08-06T10:35:55.557Z 来源：《科技中国》2018年3期作者：唐万亨 [导读] 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。煤层气作为煤田伴生的一种非传统能源，因其的环保性，越来越受到广泛重视，本文就煤层气勘探开采过程中需要用到的测井技术浅谈下想法。 关键词：煤层气；测井技术；勘探开采 煤层气，指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，俗称“瓦斯”，瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m3，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。瓦斯是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，其主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。如遇明火，即可燃烧，发生“瓦斯”爆炸，直接威胁着矿工的生命安全。因此，矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工们察觉到这种情景后，可立即撤出矿井，避免伤亡事故的发生。瓦斯爆炸一直是煤矿安全生产的一个重大隐患。近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。 作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。下面就煤层气的勘探开采对于测井工作所需要解决的的技术需求，浅谈下想法。 一、勘探过程中的测井 众所周知，气体能够长期保存在地下，有其必要的条件，因而应该从其赋存条件选择合适的测井方法。煤层气作为一种气体，评价其储量，必须有含气量、饱和度、孔隙度、渗透率（绝对渗透率和相对渗透率）、储层压力等。常规的煤田地质测井参数双侧向（DLL）、自然伽玛（GR）、自然电位（SP）、补偿密度（DEN）、补偿声波（AC）、井温（TEMP）、顶角（DEV）、方位角（AZIM）、双井径（CAL）等曲线。这些曲线显然不能满足对煤层气的评价，应引入新的测井参数，对煤层及所赋存的煤层气进行综合评价。补偿中子（CNL）测井，是在贴井壁的滑板上安装同位素中子源和远、近两个热中子探测器，用远、近探测器计数率比值来测量地层含氢指数的一种测井方法。目前广泛使用补偿中子来进行孔隙度测井。利用孔隙度和其它参数结合可以推算出渗透率、饱和度等相关评价参数。这些参数可以有效的对煤层气钻孔中煤层气的储量进行评价。 二、完井开采过程中的测井 固井阶段 煤层气开采井在裸眼井完工后，为了保证抽取生产，需要进行固井完井工艺。在此过程中，需要对固井完井质量进行检查，需要引入水泥胶结测井（CBL）和声波变密度测井（VDL）。两种方法的原理是通过声波幅度进行测井。水泥胶结测井（CBL）可以判断固井水泥环和套管的胶结程度，再引入声波变密度测井（VDL）可以评价水泥环和地层、套管的胶结程度。这些基本上可以解决固井质量评价。基于这两种原理的基础上，最新发展起来了水泥评价测井（CET）和脉冲回声测井（PET）,可以更好的不受外界微小环境及自身所处环境状态的影响，更好的完成水泥胶结评价。 射孔阶段 射孔是采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔让井下地层内流体进入孔眼的作业活动。煤层气裸眼井固井完成后，需要进行目的层射孔。参考中国石油天然气集团对旗下的五大钻探工程公司（大庆、川庆、西部、渤海、长城）的测井分公司及中国石油天然气集团测井公司的分工，射孔属于测井公司业务的一部分。目前世界各国的射孔技术按输送方式可以分为两类：一是电缆输送射孔；二是油管输送射孔。按其穿孔作用原理可分为子弹射孔技术、聚能式射孔技术、水力喷射射孔技术、机械割缝式射孔技术、复合射孔技术等。煤层气抽采井在固井完成之后，要投入生产阶段，必须要进行目的层的射孔作业，因此射孔作业，也是煤层气测井需要关注的一个方面。 三、结语 煤层气测井是指根据煤层气储层(煤层) 与围岩在岩性物性上的差别，利用自然电位、双侧向（或感应）、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波列、中子孔隙度以及井径测井等对其进行测井，煤层不仅是储存甲烷的储层，而且是生成甲烷的源岩。煤层的物理结构是一个双重孔隙，即煤层中有由基质孔隙和裂缝孔隙的孔隙系统，其裂缝孔隙又由主割理(面割理)和次级割理(端割理)组成。煤层甲烷呈三种状态存在于煤中，即以分子状态吸附在基质孔隙的内表面上；以游离气体状态存在于孔隙和裂缝；或溶于煤层的地层水中。由于煤层的物理结构以及煤层气(甲烷)的存储、运移等方面区别于常规天然气，因而传统的常规天然气储层的评价方法不适合于评价煤层气层。综上所述，煤层气测井对于我们传统煤田地质勘探系统的测井工作，面临诸多的新技术、问题和挑战，但是也有我们自身的优势。我们对
浅谈煤层气测井技术
因其具有改善能源结构，缓解能源压力，保障煤矿安全生产，保护环境等优点，近年来，煤层气开发利用成为能源勘探的一个亮点。为进一步加大煤层气抽采利用力度，强化煤矿瓦斯治理，减轻煤矿瓦斯灾害，国务院办公厅于2006年6月发布了《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》。在煤炭资源勘探日趋减少的情况下，煤层气勘探给煤炭地质勘探带来了一个新的发展机遇。 1煤层气测井现状 ①早先国内各大石油勘探局（公司）凭着技术、 仪器设备的优势和固井、射孔、压裂方面的能力，率先进入煤层气测井市场，测井项目、测井参数、报告格式均按照石油测井模式进行。现行的唯一一个煤层气测井规程--《煤层气测井作业规程》（中联煤层气有限责任公司企业标准Q/CUCBM 0401-2002）基本照搬了石油测井的标准。测井仪器系统有CSU- D 、SKD-3000、SKH-2000、SKN-3000等等。 ②随着煤层气测井市场的不断扩大，许多煤田 勘探测井队伍进入煤层气测井市场，测井仪器设备主要有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所的PSJ-2型数字测井仪系统。 2煤层气测井仪器对比分析 ①石油测井仪器设备具有组合化程度高、可测 参数多等优点，如感应测井、地层产状测井、微球聚焦等仪器。但仪器体积大、笨重，施工成本高，采样间隔大，解释精度低。 ②美国蒙特系列Ⅲ数字测井系统方法仪器多， 配备有中子、全波列、产状仪等，基本可以满足煤层气测井参数要求；渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型数字测井仪需要另外配备其它仪器厂的补偿中子、双侧向、全波列等测井探管；北京中地英捷物探仪器研究所基本可以配全煤层气测井仪器系统。这些煤田测井仪器设备均具有轻便灵活的特点，虽然组合化程度比石油测井仪器低，但对于煤层气钻孔只是 n ×100m 的孔深来说，效率并不低，而采样间隔密，解 释精度高，施工成本低，适用于煤层气测井。 3测井地质成果 煤层气测井的主要地质任务为： ①划分钻井岩性，进行岩性分析；②确定煤层的深度、厚度及其结构； ③进行煤质分析，计算目的煤层的固定碳、灰 分、水分及挥发份，计算目的煤层的含气量； ④进行含水性、渗透性分析； ⑤测量钻井的井斜角和方位角，计算钻孔歪斜 情况； ⑥测量井温，了解储层温度； ⑦检查固井质量，评价水泥环的胶结情况等。 对于钻井岩性的划分和煤层深度、厚度及其结构的确定，可以说是煤田测井仪器的强项，其较高的仪器分辨率可以划分煤层中10cm 左右的夹矸，井温、井斜测量也可以进行连续测量。在煤质分析、碳、灰、水及含气量计算中，其关键是选择计算参数。在一个地区实施煤层气测井，要尽量收集目的煤层的各项实验室指标，并将其与测井的各项参数进行对比，找出相关关系，以便使测井计算出的煤层各项指标更客观、更接近实际。 作者简介：赵保中（1956—），男，物探工程师，长期从事地球物理测 井、地质勘探等工作。 浅谈煤层气测井技术 赵保中，郑应阁，吴正元 （河南省煤田地质局二队，河南洛阳471023） 摘要：目前用于煤层气测井的主要设备有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所PSJ-2型数字测井仪系统。煤层气裸眼井常测的参数有自然伽马、长短源距人工伽马、自然电位、双侧向、双井径、声波、补偿中子、井温、井斜等，而固井质量检查测井则用自然伽马、声幅、声波变密度和磁定位等方法。受井径过大的影响，密度三侧向测井、声速和补偿中子测井会存在较大误差。另外《煤层气测井作业规程》是单一企业标准，其中有些规定在实际执行过程中存在诸多问题，需在实践中进行修正。关键词：测井仪器；测井方法；固井；测井规范；煤层气中图分类号：P631.8 文献标识码：A 文章编号：１674－1803（２００8）12－００32－０2 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vol．20No．12Dec ．２００8 第20卷12期２００8年12月
煤层气报告
高压细水雾技术在煤层气抽采利用 和控制煤矿瓦斯粉尘危害的应用概述 一、中国煤层气（瓦斯）的现状 煤层气俗称“瓦斯”，是储存在煤层中的自生自储式的非常规天然气，是一种清洁高效的能源资源。它的甲烷浓度最高可达98%，而石油天然气则只有80%左右。但是煤层气的危害极大，70～80%的煤矿事故均与煤层气（瓦斯）爆炸有关，给人民的生命财产造成巨大损失，而未经处理或回收的煤层气直接排放到大气中会造成严重的环境污染，而且浪费了宝贵的能源资源。 甲烷是一种比二氧化碳威力更强的温室气体，温室效应是二氧化碳的21～23倍，同时甲烷也是一种洁净高效的能源，热值与常规天然气相当。 我国煤层气（瓦斯）资源丰富，分布区域广，位居世界第三，储量与我国陆上30万亿立方米的天然气资源储量基本相当，相当于450亿吨标准煤。但我国每年瓦斯的实际利用率不到2%，过去因为没有找到合理的利用手段，我国在煤矿开采中所抽放的瓦斯大多排放到大气中，即浪费了资源，又污染了环境。 瓦斯被称为煤矿的第一杀手。因此，开发利用煤层气不仅可以从根本上防止煤矿瓦斯事故的发生，改善煤矿安全生产，还可变害为宝。 我国煤层气资源丰富，可是煤层气钻井施工难度大，开采困难，我国煤层气单井产量不高，必须采用特殊技术工艺，才能提高产量，实现商业开采。 二、中央、省政府的高度重视及政策 大型煤层气和大型油气田的开发是《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中确定的16个重大专项之一。 国务院副总理张德江在《大力推进煤矿瓦斯抽采利用》中详细分析了煤矿瓦斯抽采的重大意义。重大煤矿安全事故时有发生，瓦斯、煤尘灾害形势不容乐观。 张德江指出：增强瓦斯抽采利用科技保障能力。搞好瓦斯抽采利用，必须立足科技创新和技术进步，要进一步加大以煤矿瓦斯抽采和利用为重点的安全技改国债支持力度，地方和企业也要增加配套资金。要大力推进煤层气开发国家科技重大专项的实施，加强瓦斯抽采利用重大问题的科技攻关，加大瓦斯抽采和煤层
煤层气的开采与利用
煤层气的开采与利用 （包括不限于新旧技术的介绍与对比、国内外技术对比，目的是搞清楚煤层气作为一种自然资源是如何实现经济效益的）； 一.煤层气背景介绍 1.我国煤层气资源分布 我国大型煤矿区煤层气资源丰富,13个大型煤炭基地煤矿区埋藏深度1500m以浅,煤 ,煤 2. 12起,。3. 程等。 地质载体特殊性 煤层气的地质载体为煤层,煤炭本身就是能源开发的重要对象,这一自然属性更是有别于其他所有的化石能源矿产。煤层气与煤炭资源的同源同体的伴生性决定了这2种资源的开发必然有密不可分的内在关联。煤矿区煤炭资源的开采引起矿区岩层移
动的时空关系,影响着煤层气资源开发的钻井(孔)的布设、采气方法的选择和抽采效果等多个方面。 鉴于上述特殊性,煤层气勘探开发技术既有常规天然气勘探开发技术的来源、借鉴甚至直接移植,又有自己的独特性,还有与采煤技术交叉融合的耦合特性,是一个与常规天然气和煤炭开发技术既有联系又有区别的复杂技术系统。 1. 三(多) , 2. 创新, 3. 前提下，协同开采技术得以发展和进步。如解放层开采、井上下联合抽采、煤炭与煤层气共同开采等就是其典型实例。 4.煤层卸压增透技术
对于煤层渗透率低和含气饱和度低的矿区须探索应用煤层卸压增透技术,提高煤层气 抽采率。此类技术主要包括保护层开采卸压增透技术、深孔预裂爆破技术、深穿透 射孔技术、高能气体压裂技术和高压水力增透技术等。 三.近年来我国煤层气开采技术发展 1.勘探技术手段深化 （eg 2~3倍； 管、。）2. 活性 变排量控制缝高技术、前置液粉砂多级段塞降滤失技术、前置液阶段停泵测试技术、大粒径/高强度支撑剂尾追技术、压后合理放喷控制技术等。 针对多煤层地区,采用煤层和岩层组合分段压裂技术,可以有效提高单井产量和资源 利用效率。
煤层气国外研究现状
国外视煤层气为重要能源, 并把煤层气作为新的勘探目标。美国有较丰富的煤层气资源, 估计资源量为11.3*1012m3，占世界第三位,1977年2月, Amcoc公司首先在圣胡安盆地CeDARHill地区完钻第一口煤层气井, 90年代美国煤层气已逐渐形成一门新兴的能源工业.目前美国煤层气生产井有7000口以上, 预计到2000年煤层气产量可达8495*104m3/d 。美国煤层气勘探开发的成功很快引起的世界各国的重视与兴趣。加拿大把煤层气作为该国90年代的能源资源, 加紧开展评价和研究。英国也于1991年引进美国技术进行煤层气勘探开发。前苏联等国通过煤层资源的评价, 已肯定它是重要的第二动力资源 ----------《煤层气开采技术与发展趋势》p24 全球的煤层气总资源量大约达260 万亿m 3。根据国际能源机构( IEA ) 的统计数据显示, 全球90%的煤层气资源量分布在12 个主要产煤国。按资源量从大到小依次是: 俄罗斯、乌克兰、加拿大、中国、澳大利亚、美国、德国、波兰、英国、哈萨克斯坦、印度和南非〔1〕。 ------------<国外煤层气开发现状及对中国煤层气产业发展的思考>p46~p47 据美国国家石油委员会(NPC) 的报告，2006 年世界煤层气资源分布情况见表1。 表1 2006 年世界煤层气资源分布 根据美国能源部能源信息局(EIA)的报告，2007年全世界探明煤炭储量分布情况见表2。由表2 可见，世界煤炭探明储量合计9088.64×108t，其中亚太地区居第一位，欧洲和欧亚大陆地区居第二位，北美地区居第三位。 国煤层气勘探、开发、利用最为成功，居世界领先地位，加拿大和澳大利亚也初见成效[4]。 -----------<国外煤层气生产概况及对加速我国煤层气产业发展的思考>p26~p28
煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势
第33卷 第1期 2009年2月 测 井 技 术 WELL LO GGIN G TECHNOLO GY Vol.33 No.1Feb 2009 基金项目:国家科技大专项大型油气田及煤层气开发课题煤层气地球物理测井技术研究(2008ZX50352002)作者简介:张松扬,男,1963年生,博士,高级工程师,现为煤层气地球物理测井技术研究课题组组长。 文章编号:100421338(2009)0120009207 煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势 张松扬 (中国石化石油勘探开发研究院,北京100083) 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。煤层气储层具有非均质性和各向异性较强、孔隙结构复杂的特点,常规油气勘探中测井解释评价的基本模型在煤层气解释中不能直接套用,必须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。通过煤层气勘探开发测井技术应用调研,对煤层气测井采集技术、解释评价技术及面临的技术难题进行了阐述,指出当前煤层气勘探开发测井技术的发展趋势。认为我国未来煤层气测井技术的发展将向成像测井技术的应用、煤心刻度测井技术的应用,井中和井间地球物理技术的结合等方向发展。关键词:测井技术;煤层气;解释评价;发展趋势中图分类号:P631.81 文献标识码:A Actualities and Progresses of Coalbed Methane G eophysical Logging T echnologies ZHAN G Song 2yang (Petroleum Exploration and Production Research Institute ,SINOPEC ,Beijing 100083,China ) Abstract :The geop hysical logging technologies are important means to identify coal bed ,analyze coal bed t rait and evaluate t he coalbed met hane reservoir in t he process of coalbed met hane explo 2ration and develop ment.The conventional log interp retation and evaluation models for oil explo 2ration can not be directly used in coalbed met hane evaluation ,because t he coalbed met hane reser 2voir is different from t he oil reservoir in t he following aspect s.It has higher heterogeneity ,higher anisot ropy ,and more complex porosity.The interpretation met hod and model suitable to t he coalbed met hane logging should be established to correctly evaluate t he coalbed met hane reser 2voir.After st udying t he coalbed met hane exploration and develop ment technologies in recent years ,expounded are data acquisition technology ,data interp retation technology in coalbed met h 2ane logs ,t he technology challenges we face and coalbed gas develop ment t rend.It is believed t hat t he coalbed met hane log technology in China should make p rogress by applying imaging logging ,coal core calibration logging ,and combined in 2well and between 2well seismic technologies.K ey w ords :logging technology ,coalbed met hane ,interp retation &evaluation ,develop ment t rend 0 引 言 地球物理测井是煤层气勘探开发配套工艺技术之一,可以提供高精度的煤层气储层测井地质信息。开展煤层气地球物理测井评价技术的研究具有重要意义和广阔应用前景[1210]。近年来,我国煤层气地球物理测井技术研究已取得长足发展[11220]。原地质 矿产部华北石油地质局数字测井站自1991年率先开始在安徽淮南、河南安阳、山西柳林等地区开展了地球物理测井在煤层气储层评价中的应用研究,取得了定性识别煤层特性等方面的一些进展[5,11212]。中国石油集团测井有限公司自1997年开始,先后在山西大城、晋城、吴堡、大宁-吉县和安徽淮北地区对煤系地层应用测井新技术开展相应的煤层气储层
煤层气储层的测井评价方法研究
煤层气储层的测井评价方法研究 发表时间：2019-01-07T16:04:11.333Z 来源：《基层建设》2018年第33期作者：王清琢 [导读] 摘要：随着世界经济的加速发展，常规的油气资源开始无法满足我们的生活和社会需求，煤层气、页岩气等非常规能源的勘探开发显得尤为重要。 中石油煤层气有限责任公司韩城分公司陕西韩城 715400 摘要：随着世界经济的加速发展，常规的油气资源开始无法满足我们的生活和社会需求，煤层气、页岩气等非常规能源的勘探开发显得尤为重要。我国煤炭资源量巨大，开展煤层气储层研究必将为我国的社会发展带来重大效益。本文以煤层气储层测井评价为核心展开讨论，对煤层气储层的地质与测井特征展开分析，开展煤层气储层测井评价研究。 关键词：煤层气储层；煤质组分分析；储集参数评价 1.绪论 由于经济迅猛发展，能源短缺问题日益明显。天然气是一种清洁能源，是未来能源发展的重要方向。随着中国对能源需求的增长，天然气的勘探与开发将解决能源在优化结构和供给安全两方面的难题，对实现可持续发展具有重要作用。测井方法作为煤层气储层开发研究工作中的一种手段具有广泛前途。因此，利用地球物理测井解释理论与方法，结合煤层气储层的特性，深入开展煤层体积模型、煤层气吸附机理和吸附规律测井解释方法研究，建立评价系统，具有较高的理论意义和应用价值。 2.煤层气储层的地质与测井特征 2.1煤层气储层的成分与结构特征 煤层气储层可以看成是孔隙-裂隙双重复杂孔隙结构，是固体、液体、气体三相介质共存的地质体。煤层裂隙把煤岩切割成无数个基质块，煤岩含有许多基质孔隙，其比表面很大，成为吸附气体存储的主要场所，煤裂缝被水填充，有少量溶解气存在于水中，也有少量游离气于孔隙-裂隙系统中存在。 煤层气储层中的固体介质就是指煤基质部分，主要成分分为有机质和无机矿物。在光学显微镜下，有机质可以分为镜质组（脆性强，容易产生裂缝，对气体吸附和流体流动有利）和惰质组以及壳质组。无机矿物组分中粘土约占 60%~80%，其余矿物成分有硫化物、氧化物等。无机矿物在基质中呈现颗粒状，偶尔以夹矸出现，导致煤层气储层的强非均质性，同时也影响了裂隙发育以及渗透性和含气性，煤中无机矿物对煤层气的储集以及开发具有负面影响。 煤层气储层中的液体介质就是指煤中的水，包括自由水和束缚水，自由水主要指宏观裂隙、显微裂隙、大中孔隙中的游离水，束缚水主要指强结合水、弱结合水以及微孔中的毛细水。按照水分结构形态划分，可以分为液态水和结合水。当分子间的引力比重力小时，水与周围岩体颗粒之间以物理力学形式连接，形成液态水，包括主要受重力作用形成的重力水和因毛细管作用吸附的毛细水。 2.2煤层气储集特征 煤层气的储集不需要圈闭，甲烷是其主要成分，在煤基质中以吸附态赋存。基质孔隙内表面大，能够给气体分子充足的存储空间。 在煤的裂缝中可能含有气和水，在煤层气开采之前，为了降低裂缝的存储能力，要把裂缝中的水开采出来。脱水过程会导致基质中的气体解吸，扩散并移动到裂缝中。煤层气的运移机理包括： （1）解吸：在煤层气开采之前，是以分子状态在煤颗粒表面（孔隙内表面）吸附着的，煤层气开采时，由于压力的降低，地层能量逐渐衰减，当低于解吸压力之后，吸附气被解吸出来变成游离气。 （2）扩散：吸附气被解吸出来后，由于煤基质与裂缝之间存在不同的气体浓度，导致煤层气开始扩散，气体从浓度高的基质扩散进入浓度低的裂缝。 （3）运移：气体解吸、扩散导致压力梯度发生改变，由于裂缝与井眼之间压力差的存在，使得气体由煤岩裂缝向井眼中运移。 煤层与其他岩性不同的是，在煤基质中赋存的吸附气的特点。能够产生吸附状态气体是因为有不饱和能存在于煤的孔隙表面，气体分子是非极性的，将与不饱和能之间产生吸附力（范德华力），将气体分子吸附。而水分子并不是非极性的，与煤孔隙表面不会产生这种吸附力。 3.煤层气储层测井评价 3.1常规煤层气测井技术 煤层气测井方法的测井系列与油田的测井系列类似，具体划分为以下三种基本类型。 （1）套管井煤层气测井系列 选择合适的测井系列，对整个煤层气勘探开发环节意义重大。国内外前人学者大量理论及实践，对识别煤层和确定煤层厚度有很多借鉴之处，在裸眼井测井系列中，一般选用补偿密度测井、高分辨率密度测井、岩性密度测井；井径测井；自然伽马测井；双感应、双侧向测井；高分辨率感应测井。 对于完成煤岩工业分析、确定煤层的基质孔隙度和裂缝孔隙度、含气饱和度、基质渗透率和裂缝渗透率以及岩石的力学参数等，除了使用密度测井、井径测量、自然伽马测井外，还可额外使用微电阻率测井；双侧向测井、微球型聚焦测井；自然电位测井；补偿中子测井、超热中子测井；微电阻率扫描测井；数组声波测井和声波全波段测井；地球化学测井；碳氧比能谱测井；井下电视；温度测量等测井技术。 （2）套管井煤层气测井系列 考虑到测井理论，尽可能的选择裸眼井测井，会使获得的煤系地层信息尽可能准确。若实际条件不允许或其它各种客观因素致使无法完成裸眼井测井，可选择套管井测井，从而更方便的处理套管井煤层气储层评价问题及对井筒进行动态监测等。由美国的相关实践，对煤层气储层在套管井中的确定、识别煤层厚度及对水泥胶结的监测，可以选择：密度测井、补偿中子测井、脉冲中子测井；自然伽马测井、自然伽马能谱测井；水泥胶结测井、声波变密度测井等测井技术。 （3）生产井煤层气测井系列 煤层气生产测井是进入生产开发阶段之后，人们设计的一种为了掌握该阶段井筒流体的动态参数和井内出现或可能出现的环境故障的测井组合。此测井组合是融合工程测井，以对动态的流体参数测量为主，并辅以一些勘探中常用的测井方法的组合。目前，煤层气生产测
煤层气(矿井瓦斯)综合利用工程项目建议书
目录 1概述 2资源：煤层气（矿井瓦斯） 3厂址条件 4工程方案 5环境保护 6劳动安全与工业卫生 7节约及合理利用能源 8工程项目实施条件、轮廓进度9劳动定员 10投资估算与经济分析 11结论
1 概述 1.1 编制依据 1.1.1 项目名称 平顶山煤业集团煤层气（矿井瓦斯）综合利用工程。 1.1.2 编制依据 根据平煤集团公司的委托公函，依据现行的有关瓦斯及燃气等方面规范规程，并重点根据下述有关规范规程进行编制。 1.1. 2.1《煤矿安全规程》 1.1. 2.2《煤炭工业矿井设计规范》 1.1. 2.3《矿井瓦斯抽放管理条例规范》 1.1. 2.4《瓦斯综合治理方案的通知》 1.1. 2.5《城镇燃气设计规范》 1.1. 2.6《石油化工企业设计防火规定》 1.1. 2.7《建筑防火规范》 1.1. 2.8《工业企业煤气安全规程》 1.2 研究范围 平煤集团四、五、六、八、十、十一、十二、十三、首山一矿的煤层气（矿井瓦斯）综合利用，通过瓦斯发动机驱动发电机进行发电，对其进行可行性分析。 主要技术原则：①机组选型为低浓度瓦斯发电机组500GF－RW型②十矿设5000m3储气罐③主厂房采用封闭式④设备年运行小时数：7200h。 1.3 平煤集团概况
平顶山市位于河南省中南部，西依蜿蜒起伏的伏牛山脉，东接宽阔平坦的黄淮平原，南临南北要冲的宛襄盆地，北连逶迤磅礴的嵩箕山系。 地理坐标：北纬33°08′～34°20′，东经112°14′～113°45′之间，总面积7882平方公里。中心市区位于北纬33°40′～33°49′，东经113°04′～113°26′，东西长40公里，南北宽17公里，面积453平方公里，以建在"山顶平坦如削"的平顶山下而得名。市区距省会郑州铁路里程218公里，公路里程135公里。市党政机关驻中心市区。1957年经国务院批准建市，是河南省省辖市之一。 平顶山市是河南省工业基地之一，工业基础雄厚，全市有大中型企业50家。其中平顶山煤业（集团）有限责任公司，年产原煤2000万吨，是全国第二大统配煤矿；中国神马集团有限责任公司年产尼龙六六盐两万吨，锦纶帘子布五万吨，是世界三大帘子布生产企业之一；姚孟发电有限责任公司，装机容量120万千瓦，是华中电网大型骨干火电厂之一；舞阳钢铁公司是我国第一家生产特宽特后钢板的重点企业；天鹰集团有限责任公司是全国生产高压电器的三大主导厂家之一，产品国内市场占有率达80%。平顶山市现已形成了以煤炭、电力、钢铁、纺织、机械、化工、建材、食品等门类为主体产业的工业体系。 平顶山地处京广和焦枝两大铁路干线之间，横贯市区的漯宝铁路把两条大动脉相连接，货物年吞吐量 3000 余万吨，客运量 4000 余万人。全市境内公路通车里程 4175 公里，铁路 409 公里。周边三个航空港，其中新郑国际机场距平顶山只有 100 公里，并有高速公路相通，可直达日本、香港和国内30多个大中城市，形成空中和地上便利的交通条件。 平顶山市属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎热，秋季晴朗，日照充足。
煤层气开采技术
煤层气简介 1、定义 煤层气，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。 煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。 2、煤层气与煤矿瓦斯的关系与差异 在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯（Gassy），其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等空气组分以及一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等采矿活动所产生的气体组分。
在煤层气概念引进初期，有些学者为便于业外人士了解煤层气，通常在煤层气一词后加注“俗称煤矿瓦斯”。 近年来，国内外有些学者为区分两者之间的概念差异，将通过煤矿井下抽放（Gas Drainage in-mine）、采动区（GOB）抽放或废弃矿井（Abandoned Mines）抽排等方式获得的煤层气称为Coal Mine ethane （缩写为CMM）。 2、存在形式 吸附于煤内表面；以游离态存在于煤的天然孔隙中；少量溶解在煤的地层水中。 3、用途 煤层气（煤矿瓦斯）作为一种非常规天然气，可作为瓦斯发电、居民生活和工业锅炉燃料。煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电
山西煤层气测井解释方法研究
山西煤层气测井解释方法研究 一煤层电性响应特征 煤层是一种特殊沉积岩，煤层在煤热演化过程中主要产生的副产品是甲烷和少量水，而煤的颗粒细表面积大，每吨煤在0.929×108m2以上，因此煤层具有强吸附能力，所以煤层的甲烷气含量和含氢指数很高。由于煤层的上述特性，反映在电性曲线上的特征是“三高三低”。 三高是：电阻率高、声波时差大、中子测井值高（图1）。 三低是：自然伽马低、体积密度低、光电有效截面低。 根据多井资料统计，煤层的双侧向电阻率变化一般100—7000Ω·m，变质程度差的煤层电阻率一般30—350Ω·m。 测井曲线反映煤层的声波时差一般370—410μs/m；中子值30%—55%；自然伽马一般20—80API；密度测井值1.28—1.7g/cm3；光电有效截面0.35—1.5b/e之间。 不同类型的煤，在电性上的响应有较大的变化。表1中列出了几种煤类与测井信息的响应值。 表1 不同煤类骨架测井响应值
图1 晋1-1井煤层电性典型曲线图
二煤层工业参数解释 煤的重要参数有：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，评价煤层气的地质勘探、工业分析及经济效果的依据。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。 1、煤层厚度划分 煤层有效厚度根据电性曲线对煤层的响应特征，以自然伽马和密度或声波时差曲线的半幅度进行划分（见图1），起划厚度为0.6m。2、含气量计算 煤层含气量与煤层的厚度、煤的热演化程度、煤层深度、温度和压力等参数有密切的关系，由于煤的内表面积大，储气能力高，据国外资料统计，煤层比相同体积的常规砂岩多储1～2倍以上的天然气，相当于孔隙度为30%的砂岩含水饱和度为零时的储气能力。据此应用气体状态方程和煤层密度计算含气量： P1V1＝RT1（1） P2V2＝RT2 （2） 则V1＝T1·P2·V2/ P1T2（3） 式中：P1——地面压力，0.1MPa； V1——地面气体体积，m3； T1——地面绝对温度，273.15℃+15℃；
煤层气储层测井评价技术及应用
煤层气储层测井评价技术及应用 随着我国经济实力的不断增长，我国对于煤的使用率在不断的增加，针对煤层的特点，设计出煤层气测井评价技术，来对煤层进行评价。在煤层中主要是煤层储集，其具有双重孔隙的特点，主要是煤的基质微孔和割理（裂缝）系统组成。所以在进行评价时，不能在采用传统的评价技术，这样会导致评价结果出现错误。本文主要通过对过往的国内外煤层气测井技术的发展过程，并针对目前煤层气储层测井评价技术现状，进行了详细的讲述，并结合所应用的技术，进行分析与研究，为煤层气储层测井评价技术的发展提供相应的参考方向。 标签：煤层气储层；测井评价技术；实际应用 在煤层气储层中，所具有物质的不仅仅具有储存甲烷，还具有生成甲烷的初始物质，所以在煤层的储集中，主要有两个系统构成。在天然气储层中，天然气主要以气体的形式储存在其中，但是在煤层中的甲烷主要有三种形式存在，分别是以分子状态吸附在基质微孔的内表面上；以游离气态存在于煤层中的地层水中；以游离气态存在于煤层中的裂缝中。和天然气的存储状态不同，不能采用评价常规天然气储层的方法。煤层气储层测井技术是煤层气勘探开发中的主要方法，要加强对测井评价技术的研究与分析，并结合其技术进行提出相应的应用方式，才能更好的促进煤层气储层的测井评价技术发展。 1煤层气储层测井评价系列选择 目前主要的评价技术就是采用的煤层气储层测井评价技术，采用这种技术能够有效的对煤层气储层中的数据进行相应的分析，能够对采集到的数据进行估计，从而得出内部煤层气储层的内部信息。煤层气测井技术具有操作便利、可重复利用、成本低、准确率高等优势，能够改进传统技术中技术不达标的问题。煤层气储层是跟周围的岩性具有截然不同的性质，所以在进行检测时，需要对煤层气储层测井评价系列进行选择。目前主要的评价煤层气的常规测井方法有自然电位、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波列、中子孔隙度以及井径测井等。 2煤层气储层测井评价技术现状 2.1煤层的划分、岩性识别 在对煤层气储层测井技术的实际应用中，首先要对煤层气井的测井资料进行了解才能进行操作，要对煤层气层进行划分、识别，然后才能在已知种类的煤层气层上进行相应的参数计算。所以在对煤层气井的测井资料解释时，要先对煤层气层进行分类，针对不同的物质来进行分析。煤层是明显的区别于周围的物质的，主要具有的特点是密度低、声波时差大、含氢量高、自然伽马低、自然电位有异常、电阻率高（无烟煤除外）等。所以在进行划分时，只需要对煤层气层进行相应的检测就能将其划分为不同的种类。并通过对数据的探测进行制定煤层气层的
国外煤层气发展现状
国外煤层气开发技术新进展改善勘探开发 2011-11-14 13:36:39 全球石油网 内容摘要：当前国际能源供需矛盾突出，能源安全日益成为各国关注的焦点，煤层气勘探开发聚焦了世界的目光。Big Cat 目前正和澳大利亚的一个业务供应商进行商讨评价，将ARID 井内含水层回注系统用于澳大利亚的煤层气产出水处理。 当前国际能源供需矛盾突出，能源安全日益成为各国关注的焦点，煤层气勘探开发聚焦了世界的目光。主要大国出于经济和政治利益的考虑，加大了对煤层气的投入。煤层气在采矿业被看作是危险的因素，但作为一种储量丰富的清洁能源，煤层气有巨大的发展潜力。发达国家煤层气勘探开发技术日趋成熟，通过对世界煤层气资源勘探开发现状的研究，实现煤层气资源的优化利用，改善勘探开发效果。最近的一些技术新进展正在成为我们开发这一非常规资源的得力助手。其中有些方法源于对常规油气作业中所使用的技术方法的改进，有些则是针对煤炭的独有特征而专门设计的新型技术方法。 1. 煤层气新型压裂液技术 水力压裂是煤层气增产的首选方法，美国2/3 以上的煤层气井采取水力压裂技术进行改造，以提高产量。传统压裂液能够改变煤层基质的润湿性，不利于煤层脱水。斯伦贝谢公司新型CoalFRAC 压裂液技术，添加专为煤层气生产开发的CBMA 添加剂，能够加强煤层脱水。这种添加剂不仅能够保持煤层表面的润湿性，还能减少微粒运移。添加到常规增产液的表面活性剂会改变地层流体性质，并影响对启动煤层气生产至关重要的脱水过程。斯伦贝谢公司针对煤层气储层开发的CBMA 添加剂可以优化脱水，并有助于控制生产过程中的微粒。微粒会降低产液量，堵塞井筒，损坏生产设备。黑勇士（Black Warrior）盆地的煤层气井在开始脱水后不久就显示出CoalFRAC压裂液的增产效果—比周围那些用其他压裂液处理的井产量高38%。 2. 注CO2 提高煤层气产量技术 注气开采煤层气就是向储层注入N2、CO2、烟道气等气体，其实质是向煤层注入能量,改变压力传导特性和增大或保持扩散速率不变,从而达到提高产量和采收率的目的。煤基质表面对气体分子的吸附能力是一定的,向煤层中注入氮气、二氧化碳气,其气体分子会在一定程度上置换甲烷分子,使甲烷分子脱离煤基质束缚而进入游离状态,混入流动的气流中,从而达到提高煤层气产量的目的。 西南地区碳封存合作伙伴（SWP）在美国新墨西哥州北部圣胡安盆地Pump Canyon地区进行先导试验，将CO2注入到难以采掘的深煤层进行埋存，同时提高煤层气的产量（ECBM），目的是为了测试CO2 提高煤层气产量以及埋存的效果。试验由康菲石油公司实施，在一个现有的煤层气开采井网中，新钻了一口CO2 注入井，深度达到白垩纪晚期Fruitland 煤层。康菲公司在井中部署了各种监测、验证和计算（MVA）设备，用来跟踪CO2 的运移轨迹，并实施了一个详细的地质描述和油藏模拟方案，用来再现和理解地层
瓦斯概述
瓦斯概述 矿井瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体的总称。有时单独指甲烷(沼气)。 广义定义：井下除正常空气的大气成份以外，涌向采矿空间的各种有毒、有害气体总称。 狭义定义：煤矿生产过程中从煤、岩内涌出的，以甲烷为主要成份的混合气体总称。 目前一般认为它的来源包括四方面：第一来源是在煤层与岩层内赋存并能涌入到矿井的气体；第二来源是矿井生产过程中生成的气体，例如放炮时产生的炮烟，内燃机运行时排放的废气，充电过程中生成的氢气等等；第三来源是井下空气与煤、岩、矿物、支架和其他材料之间的化学或生物化学反应生成的气体等；第四来源是放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡（Ru）及惰性气体氦（He）。 瓦斯的物理化学性质 瓦斯的化学名称叫甲烷(CH4)，是无色、无味、无毒的气体。瓦斯混合到空气中后，既看不见，又摸不着，还闻不出来，只能依靠专门的仪器才能检测到。 甲烷分子的直径为0.3758×10-9m，可以在微小的煤体孔隙和裂隙里流动。其扩散速度是空气的1.34倍，从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散到巷道空间。甲烷标准状态时的密度为0.716kg／m3，比空气轻，与空气相比的相对密度为0.554。瓦斯微溶于水。 CH4的危害及其经济价值 1、危害性（有四大危害）： （1）可以燃烧，引起矿井火灾； （2）会爆炸，导致矿毁人亡； （3）浓度过高时会导致人员缺氧窒息、甚至死亡； （4）发生煤（岩）与瓦斯突出，摧毁、堵塞巷道，甚至引起人员窒息死亡、瓦斯爆炸。 2、重要能源 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 1m3CH4 37022.2kJ 相当于1～1.5Kg烟煤。是重要的化工原料。