煤层气钻井地质录井与测井技术

参数井
列或引进3700测井
系列，重点探井如 对煤层裂缝进行成
一般探井 （预探井/ 评价井）
地层倾角 自然伽马能谱 长源距声波
像测井可选用5700
系列； 开发井选用国
开发井
地层倾角 自然伽马能谱 长源距声波
产数控系列即可满 足要求。
四、 煤层气测井解释 1. 岩性分析
通过绘制声波时差-双侧向、体积密度-声波时差、体积密度-自然伽 马、声波时差-自然伽马、体积密度-双侧向交会图，显示不同岩性分别 处于不同的区域
黑色煤
亮煤，色均，性脆，金属光泽，少 量～部分金属光泽强，断口较平坦，割理 较发育～发育，不规则，未见充填，煤屑 呈块状、粒状，捻碎后染手，烧不易燃， 无烟。 煤岩岩屑占85%。 荧光干、滴照无显示，系列对比4级。
无
三、重点录井项目 3. 气测录井 探井气测录井项目
随钻气体检测： 在钻进过程中连续进行，内容包括全烃和组份；非烃类气 体检测，包括二氧化碳、硫化氢等。 后效气体检测： 钻遇煤层或气体显示后，每次起下钻均应循环钻井液1个 周期以上，进行后效气测录井。 热真空蒸馏分析： 在目的层之前要进行两次，一次为钻井液基值样品分析， 另一次为进入目的层之前50m内样品分析。进入目的层后每一班 （8-12h或100 m井段之内）应进行一次分析；气测出现明显的异常 应进行分析；钻井取心每筒后进行一次分析；完钻后循环钻井液进 行一次分析。
3.气测录井
神开2000综合录井仪
FZP04井组井眼三维轨迹图
下 伽 玛
排采井位置投影
上 伽 玛
伽 玛 监 测
Azimuthal GR
电 阻 率
LW D Resistivity
ROP LW D GR RTGS GR
Fault @ 1200m MDwith 6m throw modeled L2 (M1) St @ 834m MD
煤层气地质录井与测井技术
王一兵 2013年9月· 晋城
第一部分：煤层气地质录井技术
一、煤层气录井目的 二、煤层气录井主要特点 三、重点录井项目 四、录井综合解释
煤层气的特点
煤层气储集状态
煤基质颗粒
煤层气国外称 Methane(CBM)或
Coalbed Coalseam
Gas（CSG)，是赋存在煤层中以 CH4为主要成分的烃类气体和少量 N2、CO2等非烃类气体，一般CH4组 分占95-98%。 赋存状态有三种：吸附在煤孔 隙表面上的吸附气、分布在煤孔 隙及裂隙内的游离气、溶解在煤
三、重点录井项目
重点参数井/水平井需要综合录井仪(气体监测并提供各项 工程参数)； 一般探井可使用减配的综合录井仪（如神开2000Q等）； 开发井使用简易录井仪； 对于欠平衡钻井，在气液分离器之后排气管线上加装气体 检测流量计和取样口，测量气体流量，并按要求取样注入 色谱仪进行分析。
三、重点录井项目 重点探井、水平井录井要求使用综合录井仪 国产综合录井仪
水溶气 游离气 吸附气
层水中的水溶气，以吸附气方式
为主。
煤层气解吸扩散过程
煤层气录井关键：煤层含气性、储层特点，兼顾油气显示
一、煤层气录井目的
煤层气录井目的是在钻井过程中取全取准各项反映地下地质 情况的原始资料和数据，为煤层气地质评价和工程施工提供第一性资 料。是贯穿煤层气勘探开发全过程中的一项重要技术。 探井、资料井
三、重点录井项目 开发井使用简易录井仪
3.气测录井
红 外 全 烃 录 井 仪
快 速 气 测 录 井 仪
实时进行钻井工程参数 的数据采集和钻井液中 烃类气体的浓度测量
ຫໍສະໝຸດ Baidu
简易快速录井仪可提供井深、钻时、 总烃、重烃、绞车、悬重、泵冲等数据采集、 监测、处理系统，尤其适合于煤层气田开发 过程中对目的层快速准确判断。
含量、持续时间等； 特殊条件下（井漏、井喷、井涌）的地质录井要详细记录事件发生的
层位、井深以及事件过程，并分析原因。
四、煤层气录井综合解释
煤层厚度解释： 根据钻时、岩屑，参考测井曲线和测井解释成果，可作如下解释： 煤层单层厚度小于20cm可解释为夹层； 大于20cm，小于50cm可扩大解释为整0.5m； 大于50cm，小于1m，解释为整1m。 含气性解释： 根据岩心、岩屑含气性观察、气测录井、槽面观察，做如下解释： 岩心、岩屑气泡强烈，持续时间长，气测见明显异常，槽面见 显示，解释为煤层气层； 岩心、岩屑见气泡，持续时间不超过1小时，气测异常不超过 5%，槽面未见明显显示，解释为含气煤层
深电阻率
三电阻率
中电阻率
反映煤层电阻率的大小
浅电阻率
体积密度： 煤层通常具有较低的密度值 反映地层的含氢指数 反映纵波在地层中传播速度
三孔隙度
补偿中子： 补偿声波：
自然伽马：
反映地层中天然放射性矿物含量 反映渗透性地层内与钻井液内 离子浓度的差异
反映井眼大小与岩层稳定性
三岩性
自然电位：
井 径：
三、不同井别煤层测井项目优选
200.0
声波时差-自然伽马交会图
AC-GR交会图
煤矸
泥岩
150.0
泥岩 煤矸
砂岩 灰岩 泥岩 煤矸 煤
150.0 砂岩 灰岩 泥岩 煤矸 煤
GR(API)
GR(API)
100.0
100.0
灰岩
50.0
灰岩
砂岩 煤
煤
0.0 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 DEN(g/cm^3)
时差-电阻率交汇图
AC-DLL交会图 100000.0
DEN-AC交会图 体积密度 -声波时差 550.0
砂岩
10000.0
煤
500.0 450.0
煤
煤矸 泥岩
砂岩 灰岩 泥岩 煤矸 煤
DLL（Ω ·m）
1000.0
灰岩 煤矸 泥岩
100.0
砂岩 灰岩 泥岩 煤矸 煤
AC（μ s/m）
400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0
取心之前要求解吸人员到达井场并做好取样准备。解吸人员未到现场、 解吸设备未准备好，均不允许取心施工。
三、重点录井项目 取心要求
1. 绳索取心
根据探井井别和钻探目的，可对煤层段全
井段取心，或对煤层及上下各5m顶、底板取心，或
见煤层取心；见油气显示取心；钻遇难以判断的层 位、岩性取心。 煤层段岩心收获率要求达到80%以上，其 他岩性取心收获率同油气探井取心要求。
荧光录井
氯根测定
三、重点录井项目 1. 绳索取心
为减少取心施工、割心、上提、出心过程中岩心含气量损失，割心后采 用钢丝绳携带打捞矛提取内筒并快速返出井口，内筒采用半合管结构，快速出 心
半合管
特点： 减少单筒取心钻进时间，每次取心长 度2-2.5m 千米井深上提时间少于10min 半合管内筒，可迅速出筒取样 内筒为可投入式，可连续取心
三、重点录井项目 4. 工程及其它录井资料采集
煤层气井中钻井液参数录取主要是人工测量钻井液性能，包括密度、
粘度、失水（滤失）量、含砂量、切力、氯离子；
工程参数的录取包括井深、钻具组合、大钩负荷、钻压、转盘转速、 转盘扭矩、瞬时排量、出口温度、电阻率等；
遇钻时加快应根据迟到时间和上窜速度及时观察槽面变化，气泡大小、
Ave Dip = 1deg
FP1-1H L2 (M1) @ 1232m MD TD
FP1-1H L2 (M1) RTGS Model @ 1232m MD TD
综合录井仪可实时连续监测钻井液中的烃类、非烃类量气体含量，判断岩层 含气情况，并提供地层参数、工程参数，配合定向钻井监测设备，及时判断岩性， 保障煤层钻遇率
砂岩
50.0
2.20
2.40
2.60
2.80
3.00
0.0 100.0
150.0
200.0
250.0
300.0 AC（μ s/m）
350.0
400.0
450.0
500.0
体积密度-双侧向交会图
DEN-DLL交会图 100000.0
煤 砂岩
灰岩
测井响应范围 岩性 电阻率 （Ω · m） ＞1500 200-1500 ＞1000 100-1000 ＜100 自然伽马 （API） ＜40 57-160 19-50 25-60 ＞118 声波时差 （μ s/m） ＞400 375-400 ＞178 192-235 244-310 体积密度 （g/cm3） ＜1.50 1.50-2.00 ＞2.69 2.46-2.65 2.41-2.65
割理、裂隙：密度、宽度、有无充填、充填程度、充填物质
岩心丈量、编号与常规油气井要求相同
三、重点录井项目 煤层割理描述
1. 绳索取心
割理：延伸长度，缝宽，
割理密度：单位长度（一般为每 5cm或10cm）内割理条数
充填情况：充填物，充填程度
微裂缝发育，但多数被方解石脉充填。
山中矿8#煤层中的夹矸
方解石 充填
1. 绳索取心
快速解吸仪
40 35 30
等温吸附曲线
吸附量(m 3 /t)
25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 压力(MPa) 10 12 14 空气干燥基 干燥基无灰基
三、重点录井项目 2. 岩屑录井
根据不同井别设计岩屑录井井段和密度，煤层段一般要求每米
1包捞取岩屑；
煤层段清洗之前要注意岩屑的含气性观察和描述，洗净晾干后 对煤层进行宏观描述
晋试4 井15煤，外生裂隙发育，与层面近垂直， 裂隙面内有方解石充填。
吉试14井8＃
吉试15井8＃
吉试16井8＃
晋试3井15号煤，半亮型煤，外生裂隙发育， 裂隙面有方解石充填
三、重点录井项目 煤心分析项目
(1)煤岩全分析 含气量、气体组份、煤岩割 理定量统计及割理孔隙描述、甲烷碳 同位素、镜质体反射率、煤岩显微组 份(包括镜质组、壳质组、惰质组、 粘土、硫化物、碳酸盐岩等项目)、 灰分、挥发分、水分 (2)煤岩专项分析 视密度、等温吸附、煤岩孔 隙度、比表面－孔分布、压汞、扫描 电镜 (3)顶底板分析项目 突破压力、三轴应力测定
三、重点录井项目 煤层岩心描述
1. 绳索取心
煤心含气试验，描述气泡大小、连续性、持续时间、有无声音及
声音大小等； 煤岩宏观分类：光亮煤、半亮煤、半暗煤、黯淡煤
煤岩结构：原生结构、碎裂煤、揉皱煤、糜棱煤
煤心描述内容包括颜色、条痕、光泽、断口、硬度、密度、脆度、 煤岩组成、伴生矿物（黄铁矿等）、煤层裂隙等
井别
必测项目
自然伽马 补偿密度 补偿中子 补偿声波 双侧向 微侧向 岩性密度 自然电位 自然伽马 补偿密度 补偿中子 补偿声波 双侧向 微侧向 岩性密度 自然电位 自然伽马 补偿密度 补偿中子 补偿声波 井径
选测项目
地层倾角 自然伽马能谱 核磁共振成像 多极阵列声波 井周声波成像 微电阻率扫描成像
一般探井可采 用国产数控测井系
10.0
砂岩
1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60
灰岩
2.80 3.00
1.0 100.0
150.0
200.0
250.0
300.0 AC（μ s/m）
350.0
400.0
450.0
500.0
100.0 1.00
DEN（g/cm^3）
体积密度-自然伽马交会图
DEN-GR交会图 200.0
岩心、岩屑未见气泡，气测异常不明显，槽面无显示，解释为 干层
第二部分：煤层气测井技术
一、煤层气测井目的 二、煤层气测井资料分类 三、不同井别煤层测井项目优选
四、 煤层气测井解释
一、煤层气测井目的
岩性识别 厚度划分
含气性评价
储层评价（煤岩 成分、孔隙/裂缝） 力学性质
二、煤层气测井资料分类
地层岩性组合与层位划分 煤层识别和划分 煤岩特征描述 煤层含气性及物性评价 煤层顶底板岩性特征 构造及沉积环境分析 为工程施工提供依据 为工程施工提供依据
开发井
地层岩性组合划分与对比 煤层识别和划分
煤岩特征描述
煤层含气性评价
二、煤层气录井主要特点（与常规油气录井相比）
煤层气是一种边际效益资源，在保障地质评价资料 的前提下，尽量优化、简化录井项目，降低成本； 煤层气录井重点在煤岩储层特征及含气性描述，特 别是煤层岩心、岩屑的含气性观察和测定、气测录井 和泥浆槽面的观察；
煤层取心过程中气散失快，要求采用绳索取心技术，
尽量减少气体散失。
三、重点录井项目
录井工作内容包括地质录井、气测录井、工程录井，以及为
钻井、作业施工提供依据的其它录井。
煤层气井主要录井项目
地质录井
钻时录井
气测录井
随钻气测
工程录井
钻具管理
岩屑录井
钻井取心录井 槽面观察
全脱分析
后效气测
钻井液性能
钻井液参数 工程参数
钻井过程中返出的岩屑
煤 屑
三、重点录井项目 煤层岩屑描述内容
2.岩屑录井
包括颜色、条痕、光泽、断口、硬度、密度、脆度、割理、煤 岩宏观分类，荧光显示，煤岩岩屑所占体积百分比等
煤层岩屑描述实例
序 号 层 位 井 段 (m) 岩 定 性 名 荧 岩 性 描 述 干照 颜色 级别 光 定 量
24
P1s
650～ 659.38