煤层气藏高分辨率探测的地球物理方法(彭苏萍等著)思维导图
【精编】第一章-煤层气试井分析绪论..PPT课件
前言
一、几点要求 二、课程目的 三、课程的特点和内容 四、课程安排 五、主要参考书
一、几点要求
❖ 按时上课：不迟到，不早退 ❖ 认真听讲，做好笔记 ❖ 思维活跃，欢迎随时提问 ❖ 若有急事，报告后可以离开课堂 ❖ 通讯工具一律关闭 ❖ 经常查阅相关文献，巩固课堂效果 ❖ 不死记硬背，掌握测试方法原理 ❖ 提高学科兴趣，增强独立思考问题的能力 ❖ 考试要严格遵守考场纪律
在测试过程中，由于井筒中的流体的可压缩性，关井后地层流体继 续向井内聚集，开井后地层流体不能立刻流入井筒的现象 井筒储存系数： 描述井筒储存效应大小的物理量为井筒储存系数，定义为与地层相 通的井筒内流体体积的改变量与井底压力改变量的比值
四、试井的分类
依据不同标准，分类如下： 1、从流体类型分为：油井试井，气井试井，水井试井，
第一篇 试 井
第一章 试井的概念及分类 一、试井的概念 二、试井的理论依据 三、试井的目的和作用 四、试井的分类 五、试井解释
一、 试井的概念
1、煤层气井的设计、开发流程
1）地质设计 井位选择、钻井、固井、完井、试井、压裂、排采
2）钻井 井深质量、储层保护、井径统一、工程问题，包括采空区钻井、水
一、 试井的概念
2、何谓试井（well test） 为确定井的生产能力和研究储层参数及储层物性动态变化而对
井进行的专门测试工作。试井是对油、气、水井进行测试和分析的 总称
定义1：:试井是一种通过获得有代表性储层流体样品、测试同期产 量及相应的井底压力资料，来进行储层评价的技术
定义2：是为获取井或地层参数将压力计下入到井下，测量压力和/或 流量随时间的变化，并进行测试资料分析处理的过程的简称
煤层气储层的地球物理测井评价方法
四、煤层气储层的测井评价方法
4.4.1、利用与煤层气相关的测井响应，如密 度、声波时差、电阻率，以及其它相关因 素，如有效埋深等，与煤心分析的含气量 建立统计相关关系，这种关系也可以利用 人工神经网络获得，这两种方法都要求有 足够的样本[12][13]；
四、煤层气储层的测井评价方法
4.4.2、利用近似分析得到的结果，如灰分含 量，根据吸附和解吸机制直接建立与煤层 含气量之间的对应关系[8]，
二、煤层气与煤层气储层的特征
2.1、煤层气的生成与煤级关系及存在状态
二、煤层气与煤层气储层的特征
• 在成岩作用早期，天 然气主要通过生物活 动析出； • 后生作用是在温度压 力增大条件下发生， 是碳氢化合物形成阶 段； • 变生作用几乎将干酪 根全部转化成碳，甲 烷或干气与非烃类气 CO2、N2形成。
三、影响煤层气储层特性的因素
四、煤层气储层的测井评价方法
4.1、煤层的识别与划分 煤层的密度、电阻率和声波速度等参数与 围岩有明显差异。因此利用常规测井方法， 包括电阻率测井、密度测井、中子测井、 自然伽马测井和声波速度测井，通常可以 成功的识别和划分出煤层。 煤的密度、电阻率和声波速度以及水分如 下图所示。
三、影响煤层气储层特性的因素
焦作某区山西组煤甲 烷含量与上覆地层有 效厚度关系图
三、影响煤层气储层特性的因素
3.2. 煤层含气量与煤级的关系 煤级又称煤阶，表示煤化作用程度的等级，也用以表示煤 变质程度。1926年，怀特(D．White)首次以干燥无灰基的 碳含量表示。煤级有时也借助煤化过程中变化明显而且有 一定规律性的物理、化学性质，即煤级参数或煤化(程度) 参数表征。在煤化过程中，芳香环缩合程度加大，增长为 更大的结构单元，导致镜质组反射率值增高；而非芳香馏 分则逐渐减少，导致挥发分降低。由于镜质组反射率和挥 发分都与镜质组结构单元的芳构化程度有关，因而镜质组 反射率的增高和挥发分的降低，在变化程度上几乎是同步 的。因此，碳含量、挥发分含量和镜质组反射率常常作为 煤级参数。总体上，含气量随煤级的增高而增大。低煤阶 的煤含气量一般为2.5cm3／g，高煤阶的煤含气量可达 31cm3/ g。
煤层气勘探方法
4 煤层气储量评价
煤层气资源/储量分类与分级
分级
预测的：初步认识了煤层气资源的分布规律，获得了煤层气藏中典型构造环境下的储层参数。因没 有进行排采试验，仅有一些含煤性﹑含气性参数井工程，大部分储层参数条件是推测得到 的，煤层气资源的可靠程度很低，储量的可信系数为 0.1～0.2。
4 煤层气储量评价
定义
煤层气勘探开发阶段的划分
《规程》将煤层
选区
气勘探开发划分
为煤层气勘探和
煤层气 勘探
煤层气开发两个
阶段，其中煤层
煤层气 勘探开发
勘探
气勘探阶段又分 为选区与勘探。
煤层气 开发
4 煤层气储量评价
煤层气资源/储量分类与分级
分类 依据经济效益
分级 依据地质认识程度
█ 经济的 ▆ 次经济的 ▄ 内蕴经济的
自生自储的吸附气
砂岩、灰岩
煤层
渗透性高
渗透性低
孔隙或溶洞--单孔隙
基质微孔隙和裂隙--双孔隙
1.5×104m2/m3
7-30×107 m2/m3
高压
低压
找构造，找圈闭，试气
有煤田勘探基础，需要长时间排采试验
整体或分区
滚动勘探开发
自喷，可以关井
排水降压采气，连续开采，不能关井
大，避免井间干扰
小，需要井间干扰
煤层气勘探方法
提纲
一、煤层气勘探开发原则与阶段划分 二、煤层气主要储层参数测试 三、煤层气物探技术 四、煤层气固井技术 五、煤层气排采技术
一、煤层气勘探开发原则与阶段划分
煤层气勘探方法(物探)
声波扫描成像、拟稳态井温测井等。
5.2 煤层气测井技术
中联
C H IN A C B M
现场测井速度深度比例测量值单位表
序号
1 2 3
4
5 6 7 8 9 10 11 12
13
14
曲线名称
双侧向 微球形聚焦 声波时差 声波变密度（或 全波列） 补偿密度 补偿中子 自然电位 自然伽马 双井径 声幅 套管接箍 井温
国内外地震勘探的新进展
中联
C H IN A C B M
利用国内外油气勘探的成功经验并结合煤层气勘探 的特点，提出利用“两个理论、五项技术” 两个理论——双相介质理论和各向异性介质理论 五项技术——地震属性技术、地震反演技术、AVO 技术、方位各向异性技术和基于MAPGIS的多源信 息预测技术
中联
煤层的AVO梯度异常(据高云峰)
中联
C H IN A C B M
4．方位各向异性技术 含裂隙裂缝介质的性质可以用各向异性介质理论进行解释，而 传统的地震理论仅研究各向同性介质
(a)各向同性介质
(b)各向异性介质
5．基于MAPGIS的多源信息预测技术
中联
C H IN A C B M
利用GIS作为平台，把煤层和围岩的裂隙属性、煤层厚度、断层
高的有利条件，对井旁地震资料进行约束反演，是反演地层波阻抗(
或速度)的地震特殊处理解释技术。地震反演通常指波阻抗反演
波阻抗反演剖面
中联
C H IN A C B M
3．AVO技术 AVO (Amplitude Versus Offset)技术是利用反射系数随入射角变 化的原理，在叠前道集上分析振幅随炮检距变化的规律，估求 岩石的弹性参数、研究岩性、检测油气的重要技术
地球物理技术在煤层气勘探中的应用
李 华（ 山东省煤 田地质局 物探 测量队 ， 山东 泰安 ２ ７ １ ０ ０ ０ ）
摘 要： 我国煤层气勘探开发 历经 了三个阶段 ， 由最早的地质探索 ， 再到后来的技术引进 ， 最后到产业化发展 。截 至２ ０ １ ３ 年底 ， 我 国煤层气产量达到 了２ ０ ．５×１ ０ 亩。随着我国国民经济对于能源需求量日益增大 ， 加大 地球物理技 术在煤层气 勘探中的应 用就显得 尤为重要 。本文结合笔者多年的工作经验 ， 就地球物理技术在 煤层 气勘探中的应 用进 行了较为深入的探讨 ， 分别分析了地震技术（ 频 谱分解技术 、 纵 波方位Ａ Ｖ Ｏ 技术 、 转 换横波法、 数字滤波法 ） 和测井技术 （ 煤层气储层识别技术 、 煤层气储层参 数定量解释技 术） ， 得出 结论 ： 在煤层气勘探中应 该综 合利 用测 井技 术和 地震技术 ， 将它们各 自优势进行充分发挥 ， 实现 煤层 气勘探的可持续性发展 关键词 ： 地 球物 理技 术 ； 煤层气 ； 勘探 ； 应 用
１地震技 术 １ ． １频谱 分解技 术
情况 。当裂隙与入射方位垂直时， 会出现快波 ； 当裂 隙 与入射方位平行时， 则会出现慢波。在水平方 向和垂 直方 向 ， 快 波和 慢波 的时 差会 为零 ； 在 裂 隙走 向与入 射 方位呈４ ５ 。 角时 ， 快波和慢波的时差会达到最大 。
煤 层气 是指 在煤 化 作 用 过程 中 ， 煤 经 热 解 作 用和 生物化学作用生成的以Ｃ Ｈ 为主的非常规天然气 ， 其以 吸附态储存于煤层裂 隙。煤层气勘探对于减少温室气 体排放 、 保障煤矿安全生产、 优化能源结构具有较大 的 影响。近年来 ， 我国煤层气勘探开发历经 了３ 个阶段 ， 由最早 的地质 探索 ， 再到 后来 的技 术 引进 ， 最 后 到 产业 化发展。截止 到２ ０ １ ３ 年底 ， 我 国煤 层气 产量 达 到 了 ２ Ｏ ． ５ Ｘ １ ０ 。 亩。随着我国国民经济对于能源需求量 日益 增大 ， 加大地球物理技术在煤层气勘探 中的应 用就显 得尤为重要。
2.煤层气(瓦斯)地震勘探技术
煤层气(瓦斯)地震勘探技术中国矿业大学资源与地球科学学院二零一零年十月1 煤层气(瓦斯)勘探的意义煤层气(瓦斯)是由煤化作用形成的赋存于煤层中以甲烷为主的混合气体。
首先，煤层气作为一种新型洁净能源，其开发利用可弥补我国常规能源的不足。
我国是煤层气资源大国，居世界第二位。
近年来，对煤层气的成因、储层特性、赋存状态、成藏理论进行系统研究，取得了一大批成果。
但是，相应的勘探与开发技术相对滞后。
今天，地质学家和地球物理学家已经把研究重点放在勘探与开发技术领域。
其次，瓦斯突出问题是长期以来困扰煤矿安全生产的一个灾害性问题。
据国家安监总局统计，在一次死亡10人以上的特大煤矿事故中，瓦斯事故起数占69%。
问题关键在于煤矿开采前和开采过程中，对地下瓦斯富集的情况一无所知。
这样就使煤矿在生产过程中，无法根据瓦斯分布情况制定有针对性的措施。
总之，煤层气(瓦斯)的勘探、开发与利用可以改善我国能源结构、促进煤矿安全生产、有效保护生态环境，是一举多得利国利民的大事。
2瓦斯地质理论影响煤层气(瓦斯)富集的主要地质因素包括煤层埋藏深度、断层及其它构造分布、构造煤(煤层中的软分层)的分布、煤层顶底板的封闭程度(透气性)。
瓦斯富集和突出有以下基本规律：(1) 瓦斯随着煤层埋藏深度增加而增加；(2) 构造煤是典型的瓦斯地质体，所有发生煤与瓦斯突出的煤层都发育一定厚度的构造煤；(3) 大多数瓦斯突出都发生在构造破坏带，主要与压性、压扭性断裂有关；(4) 瓦斯突出与褶皱构造关系密切，在向斜、背斜轴部及其附近有利于瓦斯聚集，易于发生瓦斯突出。
2.1煤体结构类型和构造煤瓦斯地质学从地质角度出发，根据煤体宏观和微观结构特征，把煤体结构分为四种类型，即原生结构煤、破碎煤、碎粒煤和糜棱煤，后三种类型是煤层中的软煤，统称为“构造煤”，是煤层层间滑动构造的产物。
当地应力和瓦斯压力达到一定值时，突出与否的关键取决于地压和瓦斯膨胀对煤壁的侧向压力于煤体抵抗能力的对比关系。
煤层气地球物理
（三）煤与煤层气勘探的特殊性
煤与煤层气勘探的特殊性
• 薄层的波场反射特征与AVO/A反演 • 非流体相的瓦斯检测 • 煤岩易碎性所导致的孔渗预测误差 – 岩电实验：孔渗的计算误差 – 岩石物理实验：瓦斯含量与波场特征的关系 • 强各向异性的影响及裂缝隙的预测：割理、裂缝隙发育 • 地下水、瓦斯与构造煤的探测
（一）需要基础实验支撑的问题
• 岩石/物理实验
– 煤层气吸附与解吸过程的弹性波响应或其它地 球物理场响应 – 非砂泥岩洞缝型储层的孔隙度、渗透率重新观 测、试验与经验公式
• 数值模拟实验
– 裂缝型各向异性介质的弹性波传播 – 单薄层的AVO及波场特征 – 薄互层（VTI）的AVO及波场特征
（二）需要应用基础支撑的问题
煤田物探研究的对象
• 固体相地质体
– 煤层 – 顶底板 – 构造，包括裂缝隙
• 流体相
–水 – 瓦斯/煤层气？
双相耦合
比表面积 孔隙度 渗透率
转入煤岩岩石物理部分
煤层气地震勘探需要找的主要目标
• • • • 断层（大小）及破碎带、裂缝隙发育带 压力异常区 地温异常区 构造煤
面临的挑战
科学问题汇总 二、科学问题汇总
• 煤层的厚度、 煤层中精细断 层与裂缝、顶 底板的岩性、 孔渗、流体含 量的精确预测 • 煤层中瓦斯含 量与渗流、解 吸规律的精确 预测
– 薄阻抗差层的AVO特征及其 反演（软、互、缝）
– 吸附与解吸平衡态薄层的 AVO特征及其反演 – 非砂泥岩的孔渗规律及反 演 – 裂缝有关的各向异性弹性 波传播规律及其反问题 – 应力场的地震预测
煤层气地球物理勘探技术方法分析
煤层气地球物理勘探技术方法分析煤层气是优质高效清洁的新型能源，我国煤层气资源量十分丰富，加大对煤层气勘探技术的研究，能够更好的实现煤层气的开发与利用，对于改善我国能源结构具有重要意义，同时还能降低瓦斯事故的发生，减少温室气体的排放，带来丰厚的经济效益。
基于煤层气开采与利用的良好前景，各国对于其勘探技术的研究都十分重视，文章从煤层气勘探常用技术手段地球物理勘探技术方法出发，从地震技术以及测井技术进行了详细分析。
标签：煤层气；地球物理勘探；地震技术；测井技术0 引言煤层气俗称“瓦斯”，属于煤的伴生资源，主要由甲烷以及烃类气体组成，是最近国际上兴起的一种新型能源，用途十分广泛、可以作为民用、工业、化工等多个行业的燃料进行使用。
煤层气的热值较高，能够作为一种高效能源使用，燃烧后几乎不会有废气产生，环保性能良好，对煤层气加以合理利用，可以从根源上杜绝瓦斯爆炸事故的发生，缓解全球温室效应，拥有十分广阔的开采利用前景，我国出台了一系列政策推动了煤层气产业的发展。
1 地震技术1.1 纵波方位A VO技术方向各向异形是纵波在裂缝地层中表现出来的一种特征，纵波的速度和振幅是由裂缝与入射方向之间的关系决定的，当两者垂直时，波速较慢、振幅较强；当两者平行时，波速较快、振幅较弱，根据纵波速度、振幅的不同可以对地下情况进行判断[1]。
经大量研究证明裂缝系统发育地带往往会有大量的煤层气，此时煤层的褶曲转折部位与断层两侧表现为明显的各向异性特性。
目前A VO技术已经被广泛应用于煤层气勘探中，应用范围包括二维地震勘测、三维三分量地震勘探等，特别是在三维三分量地震勘探中的应用，可以得到准确的地震资料，对降低裂缝检测风险具有重要意义。
但是A VO技术也存在一定的局限性，当地层的较多且裂缝方向和角度不同时，不适合使用A VO技术，要根据实际情况合理选用A VO技术。
1.2 转换横波技术地震波在地层中传播过程中，当裂缝的走向与入射方向关系不同时，横波所表现出来的分裂情况也会不同，两者垂直时，波速较快；两者平行时，波速较慢，与纵波的波速情况正好相反。