煤层气测井.pdf

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1、2015-09-08 1 黄华州 2015年3月22日 黄华州 2015年3月22日 煤层气抽采技术煤层气抽采技术 中国矿业大学中国矿业大学 煤层气班煤层气班 中国矿业大学煤层气技术课件-黄华州 课程的基本要求 基本掌握煤层气抽采技术及工艺 熟悉煤层气抽采相关设备 了解煤层气抽采工程中注意的问题 2015-09-08 2 教学内容及学时分配 内容 讲课 作业汇报 小计 第一章 煤层气抽采技术的国内外研究现状 6 6 第二章 煤层气赋存运移规律 6 6 第三章 原位煤层气井型选择及井网布置 5 5 第四章 原位煤层气录井测井试井 4 4 第五章 原位煤层气钻井完井工艺 4 4 第六章 原位煤层气

2、射孔工艺 2 2 第七章 原位煤层气压裂工艺 6 4 10 第八章 原位煤层气排采工艺 6 6 第九章 卸压煤层气抽采工艺 3 3 第十章 井下瓦斯抽采工艺 2 2 合计 44 48 主要参考书 宋岩，张新民，柳少波宋岩，张新民，柳少波.中国煤层气地质与开发基础理论中国煤层气地质与开发基础理论M.北京：科学北京：科学出版社出版社.2012 秦勇，傅雪海，韦重韬，等秦勇，傅雪海，韦重韬，等.煤层气成藏动力条件及其控藏效应煤层气成藏动力条件及其控藏效应M.北京：北京：科学出版社科学出版社.2012 倪小明，苏现波，张小东倪小明，苏现波，张小东.煤层气开发地质学煤层气开发地质学M.北京：化学工业出版

3、社北京：化学工业出版社.2010.孟召平，田永东，李国富，等孟召平，田永东，李国富，等.煤层气开发地质学理论与方法煤层气开发地质学理论与方法M.北京北京:科学出版社科学出版社.2010.汤达祯汤达祯,王生维王生维,等等.煤储层物性控制机理及有利储层预测方法煤储层物性控制机理及有利储层预测方法M.北京北京:科学出版社科学出版社.2010.冯文光冯文光.煤层气藏工程煤层气藏工程 M.北京北京:科学出版社科学出版社.2009.苏现波苏现波,林晓英林晓英.煤层气地质学煤层气地质学M.北京北京:煤炭工业出版社煤炭工业出版社.2009.傅雪海傅雪海,秦勇秦勇,韦重韬韦重韬.煤层气地质学煤层气地质学M.徐州

4、徐州:中国矿大出版社中国矿大出版社.2007.贺天才贺天才,秦勇秦勇.煤层气勘探与开发利用技术煤层气勘探与开发利用技术M.徐州徐州:中国矿业大学出版社中国矿业大学出版社.2007.崔凯华崔凯华,郑洪涛郑洪涛.煤层气开采煤层气开采M.北京北京:石油工业出版社石油工业出版社,2009.苏俊苏俊.煤层气勘探开发技术与方法煤层气勘探开发技术与方法M.北京北京:石油工业出版社石油工业出版社.2011.万玉金万玉金,张劲张劲,王新海王新海,等等.煤层气经济增产机理研究煤层气经济增产机理研究M.北京北京:科学出版社科学出版社.2011.2015-09-08 3 主要参考书 赵庆波赵庆波,孙粉锦孙粉锦,李五忠

5、李五忠.煤层气勘探开发地质理论与实践煤层气勘探开发地质理论与实践M.北京北京:石油工业出版石油工业出版社社,2011.伊向艺，雷群，丁云宏，等伊向艺，雷群，丁云宏，等.煤层气压裂技术及应用煤层气压裂技术及应用M.北京北京:石油工业出版社石油工业出版社.2012.蓝富华，张亚莉蓝富华，张亚莉.煤层气开发技术知识与操作煤层气开发技术知识与操作.北京：中国石化出版社北京：中国石化出版社.2014 Rudy E.Rogers.Coalbed Methane:Principles and PracticesM.Mississippi:Oktibbeha Publishing Co.LLC.2007 袁亮

6、袁亮.松软低透煤层群瓦斯抽采理论与技术松软低透煤层群瓦斯抽采理论与技术M.北京北京:煤炭工业出版社煤炭工业出版社.2004.李国君李国君.铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群煤层气产业化研究与工程实践铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群煤层气产业化研究与工程实践D,徐州徐州:中国矿业大学中国矿业大学.2007 涂敏涂敏.煤层气卸压开采的采动岩体力学分析与应用研究煤层气卸压开采的采动岩体力学分析与应用研究D.徐州：中国矿业大学徐州：中国矿业大学.2008.孙海涛孙海涛.采动影响下地面钻井的变形破坏机理研究采动影响下地面钻井的变形破坏机理研究D.重庆：重庆大学重庆：重庆大学.2008.黄华州黄华州.远距离被保护层

7、卸压煤层气地面井开发地质理论及其应用研究远距离被保护层卸压煤层气地面井开发地质理论及其应用研究D.徐州徐州:中中国矿业大学国矿业大学.2010.刘应科刘应科.远距离下保护层开采卸压特性及钻井抽采消突研究远距离下保护层开采卸压特性及钻井抽采消突研究D.徐州徐州:中国矿业大中国矿业大学学.2012.林柏泉林柏泉,张建国张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术矿井瓦斯抽放理论与技术M.徐州徐州:中国矿业大学中国矿业大学.2007.课件中引用借鉴了多位行业专家、老师的会议或讲课课件中引用借鉴了多位行业专家、老师的会议或讲课ppt内容，一并感谢，该课件仅为上课内容，一并感谢，该课件仅为上课讲义，不属于公开出版内容

8、。讲义，不属于公开出版内容。第四章 原位煤层气录井、测井、试井工艺简介 第一节第一节 煤层气录井煤层气录井 第二节第二节 煤层气测井煤层气测井 第三节第三节 煤层气试井煤层气试井 2015-09-08 4 煤层气地质录井煤层气地质录井 录井：录井：记录、录取钻井过程中的各种相关记录、录取钻井过程中的各种相关信息。信息。录井技术是油气勘探开发活动中最录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术，基本的技术，是发现、评估油气藏最及时、是发现、评估油气藏最及时、最直接的手段，具有获取地下信息及时、最直接的手段，具有获取地下信息及时、多样，分析解释快捷的特点。多样，分析解释快捷的特点。煤层气录井煤层气录井

9、 2015-09-08 5 钻井目的与任务；设计依据；钻井地质；煤、岩心录井内容与要求；岩屑录井内容与要求；钻时录井内容与要求；气测录井内容与要求；钻井循环介质录井内容与要求；特殊作业时的地质录井要求；完井地质工作；资料的交接等 煤层气地质录井施工设计 地质录井作业程序 煤层气录井煤层气录井 若采用原煤田勘探中岩心录井和简易水文观测等方法。对全井或目的层段采用岩心录井，并对煤心样品做瓦斯含量(煤层含气量)分析、煤岩特性描述、煤质分析等。由于对全井或目的层段采用岩心录井必须大段取心钻进，取心进尺慢，起下钻频繁，必然造成人力和财力的浪费（建井周期长，一般一口500米左右的井要3个月）；而且在钻进中

10、不取心或取心收获率低时，无法及时判断地下地层岩性特征，也无法建立完整的地层剖面;在取不到煤心时，更无法获取煤层含气性及煤质方面的资料。采用石油钻井地质录井中的钻时录井、岩屑录井、气测录井、岩芯录井等录井方法，在非目的层段采用岩屑录井，在目的层段采用岩屑录井和岩芯录井。并根据钻时、气测等其它录井资料进行综合分析，准确地判断钻遇地层和岩性，卡准了层位，准确、齐全地录取了各项地质资料。为何采用多种录井方式进行地质录井 煤层气录井煤层气录井 2015-09-08 6 地质录井执行煤层气地质录井作业规程。煤层气井钻井过程中的地质录井应包括以下几个方面：1）岩煤屑录井 非煤系地层每24m捞取1包；煤系地层

11、每12m 1包；目的层段（煤层）每0.5m 1包。2）钻时录井 非煤系地层每12m记录1个点；煤系地层每0.51m记录1个点；目的层井段每0.1m记录1个点。3）钻井循环介质录井 准确记录测点井深的钻井循环介质性能资料，如钻井循环介质的类型、密度、粘度、失水量、泥饼、切力、pH值、含砂量、氯离子含量等。煤层气录井煤层气录井 所谓钻时录井，指在钻井过程中把钻头每钻进单位深度的岩层所需要的时间记录下来，即钻时录井。当钻头钻遇不同性质的岩层时，由于各种岩层的坚硬程度及破碎程度不同，表现在钻时上有明显的差异。所以，在钻压、转速、排量等钻探工程参数以及在钻井液性能、钻头类型与新旧程度基本相同的情况下，钻

12、时的高低变化在一定程度上反映了不同的岩性特征。对于同一地区，其钻时和岩性之间有一定的相互关系。例如：砂岩为灰质或硅质胶结，岩层较硬，不易破碎，钻时相对较慢；泥质岩层则相对较软，易于破碎，钻时相对较快；灰岩岩层致密坚硬，钻时最慢；煤层由其自身特性决定，性脆、易碎、内生裂隙发育，因此，煤层钻时最快。钻时录井 煤层气录井煤层气录井 2015-09-08 7 岩屑录井 岩石在孔下被钻头破碎后，随钻井液带到地面的岩石碎块叫岩屑。按照一定的间距、一定的顺序时间将岩屑连续收集起来，进行系统的观察描述、分析，恢复地下原始地层剖面的过程叫岩屑录井。在勘探过程中，为了节省时间、节约财力，在没有必要进行钻井取芯的井

13、段采用岩屑录井。在快速钻进条件下，根据岩屑录井研究剖面，适时判断钻遇岩层，并进行地层分析对比，预告下部将要钻达地层，卡准取芯层位，岩屑录井就显得尤其重要了。往往用煤屑样代替煤心样，不仅可以减少对煤层的取心，节约财力，而且用煤屑做煤层含气量测试比用常规取心煤样所做含气量测试相对准确可靠。其理论依据是:煤层含气量的测定中，需要计算煤层的损失气量，这部分气量是指从钻遇煤层到煤样装罐密封前的解吸气量，目前这部分解吸气量主要以通过直接法(作图法)和史威法计算获得，而煤层气在开始的解吸速度是较快的，从解吸曲线图看几乎是呈直线关系之后逐渐减慢，因此在做煤层含气量测试中，要求煤样装罐密封前的时间越短越好。时间

14、越短，求得的损失气量误差越小。由于煤层气井一般较浅，岩屑上返地面所需迟到时间较短，1000 m以内的井一般只需515 min。如果通过取心，在设备正常、起钻速度较快时，少则也要12 h。所以用煤屑代替煤心做煤层含气量测试应相对准确经济。不足之处是，做煤层含气量测试要求煤屑样较纯，采样难度较大。煤层气录井煤层气录井 中国矿业大学煤层气技术课件-黄华州 岩屑录井 岩屑录井作业流程 煤层气录井煤层气录井 2015-09-08 8 气测录井 气测录井是直接测定钻井液中可燃气体含量的一种测井方法。如果地下岩层中含有可燃性气体，钻进过程中，由于钻头破碎岩石，岩石中所含气体也同样会进入钻井液中。如果岩层中气

15、体压力过大，即岩石所含气体的压力大于井筒内钻井液柱压力，它同样也会扩散至井筒内的钻井液中。采用脱气器使钻井液中的气体脱出，通过仪器进行化验分析，可以间接地发现岩石中含有的可燃性气体及其成份。通过定量分析钻井液中的含气量多少，判断煤岩层含气量的大小。这种录井方法，同样不需要停钻就能及时发现气层。并可通过对钻井液含气量的定量分析，计算出单位体积岩石中的含气量，以确定油气藏的工业价值，估算气藏的地质储量。气测录井还能及时判断地下油气层，并预告井喷事故的发生。由气测录井可以定性预测煤层的含气量 气测录井可以监测和定性评价设计外和因故未取到煤心的煤层含气量 煤层气录井煤层气录井 由气测录井可以定性预测煤

16、层的含气量 在煤层气井中当钻遇煤层时，由于钻头对煤层的破碎，有部分游离气进入钻井液。在煤屑上返过程中，随着钻井液柱压力降低，当降至低于煤层气临界解吸压力时，大部分吸附气解吸出来进入钻井液中，在气测录井中表现出煤层段气测值明显增高。相对常规砂岩储层，在气测录井中，无论煤层含气好坏都有明显的气显示（气测仪测定）。在好的煤层气层中，气测全量和甲烷含量可升至很高，甚至达到饱和状态，此外，有少量的乙烷、二氧化碳、氨气等气体成份，几乎不含重烃气体。由于煤层气主要以吸附状态存在，在其返至地面过程中尚不能完全解吸出来，气测录井只能检测到进入钻井液中的游离气和部分解吸气。因此，通过气测录井无法对煤层含气量做定量

17、分析。但是，采用气测录井可以监测气体的存在，并可根据气测显示值的大小定性判断煤层含气量的大小。气测录井可以监测和定性评价设计外和因故未取到煤心的煤层含气量 气测录井仪对钻遇地层中的全烃及组分具有很灵敏的监测能力，煤层中都含有不同量的吸附烃和游离烃，在往年的油气普查勘探钻井中发现，很薄的煤层在气测录井时都会出现明显的气测显示。气测录井 煤层气录井煤层气录井 2015-09-08 9 岩、煤心录井是对取心钻进中钻取的岩、煤心进行分层、鉴定、描述，达到建立岩性剖面目的的一种录井方法。在煤层气勘探开发初期，为了解岩层性质及其变化规律，特别是关于煤储层含气性、物性、结构构造、裂隙发育等资料，有必要对目的

18、层段采用岩心录井。采用岩心录井尽管可以获取最直观、最实际的第一手资料，但是取心成本较高，取心作业技术要求较为严格，煤层段取心收获率低，施工风险较大。岩芯录井作业流程 岩心录井 煤层气录井煤层气录井 岩、煤心要求及测试项目 取心钻进的岩、煤心采取质量要求应达到煤层气钻井工程质量验收标准，确保岩、煤心收获率高，结构清楚，无烧、变现象，无污染，无混入杂质。提取煤心速度和至井口后装罐时间要符合要求。煤心样主要测试项目 解吸测试 煤层含气量测定（直接法）煤质分析 工业分析、固定炭、真密度、视密度、孔隙度、元素分析等。煤岩分析 煤岩显微组分和矿物含量的测定、镜质组最大反射率测定。气组分析 气成分及含量测定

19、。等温吸附 等温吸附实验。顶、底板岩石样测试项目 物理性质 力学性质 抗压强度、剪切模量、杨氏模量、泊松比等。岩心录井 煤层气录井煤层气录井 2015-09-08 10 钻井液录井及简易水文观测 由于煤储层的独特吸附性，且煤层大多处于负压状态，决定了它容易受外来液体(如钻井液、压裂液等)的伤害。一旦形成伤害，将严重影响煤储层的渗透性和气井产气能力。为了保证钻井液不伤害或尽量少伤害煤储层，必须对钻井液的使用和性能变化情况进行监测，按照一定的间距测定并记录钻井液密度、粘度等的性能及槽面显示情况，对钻井中发生的煤屑悬浮现象、涌漏水速度、性能等做详细的观察和记录。在钻遇煤层后，煤屑在液面的悬浮性、地层

20、的涌漏水现象可以作为判断煤层含气性及煤储层压力大小的辅助依据。应准确记录测点井深的钻井循环介质性能资料，如钻井循环介质类型、密度、粘度、失水量、泥饼、切力、pH值、含砂量、氯离子含量等。处理钻井循环介质时，应记录时间、井深、处理剂名称及用量，更换钻井循环介质时注明类型。当钻井循环介质中出现气显示时，应记录井深、层位、气显示特征等。发生井涌或井漏时，应记录井深、层位、钻头位置、工作状态、井涌或漏起止时间、涌或漏失量等。如采取处理，则应对其措施记录在案。煤层气录井煤层气录井 煤层气测井煤层气测井 2015-09-08 11 是是一门边缘学科一门边缘学科,是是应用地球物理学应用地球物理学的分支一，的

21、分支一，井中地球物理学井中地球物理学的俗称，的俗称，简称测井或测井技术。简称测井或测井技术。是利用岩层的是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等放射性等地球物理特性，地球物理特性，采用相应仪器采用相应仪器沿着井筒连续地测量沿着井筒连续地测量反映岩石、反映岩石、矿石某种物理性质的矿石某种物理性质的地球物理参数地球物理参数，达到解决地质问题的一种，达到解决地质问题的一种地球物理地球物理方法方法。岩石物理基础：岩石物理基础：导电性、电化学性，声学特性导电性、电化学性，声学特性(弹性弹性)、核物理性质、核物理性质（放射性）等（放射性）等 测量参数：测量参数：

22、地球物理参数地球物理参数(反映地球物理场特性反映地球物理场特性)目的和应用：目的和应用：研究油气田、煤田、煤层气、水文、工程、环境等方研究油气田、煤田、煤层气、水文、工程、环境等方面的地下地质问题和钻井技术问题。面的地下地质问题和钻井技术问题。什么是地球物理测井？什么是地球物理测井？煤层气测井 测井分类测井分类 I 电化学性：电化学性：自然电位、人工电位自然电位、人工电位(激发极化激发极化)、电极电位等电极电位等 电磁性：电磁性：视电阻率、感应、微电极、侧向、微侧向、视电阻率、感应、微电极、侧向、微侧向、微球聚焦、电流、接地电阻，磁化率、微球聚焦、电流、接地电阻，磁化率、电磁波测井等电磁波测井

23、等 弹性：弹性：声速、声幅、声波电视、声波全波列、声速、声幅、声波电视、声波全波列、地震测井等地震测井等 核性核性(放射性放射性)：自然伽马、伽马自然伽马、伽马伽马、密度、伽马、密度、中子中子伽马、中子伽马、中子中子、中子中子、中子活化、活化、碳氧比测井等碳氧比测井等 其他：其他：井径、井温、井斜、地层倾角、气测、井径、井温、井斜、地层倾角、气测、重力测井等重力测井等 按物性按物性基础不基础不同划分同划分 目前国内外先进的测井方法有：目前国内外先进的测井方法有：超声成像、多极子阵列声波成像、微电阻率扫描成像、超声成像、多极子阵列声波成像、微电阻率扫描成像、核磁共振成像、地球化学测井等方法。核磁

24、共振成像、地球化学测井等方法。统称为电测井统称为电测井 统称，声波测井统称，声波测井 统称统称 放射性测井放射性测井 三大基本三大基本测井方法测井方法 煤层气测井 2015-09-08 12 测井分类测井分类 II 按应用按应用领域不领域不同划分同划分 石油天然气测井技术石油天然气测井技术 煤田测井技术煤田测井技术 金属与非金属测井技术金属与非金属测井技术 水文、工程与水文、工程与环境环境测井技术测井技术 (简称水工环测井技术或水工环测井简称水工环测井技术或水工环测井)煤层气煤层气测井技术测井技术 环境与煤层气为后发展起来的环境与煤层气为后发展起来的 形成相对独立的几门测井技术形成相对独立的几

25、门测井技术 煤层气测井 据侯俊胜国外地质勘探技术，1998 裸眼井煤层气储层测井裸眼井煤层气储层测井勘探阶段勘探阶段 煤层识别和确定煤层厚度煤层识别和确定煤层厚度 煤质分析、孔隙度、含气量、渗透率和岩石力学参数计算等煤质分析、孔隙度、含气量、渗透率和岩石力学参数计算等 套管井煤层气储层测井套管井煤层气储层测井开发阶段开发阶段 储层识别、厚度确定及检查水泥胶结情况等储层识别、厚度确定及检查水泥胶结情况等 生产测井生产测井开发阶段开发阶段 了解井筒流体的动态参数和井内环境故障情况等了解井筒流体的动态参数和井内环境故障情况等 测井技术在煤层气勘探开发中的应用测井技术在煤层气勘探开发中的应用 为了获得

26、准确的煤系地层信息测量结果，应该尽可能进行裸眼井测井。为了获得准确的煤系地层信息测量结果，应该尽可能进行裸眼井测井。煤层气测井 2015-09-08 13 煤层气测井 利用测井可以干什么？利用测井可以干什么？储层识别与划分：储层识别与划分：确定深度、厚度、夹层位置、和岩性等。确定深度、厚度、夹层位置、和岩性等。计算储层参数：计算储层参数：密度、孔隙度、含水性、机械强度指数、地密度、孔隙度、含水性、机械强度指数、地层压力、温度层压力、温度 及煤体受内力及外力作用引起的变化等。及煤体受内力及外力作用引起的变化等。煤层及煤层气进行评价：煤层及煤层气进行评价：如分析煤质包括矿物成分、挥发份、如分析煤质

27、包括矿物成分、挥发份、水分、固定碳的百分比；可通过煤储层评价模型计算气含量等。水分、固定碳的百分比；可通过煤储层评价模型计算气含量等。中国矿业大学煤层气技术课件-黄华州 煤层气储层测井技术 储层信息类别储层信息类别 裸眼井测井方法裸眼井测井方法 套管井测井方法套管井测井方法 生产井测井方法生产井测井方法 煤层识别煤层识别 密度、自然伽马、井径、声密度、自然伽马、井径、声波时差、岩性波时差、岩性-密度测井密度测井 脉冲或补偿中子脉冲或补偿中子 密度、补偿中子测密度、补偿中子测井、脉冲中子测井，井、脉冲中子测井，自然伽马测井、自自然伽马测井、自然伽马能谱等。然伽马能谱等。有效厚度有效厚度 高分辨率

28、密度、煤层倾角测高分辨率密度、煤层倾角测井井 脉冲或补偿中子脉冲或补偿中子 煤质分析（煤煤质分析（煤的碳、灰、水的碳、灰、水分析）分析）高分辨率密度，密度，补偿高分辨率密度，密度，补偿中子，自然伽马，岩性密度，中子，自然伽马，岩性密度，声波（纵横波时差法）声波（纵横波时差法）高分辨率密度，密高分辨率密度，密度，补偿中子、自度，补偿中子、自然伽马，然伽马，另：采用水泥胶结另：采用水泥胶结测井和声波变密度测井和声波变密度测井检查煤层气井测井检查煤层气井固井质量等。固井质量等。渗透率（定性）渗透率（定性）双侧向，微电阻率，自然电双侧向，微电阻率，自然电位、核磁共振测井位、核磁共振测井 割理分布割理分

29、布 微侧向、双侧向、微侧向、双侧向、FMSFMS 岩石力学性质岩石力学性质 密度，声波全波列密度，声波全波列 密度密度 煤层气测井 2015-09-08 14 煤层气测井 我国常用的煤层气测井方法系列总结 煤层气测井 我国常用的煤层气测井方法系列总结 2015-09-08 15 测井技术在煤层气勘探生产中应用测井技术在煤层气勘探生产中应用 煤层一般具有“低密度、低自然伽马、高声波时差、高中子孔隙度和高电阻率（低阻无烟煤除外）”等特点，所以可以选择密度测井DEN、自然伽马测井GR、声波时差测井AC、中子测井CNL、深浅侧向测井LLD/LLS，同时参考井径测井CAL、自然电位测井SP和温度测井等。

30、关于煤层厚度的确定可以利用煤层密度测井的截止值，确定出煤层的边界，进而确定出煤层的深度和厚度。值得指出，确定煤层厚度的精度与所使用的测井仪器的分辨率密切相关，因此应尽可能地使用高分辨率测井仪器进行数据采集及通过计算机处理技术改善测井曲线的分辨率。（1）煤层识别和确定煤层厚度）煤层识别和确定煤层厚度(1)根据测井、地质、气测和岩心资料建立综合录井剖面根据测井、地质、气测和岩心资料建立综合录井剖面 我国煤系地层主要岩性为砂岩、泥岩和煤。在煤层气的钻井过程中，首先通过岩心、岩屑及气测等录井手段确立岩性剖面，尤其岩心资料反映的地下岩性是最有代表性的，然后用电性资料对已建立的地质剖面岩性归位 (2)应用

31、交绘图技术确定煤层骨架参数应用交绘图技术确定煤层骨架参数 通过补偿中子通过补偿中子(CNL)与补偿密度与补偿密度(DEN)交绘图、光电俘获截面指数交绘图、光电俘获截面指数(Pe)与放射与放射性钾含量性钾含量40K)交绘图、补偿密度与光电俘获截面指数交绘图，可以给出煤层、砂交绘图、补偿密度与光电俘获截面指数交绘图，可以给出煤层、砂岩和泥岩的分布范围。岩和泥岩的分布范围。因为煤层在交绘图上具有高的补偿中子、大的声波时差、低的补偿密度、低的因为煤层在交绘图上具有高的补偿中子、大的声波时差、低的补偿密度、低的光电俘获截面指数和低的自然伽玛测井响应，与砂岩和泥岩的电性特征有很大光电俘获截面指数和低的自然

32、伽玛测井响应，与砂岩和泥岩的电性特征有很大差别，因此可以通过交绘图角定煤层气储层。差别，因此可以通过交绘图角定煤层气储层。(3)测井解释岩性剖面与实际剖面的吻合程度测井解释岩性剖面与实际剖面的吻合程度 测井解释岩性剖面是根据交绘图确定的地层骨架参数，应用测井资料数字处理程序建立岩性剖面，包括煤、砂岩、粉砂岩、泥岩及石灰岩和灰分。煤层气测井 煤系地层岩性剖面的建立煤系地层岩性剖面的建立 2015-09-08 16 煤层气测井 煤层具有“四高（大），四低（小）”的电性特征，且煤的煤层具有“四高（大），四低（小）”的电性特征，且煤的变质程度不同，测井响应值也有所不同（李小明等，变质程度不同，测井响应

33、值也有所不同（李小明等，2002）电阻率高。电阻率高。声波时差大。声波时差大。补偿中子大。补偿中子大。井径扩大率大。井径扩大率大。自然伽马低。自然伽马低。体积密度低。体积密度低。光电俘获截面低。光电俘获截面低。声阻抗小，电视图像声阻抗小，电视图像呈深色。呈深色。“四高（大）”电性特征“四高（大）”电性特征 煤层“四低（小）”电性特征煤层“四低（小）”电性特征 煤层气测井(l)电阻率高。电阻率高。无烟煤0.001-1m（高变质无烟煤）到1-80m（低频质无烟煤）；褐煤50-200m（低碳化的褐煤）到200-4000m（高碳化的褐煤）；烟煤100-1000m（瘦煤、贫煤）到4000-5000m（长

34、焰煤、气煤）。与泥页岩和砂岩相比，煤层的电阻率值显高值。不同变质阶段的煤电阻率也有较大变化，一般褐煤、烟煤电阻率高，无烟煤电阻率低。(2)声波时差大。声波时差大。因为煤层的主要成分是有机碳，其分子结构相对松散以及组成元素的低原子序数，加之煤层内部条带状、片状、层状等结构，使得声波在煤层中具有较慢的传播速度，在声波测井曲线上体现为大的声波时差。此外，孔隙中份额占90%以上的甲烷气体的声波传播速度也非常慢。“四高（大）”电性特征“四高（大）”电性特征 2015-09-08 17 煤层气测井 (3)补偿中子大。补偿中子大。组成煤的碳氢化合物具有与水分组成煤的碳氢化合物具有与水分F几乎相同的含氢指数，

35、在补偿中几乎相同的含氢指数，在补偿中子测井中，煤分子对补偿中子孔隙度测井与孔隙中水的影响是一样的，子测井中，煤分子对补偿中子孔隙度测井与孔隙中水的影响是一样的，因而在中子测井中，煤层具有非常高（甚至高于泥岩）的中子孔陈度因而在中子测井中，煤层具有非常高（甚至高于泥岩）的中子孔陈度值。大城、晋城、吴僵三个地区的煤层补偿中子值基本在值。大城、晋城、吴僵三个地区的煤层补偿中子值基本在50%-60%之间，这也是比其他地层非常突出的特征。之间，这也是比其他地层非常突出的特征。(4)井径扩大率大。井径扩大率大。由于煤层松软、割理发育，钻井中易扩径，扩径程度主要受钻井工由于煤层松软、割理发育，钻井中易扩径，

36、扩径程度主要受钻井工艺和钻井液性能影响。艺和钻井液性能影响。“四高（大）”电性特征“四高（大）”电性特征 煤层气测井 (1)自然伽马低。自然伽马低。煤主要是由植物演变而来的有机质和少部分无机质，无机质通常由两部分组成，即水分和矿物质。煤的天然放射性通常来自于在成煤过程中的外来矿物质，由于这部分在煤成分中仅占一小部分，通常煤层比砂泥岩地层具有低的自然伽马值。在纯煤层中，铀、钍、钾的含量很低，一般在20-70APl之间，若煤层的自然伽马读数高，则说明煤层中有天然放射性杂质存在。(2)体积密度低。体积密度低。煤主要是由碳、氢、氧三种元素组成的碳氢高分子化合物，它具有较低的基质密度，因而体现在体积密度

37、（补偿密度）测井曲线上，煤层通常具有比较低的体积密度。煤层的体积密度值基本在1.2-1.8g/cm3之间。煤层“四低（小）”电性特征煤层“四低（小）”电性特征 2015-09-08 18 煤层气测井 (3)光电俘获截面低。光电俘获截面低。岩石的光电俘获截面指数(Pe)定义为：Pe=（Z/10）3.6 它的单位为巴电子(b/e)，Z为原子序数，碳的原子序数为6，代入计算可得到碳的P。=0.1589。(4)声阻抗小，电视图像呈深色。声阻抗小，电视图像呈深色。声阻抗是地层声波传播速度与密度的乘积：煤层的声阻抗比其他地层都小。煤层“四低（小）”电性特征煤层“四低（小）”电性特征（2 2）煤岩工业分析和

38、确定煤阶）煤岩工业分析和确定煤阶 煤岩的工业分析就是要确定煤的固定碳、挥发分、灰分、水分。煤岩的工业分析就是要确定煤的固定碳、挥发分、灰分、水分。目前主要采用两大类方法：岩心测试和测井评价。目前主要采用两大类方法：岩心测试和测井评价。根据测井评价又有两种途径，即根据密度测井与灰分、挥发分、固根据测井评价又有两种途径，即根据密度测井与灰分、挥发分、固定碳和水分作相关分析，以及根据体积模型利用多种测井信息综合确定。定碳和水分作相关分析，以及根据体积模型利用多种测井信息综合确定。煤阶是指在煤化作用过程中，煤的组成和结构所发生的物理化学特性改煤阶是指在煤化作用过程中，煤的组成和结构所发生的物理化学特性

39、改变的程度，它与煤层气关系密切，因此确定煤阶是煤层气评价的一项重变的程度，它与煤层气关系密切，因此确定煤阶是煤层气评价的一项重要内容。要内容。可采用不同煤阶与测井信息相关分析确定可采用不同煤阶与测井信息相关分析确定，或利用测井信息计或利用测井信息计算出含碳量、挥发分、镜煤反射率等再确定煤阶。算出含碳量、挥发分、镜煤反射率等再确定煤阶。测井技术在煤层气勘探生产中应用测井技术在煤层气勘探生产中应用 2015-09-08 19 （3 3）煤储层裂缝孔隙度计算和渗透率评价）煤储层裂缝孔隙度计算和渗透率评价 煤岩中既有在沉积成煤过程中形成的原生孔隙，又有成煤后受构造破煤岩中既有在沉积成煤过程中形成的原生

40、孔隙，又有成煤后受构造破坏所形成的次生孔隙。其孔隙类型和连通程度变化很大，它们互相组合形坏所形成的次生孔隙。其孔隙类型和连通程度变化很大，它们互相组合形成裂隙性多孔隙介质，为瓦斯的储存和渗流提供了空间和通道。煤岩孔隙成裂隙性多孔隙介质，为瓦斯的储存和渗流提供了空间和通道。煤岩孔隙发育特征主要受煤的变质程度、煤岩组分及成煤植物、后期构造破坏程度发育特征主要受煤的变质程度、煤岩组分及成煤植物、后期构造破坏程度等因素控制，其中，后期构造破坏在煤层中形成大量割理和微裂隙，增大等因素控制，其中，后期构造破坏在煤层中形成大量割理和微裂隙，增大了煤岩的孔隙性其孔隙发育以微裂隙为主。了煤岩的孔隙性其孔隙发育以

41、微裂隙为主。煤层的孔隙结构类型属裂缝煤层的孔隙结构类型属裂缝孔隙双孔隙结构，具有低孔低渗特征。孔隙双孔隙结构，具有低孔低渗特征。煤层孔隙度和渗透率是煤储层的重要参数之一，煤层孔隙度和渗透率是煤储层的重要参数之一，可采用双侧向测井资料计可采用双侧向测井资料计算煤储层的裂缝孔隙度算煤储层的裂缝孔隙度；可采用可采用MLML、SPSP（自然电位测井）、（自然电位测井）、FMSFMS及及ACAC（声波（声波时差测井）测井来计算煤岩渗透率时差测井）测井来计算煤岩渗透率。测井技术在煤层气勘探生产中应用测井技术在煤层气勘探生产中应用 mfwmfLLDLLSfRRRR11111 （3 3）煤储层裂缝孔隙度计算和

42、渗透率评价）煤储层裂缝孔隙度计算和渗透率评价 煤层的双重孔隙中，煤层的双重孔隙中，裂缝孔隙度可采用深、浅侧向测井曲线值计算裂缝孔隙度可采用深、浅侧向测井曲线值计算，其计算方法如下：其计算方法如下：煤层裂缝由层面裂缝和层间裂缝组成，其公式为：煤层裂缝由层面裂缝和层间裂缝组成，其公式为：Hf=Hf=C/4CmC/4Cm，C=CC=CLLSLLS-C CLLDLLD 这里这里C C为不同的电导率。为不同的电导率。估计裂缝空间由公式估计裂缝空间由公式hm=hf/hm=hf/f f计算。所以裂缝渗透率为计算。所以裂缝渗透率为 K=AK=A8.338.3310106 6hf/hm,Ahf/hm,A为比例因

43、子。为比例因子。测井技术在煤层气勘探生产中应用测井技术在煤层气勘探生产中应用 2015-09-08 20 （3 3）煤储层裂缝孔隙度计算和渗透率评价）煤储层裂缝孔隙度计算和渗透率评价 值得指出，由于煤的各向异性，用声波时差、体积密度、补偿中子计算值得指出，由于煤的各向异性，用声波时差、体积密度、补偿中子计算煤层孔隙度比较困难，煤层孔隙度比较困难，核磁共振测井是目前确定煤层有效孔隙度的最直接、核磁共振测井是目前确定煤层有效孔隙度的最直接、也是最有效的一种方法。也是最有效的一种方法。核磁共振测井的重要参数核磁共振测井的重要参数2 2截止值可以将有效孔隙度分成毛细管束缚流截止值可以将有效孔隙度分成毛

44、细管束缚流体孔隙度和动流体孔隙度，经反复调试体孔隙度和动流体孔隙度，经反复调试2 2值一般确定为值一般确定为3333。裂缝孔隙度。裂缝孔隙度用双侧向电阻率计算。根据核磁共振测井处理得到的煤层渗透率仅能代表孔用双侧向电阻率计算。根据核磁共振测井处理得到的煤层渗透率仅能代表孔隙系统的渗透率，数值很小，决定煤层渗透性的是否裂缝渗透率，目前还不隙系统的渗透率，数值很小，决定煤层渗透性的是否裂缝渗透率，目前还不能确定，有待研究。能确定，有待研究。测井技术在煤层气勘探生产中应用测井技术在煤层气勘探生产中应用 （4 4）煤层气含量定性识别）煤层气含量定性识别 主要包括体积模型概念分析煤层气含量与纵横波时差值

45、法等。主要包括体积模型概念分析煤层气含量与纵横波时差值法等。体积模型概念分析煤层含气量：体积模型概念分析煤层含气量：用体积模型概念分析是依据孔隙度、泥质含量、电阻率数值并结合气测录井综合分析的。如果泥质含量低，电阻率相对较高，气测显示好，则解释为煤层气层，否则解释为含气层。纵、横波时差值法：纵、横波时差值法：在含气地层，纵、横波的传播速度明显减慢，时差增大，有别于水层和油层。利用纵、横波比值可以分析煤层含气性的好与差。一般以纵、横波比值1.8作为含气性好与差的界限：纵、横波比值小于1.8，有较好的气显示，如果煤层泥质含量低，电阻率较高则可解释为煤层气层；如果煤层泥质含量较高或电阻率较低，则可解

46、释为含气层。测井技术在煤层气勘探生产中应用测井技术在煤层气勘探生产中应用 2015-09-08 21 （5 5）煤层气含量定量评价及储量计算）煤层气含量定量评价及储量计算 煤层含气量是煤层气勘探和开发中一个非常重要的参数。在煤层测井解煤层含气量是煤层气勘探和开发中一个非常重要的参数。在煤层测井解释中除煤层含气量外，还要进行煤质分析，提供水分、灰分、挥发分、固定释中除煤层含气量外，还要进行煤质分析，提供水分、灰分、挥发分、固定碳等参数，因此延用传统的碎屑岩或碳酸盐岩分析含气储层的方法显然是不碳等参数，因此延用传统的碎屑岩或碳酸盐岩分析含气储层的方法显然是不合适的，必须采用适合于煤储层的处理技术，

47、才能达到精细分析和定量解释合适的，必须采用适合于煤储层的处理技术，才能达到精细分析和定量解释煤层含气量的目的。煤层含气量的目的。煤层气含量评价的方法主要有两类，即直接法和间接法，而煤层气地质煤层气含量评价的方法主要有两类，即直接法和间接法，而煤层气地质储量的计算主要采用吸附气储量计算公式和游离气储量计算公式。利用测井储量的计算主要采用吸附气储量计算公式和游离气储量计算公式。利用测井资料定量计算煤层气含量的方法主要有密度测井计算法和兰格谬尔公式计算资料定量计算煤层气含量的方法主要有密度测井计算法和兰格谬尔公式计算法。法。工作中常用密度测井法进行含气量计算工作中常用密度测井法进行含气量计算,其计算

48、公式为其计算公式为 式中：式中：煤层气含量煤层气含量,3 3/；孔隙度孔隙度,%,%；SgSg含气饱和度，含气饱和度，%；g g地层密度，地层密度，g/cmg/cm3 3。gSQ/g测井技术在煤层气勘探生产中应用测井技术在煤层气勘探生产中应用 （5 5）煤层气含量定量评价及储量计算）煤层气含量定量评价及储量计算 实例实例 如，可应用如，可应用ELanELan程序程序调试解释参数，求出地层调试解释参数，求出地层孔隙度和含气饱和度，再孔隙度和含气饱和度，再与密度曲线组合，即可建与密度曲线组合，即可建立煤层含气量测井解释剖立煤层含气量测井解释剖面图。面图。煤层气测井评价含气量成果图煤层气测井评价含气

49、量成果图 测井技术在煤层气勘探生产中应用测井技术在煤层气勘探生产中应用 2015-09-08 22 (6)(6)现代数学方法应用于煤层气储层评价现代数学方法应用于煤层气储层评价 煤层气由于自身的特点，使其测井资料往往受多种因素控制，采用单煤层气由于自身的特点，使其测井资料往往受多种因素控制，采用单一测井信息或某一储层参数进行煤层气评价解释研究，除了在一些特殊情一测井信息或某一储层参数进行煤层气评价解释研究，除了在一些特殊情况下可以取得满意效果外一般很难推广使用。当前的最佳选择是利用综合况下可以取得满意效果外一般很难推广使用。当前的最佳选择是利用综合测井资料进行煤层气评价。测井资料进行煤层气评价

50、。由于煤层气储层参数与多种测井信息之间的定量关系难以确定由于煤层气储层参数与多种测井信息之间的定量关系难以确定，因此，因此可以运用灰色关联判别技术、神经网络技术进行精细分析评价。其优点是可以运用灰色关联判别技术、神经网络技术进行精细分析评价。其优点是不需要考虑具体的数学模型，不需要考虑具体的数学模型，“隐含式隐含式”的表达出煤层气储层参数与测井的表达出煤层气储层参数与测井响应之间的非线性关系，从而实现煤层气储层的定量分析。响应之间的非线性关系，从而实现煤层气储层的定量分析。测井技术在煤层气勘探生产中应用测井技术在煤层气勘探生产中应用 煤层气测井技术研究难点及存在问题煤层气测井技术研究难点及存在