煤層氣測井技術(shù)的應(yīng)用初探

景大泉+李寧

摘要：在當(dāng)今的煤層氣勘測開采工作當(dāng)中，有效地利用測井技術(shù)能夠使得煤層氣的勘測工作更加順暢，極大程度上提高勘測的準(zhǔn)確性，同時(shí)還能識(shí)別煤層、分析煤層特性和評(píng)價(jià)煤層氣的質(zhì)量，因此得到了煤層氣勘測部門的廣泛關(guān)注。文章對煤層氣測井技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：煤層氣；測井技術(shù)；勘測精度；油氣儲(chǔ)存；含氣層 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD845 文章編號(hào)：1009-2374（2016）32-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.074

1 概述

通過測井技術(shù)能夠有效地提高煤層氣的勘測精度，因此測井技術(shù)得到了相關(guān)部門的廣泛關(guān)注，作為煤層氣勘測開發(fā)工作當(dāng)中的重要組成部分，煤層氣測井技術(shù)的研究開發(fā)，能夠有效地推動(dòng)廣闊的煤層氣勘測工作發(fā)展前景。

2 我國煤層氣測井技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在我國，對于煤層氣測井技術(shù)的應(yīng)用研究已經(jīng)取得了較大的發(fā)展。從20世紀(jì)90年代開始，已經(jīng)對安徽、河南和山西等地區(qū)開展了煤層氣測井技術(shù)的運(yùn)用，在研究的過程當(dāng)中通過定性識(shí)別煤層特征等方法，取得了階段性的進(jìn)步。在20世紀(jì)末，中國石油天然氣總公司華北石油管理局先后在山西大城、晉城、吳寶和大寧-吉縣和安徽淮北等地區(qū)運(yùn)用測井評(píng)價(jià)技術(shù)，研究測井確定吸附等溫線問題，并且取得了一定階段性的成果。但是對于我國來說，對于煤層氣測井技術(shù)的研究起步較晚，并且缺乏系統(tǒng)性的研究指導(dǎo)，因此使得我國煤層氣的勘測工作較世界上的一些發(fā)達(dá)國家還存在著較大的差距。想要提升我國煤層氣勘測工作的整體步伐，進(jìn)一步加快我國煤層氣的開發(fā)工作，那么就必須有效地借鑒國際上煤層氣測井技術(shù)的步伐，并且根據(jù)我國的國情，有條不紊地促進(jìn)我國煤層氣測井技術(shù)研究工作的展開。

3 煤層氣測井技術(shù)的特點(diǎn)

與常規(guī)的油氣儲(chǔ)存相比，煤層氣儲(chǔ)層具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，并且煤層氣大部分都是以單分子的形式吸附在煤層的表面，只有少量以游離的狀態(tài)存在。因此也就導(dǎo)致了煤層氣與油氣的存在形式具有較大差異性，常規(guī)的油氣往往存在于獨(dú)立的空間當(dāng)中，并且對測井曲線產(chǎn)生影響；但是煤層氣主要吸附在煤的工業(yè)分析組分上，想要更充分地了解煤層氣的儲(chǔ)存特性，那么就必須針對煤層氣的獨(dú)有特點(diǎn)，利用測井技術(shù)有針對性地對其研究進(jìn)行保障，以便能夠更加準(zhǔn)確地為煤層氣的地質(zhì)評(píng)價(jià)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

煤層氣測井技術(shù)主要是基于煤田測井和石油測井的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，尤其是在石油測井的工作當(dāng)中發(fā)揮了重要的作用，隨著測井技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)其有效地結(jié)合了現(xiàn)代更加先進(jìn)的技術(shù)手段之后，能夠更加高效地推動(dòng)測井技術(shù)的運(yùn)用，使其能夠?yàn)槭陀蜌獾目睖y工作提供更加精細(xì)化的數(shù)據(jù)。對于煤田測井技術(shù)的運(yùn)用使用方法相對單一，一般應(yīng)用于標(biāo)定煤層。下面就對煤層氣測井技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析：

3.1 煤層氣測井采集技術(shù)

對于煤層氣的勘測工作需要針對不同的工作內(nèi)容進(jìn)行不同工作階段的劃分，劃分的依據(jù)是根據(jù)地質(zhì)條件和研究目的等內(nèi)容，基于不同勘測開發(fā)階段的評(píng)價(jià)目的，可以得出煤系地層常用的測井采集技術(shù)。

根據(jù)表1可以看出，當(dāng)今階段使用的煤層氣測井方法還是在基于油氣藏和煤田應(yīng)用的測定方法上面的，缺少專門的探測煤層氣儲(chǔ)存的測井方法。

在國外，尤其是在美國等一些發(fā)達(dá)國家，早就開始盛行對煤層氣的開發(fā)利用，并且有效地結(jié)合測井新技術(shù)，主要有高分辨率密度和巖性密度、井徑、雙側(cè)向、微電極、中子、聲波全波、自然電位和電成像等。

在我國，于1997年開始在大城和晉城等地錄取不同系列的測井資料，進(jìn)行基本的測定技術(shù)研究，同時(shí)結(jié)合聲電成像和核磁共振成像等新技術(shù)手段有效地推動(dòng)測井新技術(shù)的研究工作。

自從我國從事煤層氣測井研究技術(shù)以來，在河南和山西等地區(qū)多次與澳大利亞和美國等煤層氣公司進(jìn)行合作，使得對煤層氣測井方法有了更多的選擇。

3.2 煤層氣測井技術(shù)評(píng)價(jià)

對于煤層氣測井技術(shù)的評(píng)價(jià)技術(shù)指標(biāo)總體上可分為煤層氣儲(chǔ)層定量解釋技術(shù)、煤層氣儲(chǔ)層定性識(shí)別技術(shù)和煤層氣儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)技術(shù)三個(gè)主要技術(shù)手段。對于煤層氣儲(chǔ)層常用的四個(gè)判別方法為定性識(shí)別方法、概率統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)方法、體積模型解釋方法和優(yōu)化解釋評(píng)價(jià)方法。這四個(gè)判別方法有著不同的使用原理，并且根據(jù)不同的使用原理有著各自的優(yōu)劣比較。隨著我國煤層氣測井技術(shù)的深入發(fā)展，使其形成了四個(gè)層面的評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)展。

3.2.1 第一個(gè)評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)展體現(xiàn)在含煤性的評(píng)價(jià)上，并且該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了較為成熟的階段。通過測井方法能夠準(zhǔn)確地識(shí)別各個(gè)煤層的類型，并且判斷各個(gè)煤層的厚度，具備了較高的精確度。

3.2.2 第二個(gè)方面的評(píng)判技術(shù)就是能夠?qū)瑲庑院涂刹尚赃M(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，但是測井技術(shù)在這一方面的發(fā)展還屬于上升階段，在一些實(shí)驗(yàn)區(qū)已經(jīng)取得了突出的進(jìn)展，測井技術(shù)已經(jīng)替代化驗(yàn)分析方法。對于含氣性和可采性的評(píng)價(jià)主要屬于定性分析的范疇。

3.2.3 第三個(gè)方面的評(píng)判技術(shù)是處理技術(shù)，該項(xiàng)處理技術(shù)處于發(fā)展階段，并且有一些成功的實(shí)例。比如說侯俊勝教授等利用遺傳算法和復(fù)合型最優(yōu)法等現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用到煤層氣的儲(chǔ)藏滲透性評(píng)價(jià)上，對煤層氣的儲(chǔ)層滲透性以及儲(chǔ)存綜合評(píng)價(jià)提出了若干指標(biāo)，有效地指導(dǎo)了煤層氣儲(chǔ)藏滲透性的評(píng)定。

3.2.4 最后一個(gè)評(píng)定技術(shù)是用來評(píng)定含氣量、工業(yè)分析、巖石力學(xué)和封蓋層等參數(shù)，并且該項(xiàng)評(píng)定方法屬于定量分析。

4 煤層氣測井技術(shù)面臨的問題和挑戰(zhàn)

4.1 煤層氣測井技術(shù)面臨的問題

通過不斷的實(shí)踐進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)了煤層氣測井技術(shù)面臨的主要問題有以下類型：

4.1.1 測井方法技術(shù)規(guī)范化。在我國，尚且沒有專門用于煤層氣探測的測井方法，并且與國外先進(jìn)測井技術(shù)的交流還不夠充分，需要加大測井先進(jìn)儀器研發(fā)與信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

我國的煤層氣測井技術(shù)手段主要是通過國外的油氣藏測井技術(shù)改進(jìn)得到的，但是國外的油氣藏測井理論并不能夠完全適應(yīng)煤層氣的測井技術(shù)，這就導(dǎo)致了在煤層氣的測井應(yīng)用上不能夠完全滿足對煤層氣的勘測工作，進(jìn)一步阻礙了我國煤層氣勘測工作的開展。

4.1.2 煤層氣儲(chǔ)存孔、滲參數(shù)。在我國當(dāng)今階段，尚且沒有一套專門的定量計(jì)算煤儲(chǔ)層孔隙度參數(shù)的計(jì)算方法，從而制約了煤層氣測井技術(shù)的應(yīng)用研發(fā)。

現(xiàn)階段的聲波、密度、中子測井都是以巖性模型為基礎(chǔ)建立起來的，然而煤層氣儲(chǔ)層巖性相比較更復(fù)雜，因此在計(jì)算孔隙度參數(shù)的過程當(dāng)中往往精確度是達(dá)不到要求的。

4.2 煤層氣測井技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

4.2.1 雙重孔隙解釋理論和模型研究。在20世紀(jì)末，有關(guān)煤層氣測井技術(shù)的研究人員不斷地進(jìn)行探索和創(chuàng)新，因此取得了一定的可喜成績。但是針對煤層氣測井的評(píng)定技術(shù)還處在探索階段，比如說對煤層氣儲(chǔ)層參數(shù)的定量分析遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到最終的要求，究其原因主要有以下兩個(gè)方面：（1）由于石油天然氣勘測技術(shù)的局限性，使得煤層氣勘測的高分辨率測井技術(shù)遇到了障礙；（2）煤層氣儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，一般來說，煤層主要是包含微孔和大孔系統(tǒng)的空隙介質(zhì)，如果沒有足夠的理論研究和實(shí)驗(yàn)測試，針對雙重孔隙結(jié)構(gòu)的側(cè)行解釋模型就不會(huì)取得突破性的進(jìn)展。

4.2.2 煤層氣儲(chǔ)層含氣量評(píng)價(jià)。對于天然氣的儲(chǔ)存形式主要是游離狀態(tài)的，然而對于煤層氣的儲(chǔ)存來說，主要是以吸附作用存在于微孔隙的內(nèi)表面內(nèi)，所以說對于煤層氣飽和度的計(jì)算不能使用天然氣飽和度方法進(jìn)行比擬計(jì)算，這就對計(jì)算過程增加了難度。需要建立煤層氣儲(chǔ)層吸附性參數(shù)的測井評(píng)價(jià)技術(shù)，對煤層氣的含氣量進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，并且這一計(jì)算過程都需要間接的計(jì)算方法，這也就導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果的誤差偏大。

5 煤層氣測井技術(shù)的發(fā)展趨勢和對策

通過上文的分析，使得我們對煤層去測井技術(shù)評(píng)價(jià)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了充分地了解，為了有效地解決煤層氣測井技術(shù)存在的現(xiàn)實(shí)問題，可以從以下三方面入手：

5.1 成像測井技術(shù)的應(yīng)用

對于煤層氣儲(chǔ)層的識(shí)別可以通過煤層的測井響應(yīng)特征解決，但是針對煤層氣儲(chǔ)層雙重空隙度、煤層含氣量和煤層氣儲(chǔ)層滲透率等問題還缺乏專門性的指導(dǎo)方法，因此，加強(qiáng)煤層氣測井基礎(chǔ)理論研究有利于解決上述問題。高分辨率成像測井技術(shù)能夠創(chuàng)建測井解釋新理論，通過利用核磁共振測井、ECS和成像測井能夠有效地完善煤層氣測井評(píng)價(jià)技術(shù)，使得對煤層氣的勘測工作更加經(jīng)濟(jì)有效。

5.2 煤心刻度測井技術(shù)

隨著非線性信息處理技術(shù)的發(fā)展，為煤層氣測井技術(shù)的應(yīng)用提供了重要的技術(shù)保障。利用非線性特征研究技術(shù)，能夠指導(dǎo)創(chuàng)造出高分辨率的成像測井儀器用于煤層氣儲(chǔ)層成像測井煤心地球物理性質(zhì)研究，極大程度上促進(jìn)了煤層氣測井識(shí)別與技術(shù)評(píng)價(jià)工作的開展。

6 結(jié)語

對于煤層氣測井技術(shù)來說，想要實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，那么就必須有效地結(jié)合現(xiàn)代信息處理技術(shù)，探索測井新方法，不斷加強(qiáng)新的煤層氣儲(chǔ)存測井處理解釋與應(yīng)用評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)，使得煤層氣測井技術(shù)更加精確化。

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作者簡介：景大泉（1969-），滿族，遼寧本溪人，供職于鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司煤層氣開發(fā)利用分公司，研究方向：測井及鉆探。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）