地球物理测井在煤层气勘探开发中的应用

地球物理测井在煤层气勘探开发中的应用

陈林森

陈林森

中石化中原石油工程有限公司地球物理测井公司河南濮阳457001

摘要：煤层气是一种煤层在经过漫长的煤化作用和热解作用所形成的煤-气共存体，主要成分是甲烷，大多以吸附状态存在于煤层中，是一种地面可采的天然气。其中，地球物理测井作为一种开发煤层气的关键技术工艺之一，能够实现对煤层气存储层的地质信息的高精度检测和提取，因此，开展对地球物理测井的相关技术研究对整个煤层气的开发具有重要的意义和前景。特别的，我国在煤层气地球物理测井技术方面的研究虽然取得了长足的进步，但仍处于初始阶段，起点较低、数据积累较小，没有形成系统。本文正是结国内外当前的煤层气地球物理测井技术的发展现状，对未来的发展趋势进行了相应的研究和探讨。

关键词：地球物理测井；煤田勘探；应用技术

1关于煤田测井的概述

我国煤田的资源在地下的沉积主要是由三个部分组成的，分别是顶板层、中间层和地板层。其中含煤量比较突出的是中间层的底层位置，也称中间层是含没地层。其中，在顶板层也可以分为四个部分，主要的煤量集中在第四层和第三层，在中间层比较突出的炭质泥岩是砂砾，地板层也有这些砂砾。另外，测井的基本任务是对煤层的深度和厚度進行确定，而要完成这个工作首先是对煤岩层的性质进行完善的分析，在沿煤层的定性方面常用天然伽玛、长源距伽玛、电阻率和双收时差等曲线参数的综合应用。同时，在进行煤层方面的定厚处理中，需要采用物性反应比较好的GR、NR等测井参数，并利用这些参数在曲线放大的基础上进行操作解释。

2地球物理测井技术的应用

2.1自然电位测井

岩石的自然电位由以下几种物理、化学现象引起：第一，地层水中的离子向钻井液中扩散或钻井液中的离子向地层水中扩散，即扩散电位；第二，岩石颗粒对离子的吸附作用，即吸附电位；第三，在岩石与其周围的介质接触而产生氧化还原反应，即氧化还原电位；第四，地层水向井内及钻井滤液向孔隙岩石中过滤，即过滤电位。这几种现象引起的自然电位取决于岩石的岩性、矿物成分、物理性质以及地层水和钻井液的物理、化学性质。

自然电位测井在煤田测井中的作用：第一，在沉积岩中产生自然电位是由离子扩散吸附作用造成，岩石的扩散吸附与岩石的性质有关，另外，自然电位曲线在渗透层上有明显的异常反映，因此，可用其判断岩性，划分渗透层；第二，划分煤层在高变质烟煤和无烟煤上自然电位有异常；第三，在煤层气测井中利用自然电位估算岩石泥质含量，估算地层渗透率，确定渗透层的厚度。

除此之外，由于产生岩石自然界电位现象的复杂性和多样性，尤其是测量方法影响因素的复杂性难以克服，有时所测自然电位曲线效果不够理想，通常需要配合其他测井参数才能有效地解决地质问题。

2.2自然伽玛测井技术的应用

自然的伽玛测井技术是在煤田测井中使用的一种常见技术。在自然伽玛测量技术还没有得到广泛应用时，由于相关技术人员对此项技术不够熟悉，因而出现了煤田地质勘测的局限性和探测的放射性矿层。同时，在煤田的钻孔内基本上很少存在测量的γ曲线，这种曲线的缺失在很大程度上阻碍了研究和使用的有效性。因此，在这种情况下，经过很长一段时间的搬运、风化以及化学和物理的共同作用下，在自然的环境中进行沉淀。另外，自然伽玛技术在煤田中的使用，能够使岩石的放射性强度随着泥沙含量的变化而不断改变，还会随着泥沙含量的增加而增加，这种情况是由放射性轻度最高的铝土和深水泥岩引起的，并且，在通常情况下泥灰岩和砂岩的放射性强度比较差。

2.3数字测井技术

煤田测井技术主要是指在煤以及岩层之间的地质差异采用的技术方法，通过测定煤田中的物理参数可以间接地获得相应的地层信息。近年来，在煤田的地质勘探过程中，数字测井技术是技术含量较高的测量系统。因此，数字测井技术是一项运行勘探测量技术较先进的测量系统，可以比较精确地测量出地下含煤的性质以及特征。而且，数字测井技术已经被广泛地应用到煤田地质勘探测量过程中，并且，数字测井技术的完成作业速度比较快，大大地提升了煤田测井工程的工作效率。

2.4声波测井技术

声波测井技术主要是解决煤层深度和厚度方面的问题。根据接受信号不同的特点可以将声波测井技术分成声幅和声速技术，这两种技术形成了声波的测量技术，并在煤田以及地质勘探中发挥着不同的作用。因此，施工技术人员在煤田测井技术中应用声波速度测井技术进行勘测，在很大程度上提高了勘测的能力和勘测工作效率，比如，应用声波测井技术提高了煤与岩层之间的可靠性，同时在地质工程方面和解决水文地质方面也起到了积极的促进作用。

3煤层气地球物理测井技术发展方向展望

3.1成像测井技术的应用

对于复杂孔隙、复杂岩性结构而言，采用成像測井、核磁共振测井以及ECS这类高分辨率成像测井技术，对于煤层气含气量、双重孔隙度以及煤层气存储层渗透率的评价等更加具有针对性。通过引进成像测井技术，结合常规测井刻度，建立新的煤层气测井解释理论，并在此基础上构建一套新的煤层气测井评价体系。

3.2煤层气测井解释理论创新

相关统计数据表明，我国将煤层气存储层的弹性参数以及电性参数等用于对应的测井物理参数实验中，这也极大制约了油气地球物理测井技术在煤层气探勘中的应用。随着当下非线性处理技术的发展，使得各非线性高分辨率成像测井仪器在研究煤层气存储层测井的非线性特征方面更加高效和准确。相信，结合当下快速发展的非线性信息处理技术，展开对煤层气存储层测井地球物理技术的系统化研究，开发更具实用性的煤层气存储层测井处理以及评价解释软件体系将会是未来的发展方向。

3.3井中和井间地球物理技术的结合

大量实践表明，随着井中物理技术，如VSP技术、声波全波技术等的广泛运用，煤层气存储层的评价体系也得到了长足发展。同时，以井中地球物理技术为基础，展开煤层气井震联合检测技术的研究，完善测井评价技术和资料信息的处理，将更能发挥出井中地球物理技术的独特优势，实现井中、井间地球物理技术的结合，推动煤层气的探测与开发迈向新的台阶。

结束语：

综上所述，随着科学技术的快速发展，我国测井仪器在不断更新，测井技术水平也得到了不断提高，煤田地球物理测井在整个煤田地质勘探中占据着越来越重要的地位，且在煤炭的勘测中已经得到了广泛的应用。同时，煤田的测井技术是我国煤田勘测的重要核心工作，一般煤田的地质构成比较复杂，这就要求相关技术人员根据实际情况进行分析，以确保煤田测井工作的顺利开展。

参考文献：

[1]赵洪宝，李伟，胡桂林.煤层渗透特性影响因素的研究现状与思考[J].煤矿安全，2016，07：177-181.

[2]郭彦省.基于非线性学习理论的非常规储层基本参数测井评价[D].中国矿业大学（北京），2015.

[3]张瑞.煤层气储层的测井评价方法研究[D].吉林大学，2016.