利用气测录井资料评价库拜煤田东 部矿区煤层气储层 地质特征

何深平

新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所 新疆乌鲁木齐 830000

摘 要：气测录井作为一项快速发现和判别地层含气性的技术，在煤层气勘探开发领域发挥着重要作用。由于录井精度的限制，气测资料长期仅用于地层含气性的定性评价。本文基于气测录井原理及影响因素的分析，创新性的将气测资料、钻进参数、煤层含气量等多方面数据综合研究，建立了以“地层含气量”为指标的煤系地层含气性定量评价模型。利用评价模型，对库拜煤田东部矿区塔里奇克组煤系地层的含气性进行了综合评价，研究发现：下5、下10号煤层的煤层气及其上下层段的碳质泥岩气具有很好的勘探开发潜力；在一定埋藏深度条件下，巨厚泥岩、煤层下部的砂岩层有利于致密砂岩气的聚集，是煤系气评价的重点目标层段之一。

关键词：库拜煤田东部矿区；气测录井；侏罗系；煤系气

气测录井作为综合录井的重要组成部分,是随钻油气发现和评价的重要手段。它可以直接测量地层中天然气含量和组成，并能用来油气水层的解释。近年的煤层气勘探开发过程中，气测录井在辅助预测煤层、定性评价煤层含气性、发现新的含气层位、压裂选层等方面发挥了显著作用[1-2]，但气测录井资料的应用价值还未充分挖掘，其定量化分析仍值得深入研究。

2014年，库拜煤田东部矿区开展了煤层气预探工作，部署了6口煤层气参数井、生产试验井，评价结果显示该区煤层气勘探开发潜力巨大。本文以其中2口煤层气参数井的钻探、煤层含气量及气测录井等资料，对库拜煤田东部矿区侏罗系西山窑组、八道湾组煤系地层的煤系气地质特征进行评价。

1 气测录井原理及影响因素校正

1.1 气测录井原理

钻井过程中，当钻头钻遇煤层，煤层破碎成为煤屑，煤层中的游离气进入钻井液，同时，随煤屑上返过程中的环境压力降低，当低于临界解吸压力时，煤屑中的吸附气解吸进入钻井液，循环出井口的钻井液经真空脱气、气体干燥后，通过气相色谱仪测定烃与非烃组分含量，获得气测数值。一般而言，煤层等含气层段的气测值呈异常高值。

1.2 地层含气量的校正计算方法

为了更好的定量评价煤系地层的含气性，引入“地层含气量”指标，即单位体积内岩（煤）层的含气量。将气测成果转换为地层含气量，更便于煤系地层不同岩性层段含气性的对比。

由于库拜煤田东部矿区的煤储层压力梯度为0.79~0.95MPa/100m，普遍呈欠压状态，而钻井过程中的钻井液密度控制在1.02~1.05g/cm³，呈微过平衡钻井状态，抑制了地层气向井筒的涌入，对气测值的贡献主要是井眼内钻头破碎的岩屑、煤屑气^[8]。现有试井成果显示该区煤层属于低渗储层，且液柱压力与地层压力差值小于1.5MPa（以1000m井深为例），因此超前渗滤作用较弱，对气测值影响较小。此外，钻井过程中的钻头直径、钻压、转速、泵排量、钻井液黏度等参数基本保持稳定，为本次气测资料的定量分析提供良好基础。

取心钻进时，单位时间破碎的岩石体积V（m³/min）为：

式中：D，取心钻头切削外径，m；d，取心筒内径，m；T，钻时，min/m。

钻井液中气测全烃浓度G（%）为：

式中：，理论地层含气量，m³/m³；Q，钻井液排量，m³/min。

理论地层含气量（m³/m³）：

实际地层含气量（m³/m³）：

式中：k，校正系数。

2 侏罗系地层含气性评价

2.1 地层含气量评价模型

库拜煤田东部的主力煤层为下5#煤和下10#煤，两者的煤层的热成熟度及生储盖条件均有所差异，因此将分别建立这两套煤层的含气量评价模型。

根据KBD-1参数井的钻进参数、气测数据、煤的容重等数据（表3.5.2.1），通过理论地层含气量的计算公式，获得下5#煤理论含气量。

表3.5.2.1 库拜煤田东部煤层气参数井KBD-1钻进参数表

经过我们对KBD-1井下5#煤层钻进过程中的气测录井参数及后期下5#煤层采样所得样品含气量测试数据，计算得到相应深度全烃组分及实际含气量所对应的理论含气量的值，如表3.5.2.2所示。

表3.5.2.2库拜煤田东部煤层气井下10#煤层测试参数表

经煤层理论含气量与煤层含气量实验测试结果的回归拟合分析，可获得校正系数k值，建立下5#煤的实际地层含气量评价模型（图3.5.2.1，表3.5.2.3）。

图3.5.2.1KBD-1井下5#煤层含气量校正回归拟合图

表3.5.2.3 库拜煤田东部下10#煤层含气量评价模型

根据KBD-1参数井的钻进参数、气测数据、煤的容重等数据（表3.5.2.4），通过理论地层含气量的计算公式，获得下10#煤理论含气量。

表3.5.2.4 库拜煤田东部煤层气参数井KBD-1钻进参数表

经过我们对KBD-1井下10#煤层钻进过程中的气测录井参数及后期下10#煤层采样所得样品含气量测试数据，计算得到相应深度全烃组分及实际含气量所对应的理论含气量的值，如表3.5.2.5所示

表3.5.2.5库拜煤田东部煤层气井下10煤层测试参数表

经煤层理论含气量与煤层含气量实验测试结果的回归拟合分析，可获得校正系数k值，建立下10#煤的实际地层含气量评价模型（图3.5.2.2，表3.5.2.6）。

图3.5.2.2KBD-1井下10#煤层含气量校正回归拟合图

表3.5.2.6 库拜煤田东部下10#煤层含气量评价模型

3 侏罗系地层煤系气地质特征

根据对库拜煤田东部矿区塔里奇克组煤系地层的煤系气评价研究成果，总结得到该区煤系地层煤系气发育的主要特征如下：

（1）煤系气发育程度与埋藏深度呈显著正比关系。随埋深增加，上覆地层厚度增大，封盖条件改善，有利于吸附气、游离气的聚集。

（2）沉积环境对煤系气的形成起关键作用。稳定的还原性沉积环境，砂泥岩比值低，煤、碳质泥岩、泥岩层发育，高碳质地层的生气潜力大，且致密砂岩气的封盖、保存条件好，有利于煤系气藏的形成。

4 结 论

1、通过对气测录井原理及影响因素、钻进参数的综合分析，基于气测及煤层含气量实验测试数据，建立了较为可靠的地层含气性定量评价模型，实现了煤系地层中以游离气为主的致密砂岩气、泥-页岩气层段的含气性评价。

2、气测录井的定量评价需要基于相对稳定的钻进条件，随钻井深度增加、钻井液黏度变化、钻井液流速增大等因素，地层含气量的评价模型需重新进行拟合调整。

3、在一定埋藏深度条件下，巨厚泥岩、煤层下部的砂岩层有利于致密砂岩气的聚集，是煤系气评价的重点目标层段之一。

参考文献：

[1] 金 军, 周效志, 易同生,等. 气测录井在松河井田煤层气勘探开发中的应用[J].特种油气藏,2014, 21(4):22-25.

[2] 任光军. 关于气测录井数据的应用探讨[J].录井技术,2003,14(3):5-12.

[3] 唐国清. 特殊油气藏气测录井资料影响因素及响应特征研究[J].石化技术,2015,12:186.

[4] 杨 亮, 董继承, 柳 绿,等. 现场气测异常出现二次循环气现象的探讨[J].录井工程,2009,20(2):59-60.