测井论文参考文献

周明磊1　王怀洪2　苏现为3　毕叶岚3（山东煤炭地质工程勘察研究院 泰安 271000）（山东科技大学地球信息科学与工程学院 青岛 266510）（山东省煤田地质局数字测井站 泰安 271000）作者简介：周明磊，男，汉族，山东即墨人，研究员，现在山东煤炭地质工程勘察研究院从事测井新技术新方法的应用研究以及资料的处理解释。信箱：Z。摘要 本文探讨利用数字测井技术解释煤层气的储层参数，估算煤层气含量，同时进行其他岩性的分析，并对煤层气井的固井质量做出评价，为煤层气勘探提供测井技术支持。关键词 测井技术 煤层气 储层参数 体积模型APPlications of Well Logging Technology in Surface CBM Extraction Project at Sihe Coalmine，Jincheng CityZhou Minglei，Wang Huaihong，Su Xianwei，Bi Yelan（Shandong Survey Institute of Coal Geological Engineering，Tai'an 271000；College of Geoinformation science and Engineering，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266510；Shandong Provencial Bureau of Coal Geotogy，Tai'an 271000）Abstract：This article introduced the use of digital logging technology in explaining the reservoir parameters，while analyzed other variable litho-logy，and assessed the cementing quality of CBM It can supply logging technical support for CBM Keywords：logging technology；CBM；reservoir parameters；volumetric model1 概述山西晋城煤业集团寺河矿井是“九五”时期国家重点建设项目，设计生产能力400万t/a。井田位于沁水煤田东南部，跨阳城、沁水两县，全井田面积为2km2，可采煤层3层即3＃、9＃、15＃煤层。其中3＃煤平均厚度为42m，可采储量为32×108t，也是本次煤层气地面预抽的目的层。瓦斯也叫煤层气，是煤矿安全的头号杀手，也是一种清洁能源。本矿井属高瓦斯矿井，为了从根本上杜绝煤矿瓦斯事故的频繁发生，改善煤矿安全生产条件，同时还可作为一种新的能源；在地面上打井进行煤层气抽采，高瓦斯矿井就可能成为低瓦斯矿井。随着数字测井技术的快速发展，煤层气的测井仪器、有效方法及解释模型也比较成熟，已经具有能直接解释煤层气储层参数的可能性。2 煤储层的地球物理特征煤层气是一种以吸附状态为主，生成并储存在煤层中的非常规天然气，其成分与常规天然气基本相同（甲烷含量大于95%），可作为与常规天然气同等优质的能源和化工原料。煤层气的储层就是煤层，煤层气也就具有煤层的各种地球物理特征。煤层气储层具有双重孔隙结构，可以理想简化，如图1所示。煤基质的骨架是不同比例有机质和矿物质（一般以粘土矿物为主）组成的混合物。而煤层气储层的基质孔隙中，吸附着甲烷（CH4）以及少量的水和其他气体（CO2、N2、重烃等），几乎没有游离的水和气。煤层围岩的主要岩性是砂岩、泥岩、石灰岩等，煤层的物性特征与围岩存在较明显的差异。本区的目的层为3＃煤层，平均厚度为42m，含有1层夹矸，岩性为碳质泥岩，反映明显，煤层顶底板岩性均为泥岩，具有渗透性差、隔水性良好的特点，致使煤层中的煤层气难以向外逸散而得以保存富集。因此，3＃煤为煤层气提供了良好的存储条件。其地球物理特征如下。图1 煤层割理和基质微孔隙剖面图1 电阻率高且变化范围大煤层的电阻率一般较高，除随煤化程度有较大范围变化外，通常为几十欧姆米至几千欧姆米，还与裂隙发育程度、含水性和灰分含量等因素有关。2 时差大，传播速度慢因为煤层的主要成分是有机质，并在微孔隙中吸附着甲烷气体，两者的声波传播速度均非常慢，所以煤层声波时差很大，纵波时差一般在320～450μs/m。3 含氢指数（即中子孔隙度）高煤主要由碳、氢、氧等元素组成，含氢量很高，其他岩性无一能及，所以中子测井得到的中子孔隙度值极高，一般在35%～50%之间。4 自然伽马值低通常煤层中的有机质不吸附放射性元素，只是其中构成灰分的泥质才有吸附放射性元素的能力，由于煤的灰分较低，煤层的自然伽马值远低于泥岩，一般在20～70API之间。5 密度小因为煤层中的有机质和微孔隙中吸附的甲烷气的密度很低，虽然构成灰分的矿物杂质的密度较高、但含量少，所以煤层的密度很小。烟煤约2～5g/cm3，无烟煤约35～75g/cm3，其他岩性通常为2～7g/cm3。6 光电吸收指数低岩石的光电吸收指数（Pe）按定义：Pe=（Z/10）6单位是巴/电子（b/e），式中Z为原子序数。碳元素的原子序数为6，计算得出它的Pe值是159，煤层以碳为主，因此煤层的Pe值很低，通常为9～2b/e之间。3 测井仪器及施测参数根据钻孔施工程序和测井设计的要求，本次测井所使用的仪器为渭南煤矿专用设备厂生产的TYSC-3Q型系列数字测井仪和美国Mount sprics公司生产的MT—Ⅲ系列数控测井设备。实测参数裸眼井测井有补偿密度、中子、自然伽马、三侧向、视电阻率、自然电位、井径、井斜，套管井测井有声波幅度，以检测固井质量。4 测井解释1 测井解释模型及煤层气含量分析本次测井资料处理、解释使用的是美国MT公司的LOGSYS测井处理系统以及中煤物探院开发的CLGIS解释处理软件，并应用了原煤炭部一类科研项目《煤层气测井技术研究》的部分成果。以密度曲线为主，辅以自然伽马、电阻率、声波时差和中子孔隙度曲线，主要进行预处理、数学计算、分层定性、交会图技术、体积模型分析和相关分析等。以SH1号钻孔解释为例，其他钻孔的解释类同。（1）砂泥水百分含量岩石体积模型：把岩石体积分成岩石骨架、泥质、孔隙（饱和含水）三部分，作为对测井响应的贡献之和（见表1）。密度：p=Vma·pma+Vsh·psh+φ·pw自然伽马：I=Vma·Ima+Vsh·Ish+φ·Iw1=Vma+Vsh+φ式中：p、I分别为岩石对密度、自然伽马的测井响应值；pma、psh、pw分别为岩石骨架、泥质、孔隙水对密度的测井响应参数；Ima、Ish、Iw分别为岩石骨架、泥质、孔隙水对自然伽马测井的响应参数；Vma、Vsh、φ分别为岩石骨架、泥质、孔隙的体积含量。表1 解释参数（2）煤层体积模型：把煤层体积分成纯煤（包括固定碳和挥发分）、灰分（包括泥质和其他矿物）、水分（孔隙中充满水）三部分，作为对测井响应的贡献之和（见表2）。密度：p=Vc·pc+Va·pa+Vw·pw中子：φN=Vc·φc+Va·φa+Vw·φw1=Vc·φc+Va·φa+Vw·φw式中：p、φN分别为煤层对密度、中子测井的响应值；pc、pa、pw分别为纯煤、灰分、水分对密度测井的响应参数；φc、φa、φw分别为纯煤、灰分、水分对中子测井的响应参数；Vc、Va、Vw分别为纯煤、灰分、水分的相对体积百分含量。然后将体积含量换算为重量含量：中国煤层气勘探开发利用技术进展：2006年煤层气学术研讨会论文集由于固定碳Qg与灰分Qa相对线性相关：Qg=m·Qa+n利用测井连续求得灰分，利用上式可以求出固定碳。挥发分Qv由计算的纯煤减去固定碳求得：Qv=Qc-Qg表2 解释参数（3）估算煤层气含量：煤层中的甲烷气体是吸附在煤基质的微孔隙的内表面上，并且只有有机质才吸附气体，而矿物质和水是不吸附气体的。煤层中的水也不含气体的（水溶气很少，可以忽略不计），在煤层的原始状态下，甲烷等游离气体也很少，同样可以忽略不计。在一勘探区的同一煤层上，由于储层压力和温度等影响因素是近似相等的，若忽略煤层气饱和度的影响，则煤层含气量与非煤物质含量（灰分加水）呈线性相关关系。通过建立由煤心样测试的含气量与灰分的线性相关关系式，就可由测井求出的灰分连续地估算煤层气含量。y=a·x+2 综合解释成果（1）主要煤层测井响应平均值表，详见表3。表3 主要煤层测井响应平均值表（2）主要煤层工业参数计算成果表，详见表4。表4 主要煤层工业参数计算成果表注：煤层工业分析为重量百分含量。（3）主要煤层及顶、底板解释分析表，详见表5。表5 全部煤层划分数据表（4）主要煤层及顶、底板解释分析表，详见表6。表6 主要煤层及顶、底板解释分析表注：依据岩层的岩性及其孔隙度的大小来评价含水性和渗透性。用同样的方法计算了其他钻孔的煤质与含气量，详见表7。表7 寺河煤层气项目部分钻孔煤质与含气量统计表5 井身质量评价1 井斜根据井斜数据（表8）分析可知，钻孔倾斜从125m开始，并随着深度的增加而逐渐增大，在364m处达到最大值1°30＇；全角变化率最大值为81°/30m，位于孔深350m处；全井方位均在65°～162°之间变化，最大偏移距离为15m，闭合方位为73°。未见井身扭曲现象。表8 井斜数据表2 井径全井井径变化情况详见井径数据统计表（表9）。从表中可以看出50～60m井段平均井径为79mm，平均扩大率为3%。导致井径扩大的原因是由于该井段岩石受风化的影响，地层比较松散。00～00m井段平均井径为73mm，扩大率为9%，为全孔最大。该井段以泥岩为主，质地较脆，容易形成井径扩大。表9 井径数据表3 固井质量固井质量评价按照《石油天然气总公司技术规定》中的“水泥环质量鉴定”以及云南省恩洪煤田煤层气开发固井质量评价的相关标准进行评价。全孔固井质量检测情况参见固井质量检测测井数据统计表（表10）。由于钻孔水位较低，声波幅度测量从10m处开始。从表中可见，测量井段内优良、合格率为100%。表10 SH1号孔固井质量数据表6 结论及建议本次的目的层为3＃煤层，测井物性反映明显，解释精度符合要求。目的煤层的工业分析以及其他岩层的岩性分析是依据前面所述的体积模型及测井响应值，通过交会图技术选取参数，采用最小二乘法求解所得，具有一定的参考价值。煤层含气量的估算参考了本区内其他地质钻孔的煤层化验数据，结合钻孔的测井响应值，应用灰分与含气量的线性关系求解所得，供有关方面参考。由于煤层气测井还处于起步阶段，无论测井仪器还是方法都需要进一步完善，通过本次的煤层气测井，对以后的工作建议如下：（1）增加双井径、双测向等参数测量。（2）尽量实现在每种探管上增加自然伽马参数，消除由于电缆伸缩带来的深度误差。（3）通过实验确定声波探管是否满足固井质量检测技术要求，开发新的应用程序从全波列波形图上提取声波幅度。（4）研究磁定位测井技术。（5）电缆深度测量精度要进一步提高，用人工进行深度刻度其测量误差必须≤5‰。（6）中子刻度必须有两个点：水点和19%刻度箱。参考文献[1]煤层气测井方法研究编写组煤层气测井方法研报告，北京：中国煤田地质总局[2]贺天才晋城寺河煤层气抽采实践与展望，中国煤层气，第二卷第3期16页[3]测井学编写组测井学，北京：石油工业出版杜

史建忠　才巨宏　张玲　杨英珍　田莹摘要　碳酸盐岩、花岗片麻岩潜山油藏的主要特点是岩性复杂、储集空间类型多、非均质性强，储集层评价比较困难。文章以埕岛油田埕北30潜山为例，对该类储集层定量解释中的几个关键参数进行了深入细致的探讨，初步形成一套适用于复杂岩性潜山油藏的储集层测井评价技术。关键词　济阳坳陷　埕岛油田　潜山　碳酸盐岩　变质岩　储集层　测井评价一、引言埕岛油田埕北30块油藏类型为潜山内幕型易挥发轻质油藏，储集层为古生界的碳酸盐岩和太古宇的花岗片麻岩，储集空间类型有裂缝、溶蚀孔洞、晶簇孔等多种，其基质也具有一定的储集能力。由于岩性复杂、储集空间类型多、储集层非均质强，给测井定量评价工作带来了很大困难。为此，结合该区实际情况，借助新的测井方法、新的测井解释软件，初步建立了一套基于复杂岩性储集层的测井定量评价方法，实际应用效果比较显著。二、孔隙度解释技术总孔隙度埕北30潜山原生孔隙不发育，对油气富集高产起决定作用的是次生孔隙，具有缝、洞、孔三大类，另外，荧光分析发现，其基质也具有一定的储油能力。埕北30潜山孔隙度解释主要使用由 Schumberger公司引进的Petrophysics软件包进行解释，核心程序是ELAN，解释时需结合岩心分析和核磁共振测井资料。ELAN软件的基本思路是以实际测井值为基础，根据地层矿物组分建立合适的解释模型和测井响应方程，通过合理选择解释参数，反算相应的理论测井值，并与实际测井值比较，按非线性加权最小二乘法原理建立目标函数，不断调整未知储集层参数，使目标函数达到极小值。其优点是充分利用所有测井信息，采用最优化技术使解释结果最为合理。单井处理过程包括填写参数卡、初步解释、解释结果与岩心分析对比、修改参数卡、再解释等五个步骤。在对各井进行处理时，首先根据测井曲线及地区地质经验，填写参数卡进行初步解释，然后将解释结果与岩心分析进行对比，如果处理井段没有岩心分析数据，则根据反算的理论曲线和实测曲线的拟合情况适当修改参数卡，直到与岩心分析数据吻合或理论曲线与实测曲线拟合较好为止。为了更好地利用好井眼段的核磁共振测井资料，做了好井眼井段的核磁孔隙度与声波、密度、中子三种测井视孔隙度的关系研究，发现相互对应关系均比较好（图1）。图1　埕北302井古生界核磁孔隙度与补偿中子关系图视孔隙度求取公式为：胜利油区勘探开发论文集式中：ΦD——视密度孔隙度，%；ΦS——视声波孔隙度，%；ρb——补偿密度测井值，g/cm3；t——补偿声波测井值，μs/m。那么，在好井眼段用核磁孔隙度；在坏井眼段核磁共振测井失真，密度未受影响时用视密度孔隙度与核磁孔隙度的关系求得核磁共振孔隙度；如果核磁共振、密度测井都不可信，则用视声波孔隙度与核磁共振孔隙度的关系求取核磁共振孔隙度，得出一条综合的“核磁共振孔隙度”曲线，将其作为一条输入曲线，参加ELAN的反演。这样，既利用了核磁孔隙度的准确性，又充分利用了其他测井曲线，提高了ELAN解释结果的准确性和可靠性。为检验解释结果的可靠性，进行了精度分析。从图2中可看出，在致密段，因为岩心分析代表的是总孔隙度，测井解释与岩心分析吻合较好；在储集层段，由于缝、洞的存在，测井解释孔隙度大于岩心分析孔隙度，也是比较合理的。裂缝孔隙度埕北30潜山油藏具有双重孔隙结构特征，油田开发中裂缝孔隙度是一个重要参数。根据专业文献资料，裂缝孔隙度一般不超过1%，考虑有与裂缝连通的溶洞的存在，包括缝洞的裂缝系统孔隙通常低于2%。裂缝孔隙度通常根据双侧向测井资料求得，AMSibbit和QFaivre提出的利用双侧向电阻率计算裂缝孔隙度公式为：[1]图2　埕北303井太古宇测井解释与岩心分析孔隙度交会图油气层胜利油区勘探开发论文集水层胜利油区勘探开发论文集式中：mf——裂缝孔隙度指数；Rm——泥浆电阻率，Ω·m；Rth——岩块电阻率，Ω·m；Rlls——浅侧向电阻率，Ω·m；Kr——双侧向畸变系数，低角度缝取2，斜交缝取1，垂直缝取0；Rw——地层水电阻率，Ω·m。对于进行了岩心分析的井段，可以认为岩心分析为岩块系统孔隙度，测井解释为总孔隙度，用测井解释孔隙度减去岩心分析孔隙度后可得该井段裂缝孔隙度，然后以此对mf和Kr进行刻度，也可根据成像资料或录井资料确定mf和Kr的值。埕北30潜山解释4口井，平均裂缝孔隙度为44%，其中埕北303井解释裂缝孔隙度为15%，岩块孔隙度为75%，这与试井解释的裂缝孔隙度2%、岩块孔隙度8%对应较好，说明裂缝孔隙度解释比较可靠，用岩心刻度法求取裂缝参数是可行的。三、渗透率解释技术在双重孔隙结构的裂缝性地层中，渗透率为岩块渗透率和裂缝渗透率的综合反映，由于岩块系统渗透率非常低，大都小于1×10-3μm2，因此储集层渗透率主要为裂缝渗透率的反映。经验建模法根据该区全直径岩心分析资料，建立了孔隙度和渗透率的经验关系模型（图3），由于全直径分析样品比较少，这种方法计算的渗透率代表性较差，仅供参考。图3　埕北30潜山全直径岩心分析 孔隙度、渗透率关系图核磁共振测井解释核磁共振测井解释渗透率为：胜利油区勘探开发论文集式中：k——渗透率，10-3μm2；Φnmr——核磁测井有效孔隙度，小数；T2g——T2几何平均值，ms；C、m、n——经验系数。根据埕北302井古生界、太古宇 14块岩心样品的核磁测试数据，对上式中的经验系数进行刻度，古生界 6块岩样的C、m、n平均值分别为639、711、531，太古宇8块岩样的C、m、n平均值分别为632、524、089,T2g根据核磁测试古生界、太古宇平均值分别为88ms和71ms，用（5）式分别对埕北302、303两口井好井眼段进行了解释。由于公式中的各项参数均经过岩心刻度，且好井眼段核磁测量孔隙度是可靠的，用该式解释的渗透率基本代表井眼的实际情况。ELAN软件解释ELAN软件解释渗透率为一种地球化学算法，公式如下：胜利油区勘探开发论文集式中：Φt——总孔隙度，小数；胜利油区勘探开发论文集N——地层中矿物总数；Fi——第i种矿物的渗透率因子；Wi——第 i种矿物的重量百分比，%。这种算法既考虑了总孔隙度，又考虑了各种矿物组分及其百分含量，是一种比较合理的渗透率解释方法。试井解释该区对埕北301、302、303井进行了试井，并用试井解释软件进行解释，利用压力恢复典型曲线拟合分析解释了渗透率各参数（表1）。表1　试井解释成果表对比上述四种方法解释结果（表2），经验公式法、ELAN、试井解释三种方法解释结果比较接近，再将ELAN和核磁共振解释结果进行了对比（图4），两种解释结果吻合较好。结合地质、油藏方面的研究成果，认为经验公式、核磁、ELAN、试井等四种方法解释结果符合地下实际情况，由于经验公式及试井解释的局限性，最终结果以ELAN和核磁共振解释为准。表2　渗透率解释对比表四、含油饱和度解释技术针对埕北30潜山没有进行密闭取心和油基泥浆取心分析，以及裂缝性油藏其裂缝的发育程度和分布是多变的，采用以下几种方法获取油藏原始含油饱和度资料。图4　埕北302井古生界 ELAN解释渗透率与核磁共振解释渗透率交会图阿尔奇方程阿尔奇方程是建立在均匀孔隙基础上的饱和度解释方程[2]，即：胜利油区勘探开发论文集式中：Sw——含水饱和度，小数；Φ——孔隙度，小数；m——胶结指数；Rw——饱水电阻率，Ω·m；Rt——岩块电阻率，Ω·m；n——饱和度指数；a、b——岩电系数，一般取1。由于该区无法做岩电实验分析，式中 m、n等参数均根据理论值选取，m=n=2,a=b=1。在裂缝性地层中，泥浆侵入深度大，而且侵入深度的变化范围也很大，求得的饱和度值是在侵入带至原状地层之间变化。对于缝、洞不发育的孔隙性储集层，用该方程解释的饱和度基本反映原状地层情况。ELAN软件ELAN软件采用双水模型，由于缝、洞的影响可能使部分层解释的含油饱和度偏低。压汞资料处理对有代表性的岩心样品，经J函数处理后转换成含油高度与含油饱和度的关系，依据油藏的平均含油高度可确定油藏的含油饱和度。核磁共振解释核磁共振测井可以求得地层可动流体和束缚流体孔隙度，由于本地区几口井均未见到明显油水界面，因此地层中的可动流体应为油，所以可用核磁测井资料解释含油饱和度胜利油区勘探开发论文集式中：So——含油饱和度，%；MBVM——可动流体孔隙度，%；MPHI——核磁共振测井总孔隙度，%。这种方法的关键是求准 T2截止值，根据岩心样品的核磁共振实验分析，古生界的T2截止值平均为1ms，太古宇的T2截止值平均为4ms。利用核磁测井资料和 T2截止值可求出每口井的含油饱和度。以上各种方法求得的含油饱和度具有不同的含义，油藏的含油饱和度选值应综合考虑。五、结论和认识埕岛油田埕北30潜山具有岩性复杂、储集类型多、非均质强的特点。利用新的测井方法——核磁共振测井，结合取心统计、试井解释、压汞处理对孔隙度、渗透率、饱和度等参数进行分析，建立了储集层参数的解释模型，并论证了参数的解释精度。利用该方法处理埕岛油田埕北30潜山5口探井，均达到较好的应用效果。该套方法也适用于类似的复杂岩性、裂缝型油藏。主要参考文献[1]周文裂缝性油气储集层评价方法成都：四川科学技术出版社，[2]柏松章等碳酸盐岩潜山油田开发北京：石油工业出版社，

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