測(cè)井技術(shù)在煤層氣資源開發(fā)中應(yīng)用

王志光

【摘要】近年來，我國(guó)煤層氣開采技術(shù)不斷進(jìn)步，煤層氣得到了較為良好的開發(fā)利用。本文通過煤層氣賦存狀態(tài)、煤層氣含量的影響因素，闡述了我國(guó)煤氣層資源。并就測(cè)井解釋在煤層識(shí)別、煤層氣識(shí)別等方面進(jìn)行了論述，以提高我國(guó)煤層氣資源的開發(fā)利用。

【關(guān)鍵詞】煤層氣 測(cè)井解釋 資源

我國(guó)煤炭資源豐富，煤層氣分布廣泛，是我國(guó)的重要能源資源。近年來，我國(guó)煤層氣開采技術(shù)不斷發(fā)展，煤層氣產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大，呈現(xiàn)出一派“欣欣向榮”的景象。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)煤層氣開發(fā)處于初級(jí)階段，在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化等領(lǐng)域仍需不斷的前進(jìn)。在煤層氣開發(fā)利用領(lǐng)域，測(cè)井技術(shù)不斷應(yīng)用于煤層氣的開發(fā)利用，并取得了較為良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 煤層氣資源

1.1 煤層氣賦存狀態(tài)

煤層氣是一種自生自儲(chǔ)的天然氣，儲(chǔ)集在煤層之中。在煤儲(chǔ)集層中，煤層甲烷的賦存方式有三種：吸附、溶解和游離。在煤化生成天然氣的過程中，天然氣首先需要吸附在煤炭中，進(jìn)而溶解和解析出來。

對(duì)于游離狀態(tài)的煤層甲烷，主要存在于煤的空洞、裂隙、孔隙之中。甲烷氣體分子可以自由的在空隙中流動(dòng)，所以煤層內(nèi)的空間大小決定了煤層甲烷氣體的儲(chǔ)存量。不過，外界因素對(duì)煤層氣體有較大影響，如外界壓力、溫度等，都會(huì)影響煤層氣的儲(chǔ)存數(shù)量。

1.2 影響煤層氣含量的因素

影響煤層氣含量的因素主要源于以下幾個(gè)層面：煤質(zhì)和煤的質(zhì)變過程，決定了煤層氣的生成量和吸附量；對(duì)于煤層的生成與演化過程，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制了煤層的儲(chǔ)存條件；蓋層的封堵性能對(duì)煤層氣含量造成影響。

（1）煤的組成。煤主要由灰分、水分和顯微組分構(gòu)成，且煤的物質(zhì)組成對(duì)吸附能力有著影響。如果煤的組成物質(zhì)中礦物質(zhì)含量越高，其吸附能力越底。在顯微組分中，鏡質(zhì)組有著豐富的孔隙、表面積，以至于鏡質(zhì)組的吸附能力較強(qiáng)，而惰質(zhì)組的吸附能力交弱。

（2）煤層的深度。煤層深度的不同，對(duì)煤層甲烷氣體的壓力、溫度造成影響。溫度越高，煤的吸附能力降低；壓力增大，煤的吸附能力增強(qiáng)。

（3）煤層中的水分。煤層中，其水分越多，其吸附能力越小。不過，煤層中的水分大于某一數(shù)值時(shí)，其吸附能力是不會(huì)隨著水分的變化而變化的。

（4）該層的封閉性能。封閉性能隨著排替壓力的變化而變化，排替壓力越大，其封閉性能越好。如果蓋層能夠有效的控制煤層氣散發(fā)，那么蓋層是有效蓋層。同時(shí)，當(dāng)排替壓力小于儲(chǔ)層壓力時(shí)，蓋層變?yōu)闊o效蓋層，而蓋層封閉性能的主要影響因素就是孔喉半徑。

（5）煤階。煤階是煤化作用的成熟級(jí)別，因?yàn)樯盥駵囟鹊淖兓鹈浇榘l(fā)生改變。而煤階是影響煤層飽和狀態(tài)的重要因素。

2 煤層氣測(cè)井解釋技術(shù)

測(cè)井是基于測(cè)井曲線所反映的地層巖性，解決地質(zhì)問題的一種有效方法，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于煤層氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，并取得了成功。本文主要就煤層氣常規(guī)測(cè)井技術(shù)進(jìn)行論述。

2.1 煤層的識(shí)別

依據(jù)“三高三低”的測(cè)井曲線響應(yīng)，可以非常容易的識(shí)別煤層。相比較圍巖，煤層具有高聲波時(shí)差、高中子、高電阻率、低密度、低自然伽馬等測(cè)井特征。煤層的泥質(zhì)較低、巖性較純，且純煤有著較高的電阻率，所以泥漿與煤層間的化學(xué)作用非常微弱，電阻率測(cè)井?dāng)?shù)值高，而自然電位負(fù)異常幅度大；在煤層中，放射性元素比較缺乏，煤質(zhì)密度較低，所以自然伽馬的讀數(shù)很低，密度值顯示低；煤中富含有豐富的氫，所以在中子測(cè)井中，有較高的讀數(shù)。

2.2 煤層氣的識(shí)別

（1）直接識(shí)別法。煤層氣在測(cè)井曲線上的響應(yīng)特點(diǎn)是高聲波時(shí)差、高電阻率、高中子、低密度、低自然伽馬。依據(jù)相關(guān)的測(cè)井資料，對(duì)煤層氣層進(jìn)行識(shí)別，具體方法是：首先在沒有發(fā)生滲透層的地方，利用雙側(cè)向測(cè)井資料，當(dāng)深側(cè)向測(cè)井曲線低于淺側(cè)向測(cè)井曲線時(shí)，說明儲(chǔ)層可能富含有煤層氣。此時(shí)，就密度與聲波時(shí)差測(cè)井曲線進(jìn)行觀察，如果體積密度變小而聲波時(shí)差出現(xiàn)增大，那么，可以判斷該層是含氣情況較好。

（2）三孔隙度分析法。如果煤層氣儲(chǔ)層中子孔隙度值小于密度測(cè)井孔隙度值、聲波時(shí)差孔隙度值，那么，儲(chǔ)層為煤層氣儲(chǔ)層。

上述的煤氣層識(shí)別法均為直接法，只是對(duì)目的層進(jìn)行定性判斷。其中，三孔隙度分析法的難點(diǎn)就是煤層氣儲(chǔ)層孔隙度值。此外，煤層氣識(shí)別的方法還有：電阻率比值法、空間模量差比法。該兩種方法存在的難點(diǎn)也是參數(shù)值不易獲取。所以，在實(shí)際中，為正確識(shí)別煤層氣儲(chǔ)層，可以綜合利用不同的識(shí)別方法，這樣不僅可以克服各種方法存在的不足，也可以有效的提高測(cè)井解釋的精準(zhǔn)度。

2.3 煤層氣儲(chǔ)層參數(shù)的測(cè)井解釋

依據(jù)相關(guān)的測(cè)井資料，可以對(duì)煤層的相關(guān)參數(shù)做出解釋，如煤層的孔隙度、地應(yīng)力、含氣量、巖石力學(xué)參數(shù)、水分、灰分（煤層的工業(yè)分析）等。

（1）工業(yè)分析的測(cè)井解釋?；曳峙c揮發(fā)分、水分、固定碳存在相關(guān)性。其中，固定碳、揮發(fā)分與灰分的相關(guān)性非常明顯，有著很好地線性相關(guān)；而灰分與水分的相關(guān)性不明顯，有著較差的線性相關(guān)。

（2）含氣量的測(cè)井解釋。依據(jù)相關(guān)的測(cè)井資料?？梢杂腥N含氣量測(cè)井解釋方法：一是通過煤層氣層背景值，求取煤層氣含氣量；二是利用吸附等溫線，求算煤層氣含氣量；三是通過解釋量板，對(duì)煤層含氣量進(jìn)行直接求取。

（3）地應(yīng)力的測(cè)井解釋。在地層壓力和流體壓力的研究下，可以基于相關(guān)的測(cè)井資料，對(duì)底層壓力進(jìn)行確定。在此過程中，需要考慮井眼的影響，并通過煤層的聲波時(shí)差、中子、電阻率等隨深度變化的關(guān)系，就孔隙度-深度關(guān)系曲線進(jìn)行繪制。進(jìn)而依據(jù)相應(yīng)的曲線對(duì)地層壓力及其分布進(jìn)行確定。

3 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)能源的需求不斷加大，能源開發(fā)利用已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。我國(guó)煤層氣分布廣泛，并在開發(fā)利用領(lǐng)域逐步形成了產(chǎn)業(yè)化。在煤層氣開發(fā)利用方面，測(cè)井技術(shù)的融入與發(fā)展，是促使煤層氣有效開發(fā)利用的關(guān)鍵，也是煤層氣不斷產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要舉措。

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