淺談煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

金林

摘要：本文主要闡述了煤層氣地球物理技術(shù)，并結(jié)合當(dāng)下煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題，分別從成像測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用、煤層氣測(cè)井解釋理論創(chuàng)新以及井中和井間地球物理技術(shù)的結(jié)合等三個(gè)方面，對(duì)煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)發(fā)展方向做了相應(yīng)的分析和探討。

關(guān)鍵詞：煤層氣；地球物理；測(cè)井技術(shù)；成像測(cè)井

引言：煤層氣是一種煤層在經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的煤化作用和熱解作用所形成的煤-氣共存體，主要成分是甲烷，大多以吸附狀態(tài)存在于煤層中，是一種地面可采的天然氣。其中，地球物理測(cè)井作為一種開(kāi)發(fā)煤層氣的關(guān)鍵技術(shù)工藝之一，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤層氣存儲(chǔ)層的地質(zhì)信息的高精度檢測(cè)和提取，因此，開(kāi)展對(duì)地球物理測(cè)井的相關(guān)技術(shù)研究對(duì)整個(gè)煤層氣的開(kāi)發(fā)具有重要的意義和前景。特別的，我國(guó)在煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)方面的研究雖然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍處于初始階段，起點(diǎn)較低、數(shù)據(jù)積累較小，沒(méi)有形成系統(tǒng)。本文正是結(jié)國(guó)內(nèi)外當(dāng)前的煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了相應(yīng)的研究和探討。

1.煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)概述

煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)也可簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)井技術(shù)，主要是將具備監(jiān)測(cè)電、熱、聲等物理性質(zhì)的儀器運(yùn)用在鉆孔中，從而分析地層中的巖石以及流體等相關(guān)性質(zhì)。煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)主要包括煤層氣測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集技術(shù)和存儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)兩個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）煤層氣測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集技術(shù)

由于各煤層的地質(zhì)年代以及相關(guān)的圍巖性質(zhì)的不同，采用的測(cè)井方法也不同。常用的煤層氣測(cè)井方法有：巖性測(cè)井法，如自然電位測(cè)井、自然伽馬測(cè)井以及井徑測(cè)井等；飽和度測(cè)井法，如雙側(cè)向- -微球形聚焦電阻率測(cè)井、雙感應(yīng)- -八側(cè)向測(cè)井等；孔隙度測(cè)井法，如補(bǔ)償密度測(cè)井、中子孔隙度測(cè)井、電波時(shí)差測(cè)井以及微電極測(cè)井等。

（2）煤層氣存儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)

測(cè)井評(píng)價(jià)煤層氣主要進(jìn)行煤層氣存儲(chǔ)層的定性識(shí)別，即根據(jù)測(cè)井的相應(yīng)特征識(shí)別出煤層氣，并對(duì)煤層氣存儲(chǔ)層進(jìn)行參數(shù)化的定量評(píng)價(jià)和解釋。其中，煤層氣測(cè)井參數(shù)主要包括：煤層氣存儲(chǔ)層的飽和度、孔隙率、滲透率、煤層氣的吸附和解吸特性、煤層厚度、巖壓力、溫度等。測(cè)井評(píng)價(jià)煤層的流程主要是：①確定煤層氣存儲(chǔ)層的巖性；②劃分煤層的整體結(jié)構(gòu)，如深度、厚度、受力變化特性等；③確定煤體的密度、孔隙率、含水率、溫度等物理參數(shù)；④確定煤層的煤階；⑤分析煤體的固定碳百分比、礦物成分以及揮發(fā)分；⑥計(jì)算煤體的鏡質(zhì)組、穩(wěn)定組以及惰質(zhì)組；⑦計(jì)算煤的割理等級(jí)；⑧計(jì)算煤體的割理孔隙度；⑨建立煤體的相關(guān)評(píng)價(jià)模型；⑩建立煤體的多孔和區(qū)域評(píng)價(jià)模型。

2.煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

在煤層氣測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集技術(shù)方面，由于煤層氣存儲(chǔ)層具有雙孔隙結(jié)構(gòu)，大部分煤層氣呈吸附狀態(tài)，使得測(cè)井曲線不僅受到傳統(tǒng)的氣體影響，還受到煤的四種工業(yè)組分的影響?？v觀國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況，煤層氣測(cè)井采集技術(shù)的主要是以地質(zhì)條件、研究目的等為依據(jù)，并對(duì)各影響因素進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而確定測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用。總的說(shuō)來(lái)，煤層氣測(cè)井方法依然局限于常規(guī)的油氣測(cè)井方法。

在煤層氣測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)方面，煤層氣存儲(chǔ)層的定型識(shí)別，主要是以常規(guī)的天然氣存儲(chǔ)層評(píng)價(jià)思想體系為基礎(chǔ)，隨后黃智輝、柳孟文等先后提出了模糊識(shí)別法，以及孔隙度背景值等理念，進(jìn)而提出了以孔隙度測(cè)井信息為基礎(chǔ)的定性識(shí)別法等。當(dāng)下，國(guó)內(nèi)外的煤層氣測(cè)井評(píng)價(jià)解釋方法主要有：采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的評(píng)價(jià)法、采用概率統(tǒng)計(jì)模型的評(píng)價(jià)法、采用體積模型的解釋法、采用天然氣存儲(chǔ)評(píng)價(jià)思想的評(píng)價(jià)法。但是，由于煤層氣測(cè)井技術(shù)大多是借用常規(guī)的油氣測(cè)井技術(shù)，相關(guān)技術(shù)理論還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程的合理檢控；壓裂、造洞作業(yè)效果的評(píng)估；滲透率的估算、煤階識(shí)別；各測(cè)井技術(shù)的規(guī)范化等都存在一定的問(wèn)題，有待完善。

3.煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)發(fā)展方向展望

3.1成像測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于復(fù)雜孔隙、復(fù)雜巖性結(jié)構(gòu)而言，采用成像測(cè)井、核磁共振測(cè)井以及ECS這類(lèi)高分辨率成像測(cè)井技術(shù)，對(duì)于煤層氣含氣量、雙重孔隙度以及煤層氣存儲(chǔ)層滲透率的評(píng)價(jià)等更加具有針對(duì)性。通過(guò)引進(jìn)成像測(cè)井技術(shù)，結(jié)合常規(guī)測(cè)井刻度，建立新的煤層氣測(cè)井解釋理論，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建一套新的煤層氣測(cè)井評(píng)價(jià)體系。

3.2煤層氣測(cè)井解釋理論創(chuàng)新

相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)將煤層氣存儲(chǔ)層的彈性參數(shù)以及電性參數(shù)等用于對(duì)應(yīng)的測(cè)井物理參數(shù)實(shí)驗(yàn)中，這也極大制約了油氣地球物理測(cè)井技術(shù)在煤層氣探勘中的應(yīng)用。隨著當(dāng)下非線性處理技術(shù)的發(fā)展，使得各非線性高分辨率成像測(cè)井儀器在研究煤層氣存儲(chǔ)層測(cè)井的非線性特征方面更加高效和準(zhǔn)確。相信，結(jié)合當(dāng)下快速發(fā)展的非線性信息處理技術(shù)，展開(kāi)對(duì)煤層氣存儲(chǔ)層測(cè)井地球物理技術(shù)的系統(tǒng)化研究，開(kāi)發(fā)更具實(shí)用性的煤層氣存儲(chǔ)層測(cè)井處理以及評(píng)價(jià)解釋軟件體系將會(huì)是未來(lái)的發(fā)展方向。

3.3井中和井間地球物理技術(shù)的結(jié)合

大量實(shí)踐表明，隨著井中物理技術(shù)，如VSP技術(shù)、聲波全波技術(shù)等的廣泛運(yùn)用，煤層氣存儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)體系也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。同時(shí)，以井中地球物理技術(shù)為基礎(chǔ)，展開(kāi)煤層氣井震聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)的研究，完善測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)和資料信息的處理，將更能發(fā)揮出井中地球物理技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)井中、井間地球物理技術(shù)的結(jié)合，推動(dòng)煤層氣的探測(cè)與開(kāi)發(fā)邁向新的臺(tái)階。

結(jié)語(yǔ)：開(kāi)展對(duì)地球物理測(cè)井的相關(guān)技術(shù)研究對(duì)整個(gè)煤層氣的開(kāi)發(fā)具有重要的意義，未來(lái)可從成像測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用、煤層氣測(cè)井解釋理論創(chuàng)新以及井中和井間地球物理技術(shù)的結(jié)合三個(gè)方面著手，推動(dòng)煤層氣地球物理測(cè)井技術(shù)向著更加規(guī)范化、精準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的方向不斷發(fā)展。

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