利用測井交會圖技術建立GZ地區(qū)煤層氣分類評價標準

魏 剛

（中國石化河南油田分公司油氣勘探管理部，河南南陽473132）

GZ地區(qū)煤層氣預測資源量30 561.80×108m3，平均資源豐度 1.12×108m3/km2，可采資源量 13 791.26×108m3，占資源總量的45.31%。煤的煤巖組分主要為暗煤、亮煤，其次是鏡煤、絲炭，呈條帶狀、細條帶狀及線理狀分布或交替呈現(xiàn)，煤體結構劃分為原生結構煤、碎裂煤、碎粒煤、碎粉煤和糜棱煤[1-3]。煤層氣分布主要表現(xiàn)為淺（埋藏深度小于1 000 m）、?。ê穸刃∮? m的煤層占總煤層數的80%以上）的特點。目前，國內外對這類煤層氣儲層常用的評價方法是基于常規(guī)天然氣儲層評價思想的定性識別方法、體積模型的儲層解釋方法、概率統(tǒng)計模型的儲層評價方法和神經網絡模型的儲層評價方法[4]，這些方法能識別煤層氣儲層，可建立定性、定量的評價參數（灰分、固定碳、水分、含氣量）。對薄煤層的煤層氣排采，若要提高排采產量，就需要研究煤層氣的分類，建立一套評價標準，優(yōu)選出多個較好的煤層氣儲層，進行組合排采，提高排采率[5-6]。本次研究利用交會圖技術，構建識別和劃分不同類型煤層氣有利儲層段，制定煤層氣儲層分類評價標準，實現(xiàn)煤層氣有利儲層段的劃分和評價，從而提高煤層氣的排采產量。

1 單井、單層產氣量劃分原則

在已有的30多口排采井中，每口井都是多層合采，單井日產氣量都不穩(wěn)定，日產氣量并不能代表某個層位的真實產量。進行產氣量分析時，選取最高穩(wěn)產時的平均產氣量作為單井日產氣量，測井計算的每層的噸煤含氣量和單層厚度的乘積代表每層的產氣能力；然后再按照產氣能力的比重，將日產氣量按產氣能力百分比分配給各層，再以每口井的各個小層作為計量單位，具體各小層產氣量分配方法如下：

式中：Q為單層產氣能力，m3；Vq為測井計算的含氣量，m3/t；H為單層厚度，為單井射開所有煤層的產氣量，m3；Qci為單層產氣量，m3；Qi為單層產氣能力，m3；Tq為單井日產氣量，m3。

利用上述計算公式，對研究區(qū)域30多口排采井進行單井單層產量分配。

2 煤層氣分類評價標準

目前，該地區(qū)按照煤層氣井單井產量工業(yè)效益劃分標準，可將煤層氣井分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類井，其中，單井日產氣不低于900 m3的井為Ⅰ類，單井日產氣量為590～900 m3的井為Ⅱ類，單井日產氣量小于590 m3的井為Ⅲ類。

分別作測井計算的噸煤含氣量、灰分、含碳量、水分、鏡質組反射率、累計厚度和單層日產氣量交會圖，分析結果顯示，相關性較好的是噸煤含氣量、灰分、含碳量、累計厚度，相關系數均在0.45以上。因此，利用四參數確定 GZ地區(qū)煤層氣井儲層分類下限標準。

2.1 單井產氣層累計厚度與單井日產量交會分析

研究區(qū)域單井排采主要是采用多層合采的方式，每口井一般為2～7層。對30多口井日產氣量和單井射開煤層厚度進行統(tǒng)計，要求單井日產氣量大于590 m3，且累計厚度大于5 m的井。因此，把單井累計厚度5 m作為煤層氣開采下限標準（圖1）。

圖1 射開煤層累計厚度與日產氣量關系

2.2 測井計算的灰分含量與單層日產量交會分析

灰分含量小于15.00%的層段，這些單層合采后單井日產氣量均超過 900 m3，而灰分含量為15.00%～21.00%的層段，合采后日產氣量主要為590～900 m3，當灰分含量大于21.00%時，合采產氣量均小于590 m3（圖2）。因此，可以利用測井計算的灰分含量來對單個煤層進行分類：Ⅰ類煤層灰分含量不低于 15.00%,Ⅱ類煤層灰分含量為 15.00%～21.00%,Ⅲ類煤層灰分含量不低于21.00%。

圖2 測井計算的灰分含量與單層日產氣量關系

2.3 測井計算的含碳量與單層日產氣量交會分析

含碳量大于75%的層段，單層合采后單井日產氣量均大于900 m3；而含碳量小于75%的層段，合采后日產氣量均小于900 m3（圖3）。因此，可以利用測井計算的含碳量對單個煤層進行分類：Ⅰ類煤層的含碳量大于75%，Ⅱ、Ⅲ類煤層的含碳量小于75%。

2.4 測井計算的含氣量與單層日產氣量交會分析

含氣量大于17%的層段，單層合采后單井日產氣量均大于900 m3；而含氣量為14%～17%的層段，合采后日產量主要為590～900 m3，當含氣量小于14%的層段，合采產量均小于590 m3（圖4）。因此，可以利用測井計算的含氣量來對單個煤層進行分類：Ⅰ類煤層的含氣量大于17%，Ⅱ類煤層的含氣量為14%～17%，Ⅲ類煤層的含氣量小于14%。

圖3 測井計算的含碳量與單層日產氣量關系

2.5 建立煤層氣儲層分類評價標準

綜合上述單層產氣量與測井計算的累計厚度、灰分、含碳量及含氣量交會分析[7-8]，建立研究區(qū)煤層氣儲層分類標準：①單井排采時，單井累計厚度需要達到5.0 m以上；②灰分含量、含碳量和含氣量和3個參數計算結果有2個以上參數值在同一個類型儲層的區(qū)間范圍內，則定量評價為該區(qū)間的儲層類別；③灰分含量、含碳量和含氣量3個參數計算值均不在同一個類型儲層的區(qū)間內，以含氣量值的區(qū)間作為定量判斷儲層類別的標準（表1）。

圖4 測井計算含氣量與單層日產氣量關系

表1 煤層氣儲層分類標準

3 應用效果分析

利用上述煤層氣分類評價標準及形成的評價規(guī)則，對研究區(qū)80口新井和老井進行了二次處理，分類評價。

GZ-X井于2015年10月開始排采，截至2017年10月，共排采了729 d，穩(wěn)產時期平均日產氣量1 442 m3。利用測井解釋模型和分類評價標準對該井射開層段進行重新評價解釋，評價結果詳見表 2。測井評價的灰分為 13.41%～14.52%，含碳量為77.76%～78.88%，產氣量為 17.34～19.09 m3/t。按分類標準，三個參數均為屬于Ⅰ類，按照評價規(guī)則，綜合評價5個煤層均為Ⅰ類儲層。

表2 GZ-X井測井分類評價成果

該井評價Ⅰ類煤層5層，累計厚度9.50 m，共射開5段，井段分別為482.9～486.3 m，501.1～502.4 m，523.6～525.6 m，529.2～530.6 m，541.3～542.7 m，射開厚度8.95 m，最高穩(wěn)定日產氣1 442 m3，達到工業(yè)開采價值，排采產氣量與評價結果吻合。

利用煤層氣儲層分類評價標準對 76口井進行處理檢驗，測井解釋符合率達到90.24%。

4 結束語

GZ地區(qū)煤層氣產氣量與測井計算的噸煤含氣量、灰分、含碳量、累計厚度關系較密切，相關性均在0.45以上，與噸煤含氣量相關性最好，用上述4個參數確定的分類評價標準和形成的評價規(guī)則準確、可靠，適應性好，可以作為該地區(qū)煤層氣排采依據和評價標準。