川南地區(qū)龍?zhí)督M煤系氣藏特征及地球物理勘探方法

尹中山,張光大,劉金輝,古志文,葉 恒

(1.四川省地質(zhì)調(diào)查研究院,四川成都610072;2.四川中成煤田物探工程院有限公司,四川成都610072)

煤系天然氣是煤系地層中煤、炭質(zhì)泥頁(yè)巖和暗色泥頁(yè)巖生成的天然氣,包括連續(xù)型煤系氣、頁(yè)巖氣、致密氣和圈閉型煤系氣等資源類型。根據(jù)預(yù)測(cè),2030年中國(guó)煤系天然氣產(chǎn)量有望超過(guò)1000×108m3,其中煤系氣產(chǎn)量有望達(dá)到(150～200)×108m3[1]。隨著山西臨興地區(qū)煤系氣開(kāi)發(fā)取得成功,我國(guó)煤系氣、致密砂巖氣及頁(yè)巖氣的多層疊置獨(dú)立含氣系統(tǒng)理論研究進(jìn)入了新階段[2]。地處瀘州宜賓的古敘、筠連、芙蓉礦區(qū)開(kāi)展了煤系氣勘探試驗(yàn)和試采工作,均已實(shí)現(xiàn)突破[3-5],煤田勘探出現(xiàn)井噴[6],油氣勘探井在龍?zhí)督M氣測(cè)錄井、鉆井取心的煤層、砂泥巖中遇到較好的甲烷氣顯示[7]。煤系氣勘探試驗(yàn)利用氣測(cè)及綜合錄井手段獲得了更詳細(xì)精準(zhǔn)的含氣信息,為龍?zhí)督M煤系氣的開(kāi)發(fā)提供了基礎(chǔ)資料。與單一氣藏開(kāi)采相比,煤系氣藏中儲(chǔ)層含氣性、物性及疊置含氣系統(tǒng)等賦存規(guī)律復(fù)雜,使得選層與改造技術(shù)、試采等工作難度大,深入研究煤系氣富集區(qū)的評(píng)價(jià)方法刻不容緩。地震勘探在煤系氣“甜點(diǎn)區(qū)”、煤系氣富集區(qū)預(yù)測(cè)中發(fā)揮了重要作用,采用精細(xì)構(gòu)造解釋、地震屬性分析、AVO反演、多種反演方法相結(jié)合的方式預(yù)測(cè)煤層厚度、含氣性、脆性特征、裂隙系統(tǒng)、地應(yīng)力等煤系氣儲(chǔ)層特征取得了一定的成功[8-13]。

地震、測(cè)井、電法勘探都為煤系氣的勘探選區(qū)、開(kāi)發(fā)選層發(fā)揮著巨大作用,目前已形成了完善的采集處理解釋方法體系[8-17]。面對(duì)巖性組合關(guān)系復(fù)雜的煤系氣+頁(yè)巖氣+致密氣的疊置煤系氣藏,尋找煤系地層中優(yōu)質(zhì)含氣組合以及預(yù)測(cè)煤系氣潛力區(qū)塊,需要不斷深入研究。本文利用煤系氣儲(chǔ)層進(jìn)行了多種物探方法的對(duì)比研究,分析了地震與測(cè)井勘查方法對(duì)煤系氣藏的識(shí)別能力及精度,并將多種物探方法進(jìn)行組合,以實(shí)現(xiàn)煤系氣區(qū)塊優(yōu)選,為川南煤系氣目的層(組合)識(shí)別及有利區(qū)劃分提供了可靠的依據(jù)。

1 川南地區(qū)龍?zhí)督M煤系氣藏地質(zhì)特征

川南煤田(以下簡(jiǎn)稱本區(qū))以瀘州、宜賓以南古敘、筠連、芙蓉礦區(qū)為研究對(duì)象(圖1)。上述礦區(qū)煤系地層包括上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(宣威組)和上三疊統(tǒng)須家河組。

圖1 工作區(qū)范圍示意[5]

1.1 二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)地層的特點(diǎn)

上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)總體上包括7～25個(gè)層煤,可采3～6層。按沉積環(huán)境、巖性組合及含煤、含氣特征可分為3段(圖2),自上而下描述如下。

1) 三段(P3l3):C12煤層頂板底至本組地層頂界,巖性為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、粘土質(zhì)泥巖和煤層,含大量球粒狀菱鐵礦結(jié)核,產(chǎn)植物化石,含氣顯示較差,厚度為10.2～26.8m。

2) 二段(P3l2):C23煤層頂板底至C12煤層頂板底,巖性為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖、粘土質(zhì)泥巖和煤層,植物化石豐富,氣顯示層位多、較連續(xù),厚度為41.40～72.30m。

3) 一段(P3l1):龍?zhí)督M底界至C23煤層頂板底。巖性為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖、粘土質(zhì)泥巖和煤線,底部為鋁土巖、蝕變凝灰?guī)r,產(chǎn)植物化石,氣顯示明顯,厚度為6.00～21.80m,自東向西有減薄趨勢(shì)。

圖2 龍?zhí)督M地層組合劃分[6]

1.2 煤系氣賦存

本區(qū)煤系氣由煤系氣、頁(yè)巖氣及致密砂巖氣組成。

1.2.1 煤系氣

筠連礦區(qū)是目前四川省唯一進(jìn)行了煤系氣規(guī)?；_(kāi)采的地區(qū),共有400余口井,產(chǎn)能為3.5×108m3,年產(chǎn)氣約1.2×108m3[4,18-19],達(dá)產(chǎn)率約40%。該區(qū)煤層特點(diǎn)如下:①煤層傾角大(1°～30°)、厚度小(1～2m)、層數(shù)多(1～9層);②煤階高,含氣量較高(10.94～18.66m3/t),含氣飽和度高(70.43%～98.46%);③煤巖微裂隙較發(fā)育,且連通性較好,煤層滲透率相對(duì)較高,平均為0.2×10-3μm2;④儲(chǔ)層處于常壓-略超壓狀態(tài),儲(chǔ)層壓力梯度高(大于0.72MPa/100m),臨儲(chǔ)比高(0.5～1.0),有利于煤系氣的解吸產(chǎn)出;⑤水文地質(zhì)條件復(fù)雜,小斷層發(fā)育。

古敘礦區(qū)是最早進(jìn)行四川省煤系氣試驗(yàn)的地區(qū),2010年取得突破[3],該區(qū)煤層特點(diǎn)如下:①煤層演化程度高,含氣量較高,煤系氣資源豐富;②縱向分散,多套煤層及砂泥巖含氣層具有產(chǎn)氣能力;③承壓滯留-弱徑流水文特征為煤系氣賦存與富集模式;④煤體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,構(gòu)造煤較發(fā)育,地層壓力變化大;⑤地層傾角普遍大于20°,逆斷層發(fā)育,滲透率偏低。

勘探井顯示芙蓉礦區(qū)是較好潛力區(qū)塊[3,5]。該區(qū)煤層特點(diǎn)如下:①地質(zhì)條件好,煤層厚度大于5.0m,含氣量高(15～32m3/t),含氣飽和度大于70%;②煤層結(jié)構(gòu)單一,原生煤體結(jié)構(gòu),節(jié)理裂隙發(fā)育;③儲(chǔ)層壓力系數(shù)大于1.2,該煤層為超壓地層,賦氣能力充足;④煤層厚度變化較大,小斷層發(fā)育。

1.2.2 煤系頁(yè)巖氣

與煤層伴生,巖性組合配置良好;頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型是Ⅱ1或Ⅲ型,生烴能力強(qiáng),演化程度高,能接納排出的煤系氣以及初次運(yùn)移來(lái)的甲烷,泥頁(yè)巖具有生成甲烷的潛力,含氣量普遍大于2m3/t(表1)。

表1 川南地區(qū)3個(gè)礦區(qū)龍?zhí)督M頁(yè)巖含氣性等指標(biāo)

1.2.3 致密砂巖氣

該區(qū)煤系地層呈現(xiàn)縱向上含氣特征突出,橫向上連續(xù)含氣、氣源供應(yīng)充足的特征。在川南煤系地層中,地層傾角以大于20°為主的背景下,該區(qū)以低緩斜坡型致密砂巖氣藏為主,氣藏與水體關(guān)系復(fù)雜。

1.2.4 煤系氣特征

由該區(qū)煤系地層沉積環(huán)境、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、成藏與保存條件等因素可知,其煤系氣藏的特征如下。

1) 生烴量大,持續(xù)充注能力強(qiáng)。

煤系烴源巖主要指煤系中的煤層和碳質(zhì)泥頁(yè)巖,總厚度大,有機(jī)質(zhì)含量較高,干酪根類型以Ⅲ型為主,生烴能力強(qiáng),具有持續(xù)生烴和充注能力。吸附態(tài)、游離態(tài)及混合態(tài)多重賦存,因此煤系氣資源豐度普遍較高[2]。

2) 儲(chǔ)集空間以孔隙-裂縫雙重介質(zhì)為主,有機(jī)質(zhì)孔隙占比較少。孔隙形態(tài)以平板形、楔形和圓柱形為主。

3) 以煤系氣為核心,形成了以泥巖-煤層-泥巖為主的煤系氣藏類型。

煤系巖石由煤層(12%～17%)、泥巖(57%～66%為黏土成分,伊/蒙混層為主)、砂巖(20%～29%)、鈣質(zhì)泥巖(5%)等組成,厚薄不均,互層頻繁,旋回性極強(qiáng)。同一巖層兼具生儲(chǔ)蓋功能,構(gòu)成垂向上多套厚度變化不大、類型多變的煤系氣藏[3](圖3)。

圖3 煤系氣藏巖性-含氣有利組合模式[3]

2 龍?zhí)督M煤系氣藏地球物理勘探方法研究

2.1 地震勘探方法研究

大村勘探區(qū)位于古敘礦區(qū)東端,為向斜構(gòu)造。龍?zhí)督M在本區(qū)地震剖面上波形特征穩(wěn)定,能量較強(qiáng),連續(xù)性較好,表現(xiàn)為一個(gè)單強(qiáng)波峰,單強(qiáng)波峰前通常出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)相位,為較好標(biāo)準(zhǔn)層[21-22]。該單強(qiáng)波峰為TP3l反射波標(biāo)志層相位,與上覆TT3x1反射層時(shí)差約為500ms。

龍?zhí)督M主要反射波地質(zhì)層位、波組特征以及與上層時(shí)差如表2所示。圖4為龍?zhí)督M典型地震反射層剖面。

表2 龍?zhí)督M主要反射波地質(zhì)層位、波組特征與上層時(shí)差

2.1.1 大村勘探區(qū)龍?zhí)督M煤組地震反射特征

煤層不同于常規(guī)砂泥巖地層,煤層物性及分布特征具有特殊性,在大村勘探區(qū)的煤田地震勘探中,我們利用煤層地震反射差異特征進(jìn)行煤層劃分,發(fā)現(xiàn)龍?zhí)督MC14,C19,C25煤層的地震剖面反射同相軸穩(wěn)定連續(xù),可用于全區(qū)對(duì)比追蹤。

T14波特征:T14波即C14煤層反射波,一般包括一個(gè)強(qiáng)相位,能量較強(qiáng),波形穩(wěn)定,連續(xù)性較好,部分區(qū)域反射較弱。該煤層在時(shí)間剖面鉆孔處出現(xiàn)的時(shí)間約為170ms,為T14波在地震時(shí)間剖面的反映。

T25波特征:T25波即C25煤層反射波。由于C19煤層與C25煤層相隔很近,T19波的延續(xù)相位與T25波初至相位復(fù)合疊加在一起,當(dāng)T19波為強(qiáng)相位時(shí),T25波通常以一個(gè)弱相位的特征表現(xiàn)在時(shí)間剖面上,但波形較穩(wěn)定,連續(xù)性較好,可用于全區(qū)連續(xù)追蹤對(duì)比。這一特征也有利于我們使用區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)行推斷解釋。該相位在時(shí)間剖面鉆孔處出現(xiàn)的時(shí)間約為210ms,為T25波在地震時(shí)間剖面的反映(圖5)。

2.1.2 大村勘探區(qū)龍?zhí)督M地震預(yù)測(cè)煤層厚度

不同于常規(guī)砂泥巖儲(chǔ)層,煤層較薄,需要利用反射波運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)某些特征參數(shù)與厚度統(tǒng)計(jì)關(guān)系預(yù)測(cè)儲(chǔ)層厚度,其中效果較好的是反射波動(dòng)力學(xué)參數(shù)提取與優(yōu)化[23]。

反演得到的煤層厚度的精度受到煤層厚度、頂、底板巖性的不穩(wěn)定性、夾矸、巖性的橫向變化、向斜能量聚焦、背斜能量發(fā)散等諸多地質(zhì)條件因素以及地震資料處理質(zhì)量、時(shí)間剖面信噪比的影響。

圖4 龍?zhí)督M典型地震反射層剖面

由正演模型可知,煤層厚度(H)與地震波波長(zhǎng)(λ)的關(guān)系如圖6a所示[24]。利用波長(zhǎng)對(duì)煤層進(jìn)行劃分。

1) 薄層區(qū):H<λ/4,煤層頂、底界面反射時(shí)差在周期(T/2)之內(nèi),頂、底反射波極性相反。反射波振幅與煤層厚度呈近似線性變化,即振幅隨煤層厚度的增大而增大。

當(dāng)H=λ/4時(shí),雙程傳播時(shí)差為T/2。波峰與波峰、波谷與波谷同相疊加時(shí),振幅出現(xiàn)極大值。

2) 厚層過(guò)渡區(qū):λ/4≤H≤λ/2,煤層頂、底界面反射時(shí)差為T/2～T,頂、底反射波極性相反。反射波振幅與煤層厚度呈非線性變化,振幅隨煤層厚度的增大而減小。

3) 厚層區(qū):H>λ/2,煤層頂、底界面反射時(shí)差在一個(gè)周期以上,復(fù)合波包括單界面反射波,可識(shí)別頂、底界面的反射波。振幅不隨厚度的變化而變化。

本區(qū)煤層速度為1700～2000m/s,C14煤層、C19煤層和C25煤層反射波的主頻約為45Hz,有:

圖5 大村勘探區(qū)地震測(cè)線平面位置及地震解釋剖面a 地震測(cè)線平面位置; b B-B′地震剖面T19和T25煤層反射波解釋剖面

(1)

式中:λ代表波長(zhǎng),波長(zhǎng)的變化范圍為38～44m;v代表煤層速度;f為煤層反射波主頻。

由鉆孔資料可知,本區(qū)主要煤層C25的厚度為0.4～4.0m,本區(qū)多數(shù)孔的煤層厚度小于λ/4。

讀取鉆孔處T19波和T25波振幅值及煤層厚度值,將各孔讀取的值點(diǎn)入散點(diǎn)圖,求出二者的函數(shù)關(guān)系式,可以計(jì)算得到勘探線上的煤層厚度,從而得到區(qū)內(nèi)煤層厚度預(yù)測(cè)結(jié)果(圖6b)。

圖6 煤層厚度與反射波振幅的對(duì)應(yīng)關(guān)系(a)及C25煤層厚度預(yù)測(cè)結(jié)果平面顯示(b)

根據(jù)煤層厚度解釋理論,通過(guò)地震時(shí)間剖面提取煤層振幅計(jì)算,并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)規(guī)律,擬合鉆探資料,對(duì)某區(qū)域的C25煤層進(jìn)行綜合解釋。該煤層位于C19煤層下部,為龍?zhí)督M煤系地層最深的目的層,煤層厚度為0.40～3.60m,煤層厚度較穩(wěn)定,平均厚度為2.08m。

2.1.3 龍?zhí)督M煤系氣藏含氣性預(yù)測(cè)

煤系氣藏有利區(qū)劃分的關(guān)鍵在于含氣性預(yù)測(cè)。結(jié)合巖石物理力學(xué)參數(shù)、測(cè)井與地質(zhì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析可以預(yù)測(cè)煤層含氣性[25]。根據(jù)大村勘探區(qū)測(cè)井資料可知,龍?zhí)睹合档貙涌偤瑲饬颗c密度的相關(guān)系數(shù)為0.80(圖7),因此利用地震密度反演預(yù)測(cè)龍?zhí)督M煤系氣藏含氣量的分布,得到如下的模擬計(jì)算公式:

g=-38.38×ρ+74.01

(2)

式中:g為總含氣量;ρ為密度。

如前所述,煤系氣藏具有相對(duì)低縱、橫波速度比的特征,可利用疊前彈性波阻抗反演對(duì)含氣量進(jìn)行預(yù)測(cè)(圖7b)。彈性波阻抗公式由CONNOLLY[26]依據(jù)Aki-Richards公式導(dǎo)出:

(3)

式中:EI(θ)為入射角為θ時(shí)的彈性波阻抗;vP為縱波速度;vS為橫波速度;K為縱橫波速比,K=(vP/vS)2。

如圖8所示,彈性波阻抗反演完成后,采用聯(lián)合反演方法,同時(shí)反演vP和vS,并利用疊前角度疊加剖面,反演密度參數(shù)。該方法的好處在于允許對(duì)反演的變量進(jìn)行約束,使得反演結(jié)果更穩(wěn)定,減少多解性。調(diào)整反演出的密度參數(shù)后,依據(jù)大村勘探區(qū)龍?zhí)睹合档貙涌偤瑲饬颗c密度的相關(guān)系數(shù)所建立的模擬計(jì)算公式計(jì)算總含氣量。該反演方法區(qū)別于常規(guī)地層密度反演方法,能更好地對(duì)反演得到的速度模型進(jìn)行約束(圖9),從而使最終得到的密度參數(shù)更為準(zhǔn)確。利用地震資料進(jìn)行密度反演,進(jìn)而計(jì)算含氣量,繪制總含氣量預(yù)測(cè)剖面(圖10),不難發(fā)現(xiàn),龍?zhí)督M煤系氣藏的總含氣量較高,橫向變化趨勢(shì)合理,且與鉆井資料、測(cè)井資料吻合較好。因此利用地震屬性預(yù)測(cè)龍?zhí)督M煤系地層含氣性可以較好地輔助煤系氣藏的識(shí)別并劃分有利區(qū)。

圖7 煤系氣藏總含氣量與密度(a)、波阻抗(b)交會(huì)顯示

圖8 密度反演流程

2.2 川南地區(qū)測(cè)井識(shí)別技術(shù)研究

川南地區(qū)二疊系龍?zhí)督M是主要的含煤層系,該區(qū)不僅煤層普遍含氣,而且其上、下頂?shù)装迥囗?yè)巖和砂巖孔、裂隙中均含烷烴氣體[3,6,19]。

2.2.1 測(cè)井曲線特征

煤層的“三高(高電阻率、高聲波時(shí)差、高中子孔隙度)兩低(低自然伽馬、低密度)”曲線特征明顯。優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣層段在測(cè)井曲線上具有高自然伽馬值的特點(diǎn),主要表現(xiàn)為鈾元素含量明顯增高,雙側(cè)向電阻率(深側(cè)向、淺側(cè)向)為中、低值,三孔隙度(密度、中子、聲波時(shí)差)為中值,低光電截面指數(shù)值在高含碳井段補(bǔ)償密度出現(xiàn)明顯低異常[27-28]。致密砂巖氣儲(chǔ)層具有孔隙度低、滲透率差、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

龍?zhí)督M(P3l)主要巖性為泥頁(yè)巖、砂巖、粉砂巖、碳質(zhì)泥巖及煤層,巖性測(cè)井響應(yīng)特征見(jiàn)表3。

圖9 大村勘探區(qū)A-A′剖面速度模型

圖10 大村勘探區(qū)A-A′剖面總含氣量預(yù)測(cè)剖面

表3 川南地區(qū)龍?zhí)督M巖性測(cè)井響應(yīng)特征

2.2.2 各煤層參數(shù)分析

二疊系龍?zhí)督M厚度約100m,以薄、中、厚較穩(wěn)定型煤層為主(圖11)。分析各主要煤層測(cè)井曲線響應(yīng)平均值、工業(yè)組分、含氣量及物性解釋成果(表4)可知,C25煤層作為全區(qū)主要可采煤層,煤質(zhì)較好,固定碳含量較高,基本大于70%,含氣量較好。根據(jù)構(gòu)造-沉積相-屬性建模方法建立了大村勘探區(qū)煤系氣儲(chǔ)層三維可視化地質(zhì)模型[29],C14,C16,C19,C23,C25煤層在該區(qū)西南部相對(duì)較厚,煤儲(chǔ)層分布較均勻,其中C25煤層為全區(qū)發(fā)育最厚的煤層,在中部及東南部地區(qū)含氣性較好,與測(cè)井解釋結(jié)果相吻合。

圖11 DC-5井龍?zhí)督M測(cè)井綜合解釋成果

表4 主要煤層測(cè)井響應(yīng)平均值、工業(yè)組分、含氣量及物性解釋成果

2.2.3 煤系氣藏組合特征研究

煤層頂、底板巖性組合不同,測(cè)井曲線相應(yīng)特征有所差異。巖性優(yōu)勢(shì)(次優(yōu)勢(shì))組合的煤層頂、底板巖性均為泥頁(yè)巖,表現(xiàn)為低電阻率、高自然伽馬,聲波時(shí)差隨著有機(jī)質(zhì)含量增加呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),體積密度呈現(xiàn)相對(duì)低值,隨著含氣豐度的增加,中子曲線呈現(xiàn)逐漸減小的變化趨勢(shì)(圖12)。

當(dāng)煤層頂、底板巖性為泥質(zhì)砂巖(粉砂巖)時(shí),其非均質(zhì)性較強(qiáng),氣層所對(duì)應(yīng)的測(cè)井響應(yīng)特征較為復(fù)雜,氣層識(shí)別難度較大,多解性突出。因此對(duì)砂巖含氣層進(jìn)行解釋時(shí),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)巖電實(shí)驗(yàn)結(jié)果、壓汞數(shù)據(jù)、薄片等資料的研究,排除巖性影響,突出氣層特征,建立有代表性的測(cè)井解釋模型,從而達(dá)到對(duì)氣層測(cè)井響應(yīng)解釋與評(píng)價(jià)的目的[30]。

煤系氣儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,非均質(zhì)性較強(qiáng),利用測(cè)井方法勘探煤系氣資源,應(yīng)綜合利用收集的測(cè)井資料和各類測(cè)試數(shù)據(jù),選擇合適的測(cè)井參數(shù),建立模型。對(duì)煤層含氣量、煤層頂板泥頁(yè)巖、砂巖層段含氣性、含水性及煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行解釋評(píng)價(jià),主要流程如下。

圖12 C25煤層測(cè)井曲線特征

1) 根據(jù)煤層含氣量解吸資料,篩選可靠煤系氣解吸數(shù)據(jù),建立煤系氣含氣量與密度的關(guān)系,分析認(rèn)為煤系氣含氣量與密度具有較好的相關(guān)性,計(jì)算煤層含氣量的公式如(2)式所示。

2) 致密含氣砂巖儲(chǔ)層的孔隙度和含氣性特征在測(cè)井資料上表現(xiàn)較弱,需利用多參數(shù)組合,充分放大測(cè)井曲線對(duì)氣體的響應(yīng)信號(hào),消除干擾信號(hào),制定氣層劃分標(biāo)準(zhǔn)。

3) 對(duì)泥頁(yè)巖而言,天然氣主要蘊(yùn)藏在頁(yè)巖孔隙及裂縫內(nèi),同時(shí)也吸附在頁(yè)巖中的有機(jī)質(zhì)表面,包括游離氣和吸附氣。頁(yè)巖總含氣量為吸附氣含量與游離氣含量之和[31],其中吸附氣含量多采用朗格繆爾方程計(jì)算得到。在一定溫度,任一壓力條件下,吸附氣含量的計(jì)算公式為:

(4)

式中:Va為吸附氣含量;P為儲(chǔ)層壓力;VL為朗格繆爾體積;PL為朗格繆爾壓力。

游離氣含量計(jì)算公式為:

(5)

式中:Vf為游離氣含量;α為常數(shù),值為0.91;Bg為氣體體積的壓縮因子;φ為有效孔隙度;Sw為含水飽和度;ρb為地層的密度。

因龍?zhí)督M煤系氣藏中泥頁(yè)巖、砂巖和煤層存在電性、巖性、物性、含氣性等差異,故測(cè)井曲線響應(yīng)特征各有不同。根據(jù)巖層在測(cè)井曲線上的不同反映,我們能有效識(shí)別和劃分含氣層,結(jié)合鉆井巖心解析等測(cè)試資料,可對(duì)煤系氣藏儲(chǔ)層進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

2.3 物探方法綜合評(píng)價(jià)

我們可以利用煤層的地震波反射振幅差異特征對(duì)厚度較小的煤層進(jìn)行厚度預(yù)測(cè),并利用含氣量與密度高度相關(guān)的物性特征進(jìn)行煤系氣藏的地震屬性含氣性預(yù)測(cè)。利用該方法預(yù)測(cè)煤系地層的空間分布特征時(shí)得到的結(jié)果分辨率高。川南地區(qū)龍?zhí)督M地震剖面具有波形特征穩(wěn)定,能量較強(qiáng),連續(xù)性較好的特點(diǎn),一般情況下表現(xiàn)為一單強(qiáng)波峰,單強(qiáng)波峰前常伴一強(qiáng)相位,為較好標(biāo)準(zhǔn)層。根據(jù)大村勘探區(qū)的地震勘探結(jié)果,可以有效分辨C14,C19,C25煤層地震反射層,并且進(jìn)行追蹤對(duì)比解釋。

采用測(cè)井技術(shù)可以有效識(shí)別煤層,并且可以對(duì)煤層及砂泥巖地層含氣量、頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)、砂巖層段含氣、含水性等進(jìn)行解釋評(píng)價(jià),該技術(shù)的縱向識(shí)別能力較高。

3 結(jié)論

由川南煤田龍?zhí)督M煤系氣藏的勘探成果可知,在不同勘探階段,對(duì)煤系氣目的層進(jìn)行識(shí)別,地震及測(cè)井方法均有效。

1) 川南地區(qū)龍?zhí)督M煤系地層中煤系氣勘探潛力大,該層系中煤層、泥頁(yè)巖、砂巖均含氣,組合形成以Ⅰ1型為代表的優(yōu)勢(shì)氣藏組合。

2) 由煤系氣藏測(cè)井響應(yīng)特征可知,利用測(cè)井方法識(shí)別煤系氣藏是一種經(jīng)濟(jì)有效的手段,將其與煤儲(chǔ)層巖心化驗(yàn)的測(cè)試資料相結(jié)合,可以進(jìn)一步提高測(cè)井解釋精度,形成一套適用于煤系氣勘探的測(cè)井精細(xì)解釋方法。

3) 利用相位、振幅、彈性阻抗等地震屬性反演方法,可以克服煤層厚度薄、常規(guī)地震反演方法精度低、穩(wěn)定性差等不足,得到煤系氣藏的分布特征及厚度,預(yù)測(cè)的含氣量與驗(yàn)證情況吻合。因此形成了川南地區(qū)煤系氣藏識(shí)別的地震勘探關(guān)鍵技術(shù)。

物探方法在煤系氣的勘探中發(fā)揮了重要作用,今后的工作中應(yīng)繼續(xù)開(kāi)展提高地震資料目的層分辨率的技術(shù)攻關(guān)。