一種煤層氣儲(chǔ)層識(shí)別與豐度預(yù)測(cè)的方法
【專利摘要】本發(fā)明是非常規(guī)氣藏氣勘探綜合測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)煤層氣儲(chǔ)層識(shí)別與豐度預(yù)測(cè)的方法，在巖芯上讀取特殊巖性地層深度和厚度，在測(cè)井曲線上將相應(yīng)深度的地層層段刪除，對(duì)工區(qū)內(nèi)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到煤層的物性數(shù)據(jù)的平均值和方差，標(biāo)準(zhǔn)化處理后建立多參數(shù)煤層氣豐度預(yù)測(cè)公式，得到地層含氣量變化曲線，根據(jù)地層含氣量變化曲線，進(jìn)行煤層氣儲(chǔ)層識(shí)別和豐度預(yù)測(cè)。本發(fā)明方法簡(jiǎn)便易行。成本低，運(yùn)行效率高，可準(zhǔn)確識(shí)別薄的煤層，煤層氣儲(chǔ)層豐度預(yù)測(cè)結(jié)果可靠。
【專利說明】-種煤層氣儲(chǔ)層識(shí)別與豐度預(yù)測(cè)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣地球物理勘探技術(shù)，屬于非常規(guī)氣藏氣勘探與開發(fā)領(lǐng)域，是綜合 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)煤層氣儲(chǔ)層識(shí)別與豐度預(yù)測(cè)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)逐漸步入商業(yè)化階段，并已成為非常規(guī)氣藏勘探的一 個(gè)重要方向。煤層氣俗稱"瓦斯"，又稱"煤層甲烷"或"煤層瓦斯"，是指煤在形成演化過 程中經(jīng)生物化學(xué)和熱解作用生成、并儲(chǔ)集在煤層內(nèi)以甲烷為主的天然氣。煤層氣的賦存狀 態(tài)以吸附態(tài)為主，非常獨(dú)特，與常規(guī)儲(chǔ)層中的天然氣儲(chǔ)存機(jī)理大不相同，其影響因素多樣而 復(fù)雜。如煤階、壓力（埋深）、煤層厚度、礦物質(zhì)含量、煤層滲透率等因素。形成的儲(chǔ)層為典 型的自生自儲(chǔ)，低滲透、變形雙重介質(zhì)，具有非均質(zhì)性強(qiáng)、各向異性強(qiáng)、孔隙及裂隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜 等特點(diǎn)，且多以薄互層為主，煤質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儲(chǔ)層物性特征縱橫向變化較大。因此要進(jìn)行煤 層氣藏的識(shí)別和豐度預(yù)測(cè)，存在很多困難。需要進(jìn)行多方面的巖石物理、測(cè)井響應(yīng)分析和模 擬。
[0003] 準(zhǔn)確識(shí)別煤儲(chǔ)層的埋深及其厚度，是煤層氣勘探開發(fā)的基礎(chǔ)。目前，利用測(cè)井資料 準(zhǔn)確地識(shí)別煤層，確定煤層厚度的方法已經(jīng)成熟，并且精度也越來越高。而進(jìn)行煤層氣儲(chǔ)層 識(shí)別以及豐度預(yù)測(cè)的方法主要是巖芯分析和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。但是由于巖芯采樣間隔大(通常 為25cm)，費(fèi)用高，耗時(shí)長(zhǎng)。同時(shí)煤層硬度小、固結(jié)性差，很難進(jìn)行有效采樣和實(shí)驗(yàn)室分析。同 時(shí)井口測(cè)量操作時(shí)影響因素較多，測(cè)量結(jié)果誤差大。因此獲得這類信息的成本高，耗時(shí)長(zhǎng)， 存在系統(tǒng)偏差。地球物理測(cè)井是在鉆井完成后在井孔內(nèi)利用測(cè)量電、聲、熱、放射性等物理 性質(zhì)的測(cè)井儀器進(jìn)行地層物理性質(zhì)探測(cè)，用以辨別地下巖石和流體性質(zhì)的方法。具有分辨 率高、種類齊全的特點(diǎn)，可以提供高精度的煤層氣儲(chǔ)層測(cè)井地質(zhì)信息，是煤層氣勘探開發(fā) 中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。煤層氣儲(chǔ)層的測(cè)井解釋具有快速直觀、分辨率高、費(fèi)用低 廉等特點(diǎn)，可彌補(bǔ)取心、試井及煤芯分析在這些方面的不足。
[0004] 在利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行煤層含氣量的估算方面，國(guó)內(nèi)外采用的方法不外兩種方式： 一是利用單一的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)測(cè)試量建立簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)回歸關(guān)系，然后估算儲(chǔ)層含氣量的 計(jì)算方法。例如，根據(jù)密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)估算煤巖成分及煤層氣含量；利用空間模量差比法和電 阻率比值法來識(shí)別煤層氣層，根據(jù)煤層吸附條件進(jìn)行含氣量估算等方法。這些方法雖然考 慮了煤層的特殊巖石物理特點(diǎn)，計(jì)算速度快，但是，考慮因素單一，有些參數(shù)不易求得。另一 種就是開發(fā)新的適用于復(fù)雜巖性、復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的高分辨率成像測(cè)井技術(shù)，如核磁共振測(cè) 井、成像測(cè)井等，建立一套新的煤層氣測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)。但是這些先進(jìn)的技術(shù)在煤層氣勘探中 應(yīng)用少，設(shè)備成本高，資料搜集困難，很難形成成熟技術(shù)廣泛應(yīng)用。所以，立足于現(xiàn)有的成熟 的測(cè)井技術(shù)，綜合對(duì)比分析相關(guān)的多種地球物理測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)行煤層氣儲(chǔ)層的豐度評(píng)價(jià)，是 切實(shí)可行的。并且，至今沒有文獻(xiàn)公開發(fā)表利用多種地球物理測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù) 據(jù)用于儲(chǔ)層含氣量的計(jì)算，進(jìn)行儲(chǔ)層識(shí)別和豐度預(yù)測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是提供一種準(zhǔn)確的煤層氣儲(chǔ)層識(shí)別與豐度預(yù)測(cè)的方法。
[0006] 本發(fā)明步驟包括：
[0007] 1)鉆井并在井中采集常規(guī)地球物理測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)；
[0008] 步驟1)所述的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)包括井徑、聲波時(shí)差、自然電位、密度、電阻率和自然伽瑪 測(cè)井曲線。
[0009] 步驟1)所述的井中采集通常在一個(gè)工區(qū)內(nèi)多口井采集。
[0010] 2)消除儲(chǔ)層埋深和壓力對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的影響；
[0011] 步驟2)所述的消除儲(chǔ)層埋深和壓力對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的影響是：
[0012] (1)用工區(qū)內(nèi)煤層的孔隙度測(cè)井曲線，計(jì)算不同井中相同煤儲(chǔ)層的平均孔隙度；
[0013] (2)利用下式計(jì)算不同深度沉積物的孔隙度變化量；

【權(quán)利要求】
1. 一種煤層氣儲(chǔ)層識(shí)別與豐度預(yù)測(cè)的方法，特點(diǎn)是采用以下步驟： 1) 鉆井并在井中采集常規(guī)地球物理測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)； 2) 消除儲(chǔ)層埋深和壓力對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的影響； 3) 在巖芯剖面上，讀取碳酸鹽巖、火成巖特殊巖性地層深度位置和地層厚度，在測(cè)井曲 線上將相應(yīng)深度的地層層段數(shù)據(jù)刪除，使其不參與統(tǒng)計(jì)； 4) 根據(jù)煤層的物性分布特點(diǎn)，對(duì)工區(qū)內(nèi)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到煤層的物性數(shù)據(jù)的平 均值和方差，利用均值一方差法對(duì)測(cè)井資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理； 5) 在工區(qū)內(nèi)已有實(shí)驗(yàn)室含氣量測(cè)試結(jié)果參考井測(cè)井資料基礎(chǔ)上，建立多參數(shù)煤層氣豐 度預(yù)測(cè)公式； 6) 對(duì)工區(qū)內(nèi)沒有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室含氣量測(cè)定的每口井中的測(cè)井曲線進(jìn)行上述步驟2)至4) 的處理，利用步驟5)建立的豐度預(yù)測(cè)公式對(duì)工區(qū)內(nèi)沒有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室含氣量測(cè)定的井進(jìn)行含 氣量預(yù)測(cè)，得到每口井的地層含氣量變化曲線； 7) 根據(jù)地層含氣量變化曲線，進(jìn)行煤層氣儲(chǔ)層識(shí)別，確定煤層氣儲(chǔ)層的厚度和埋藏深 度，以及儲(chǔ)層中煤層氣豐度變化規(guī)律。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟2)所述的消除儲(chǔ)層埋深和壓力對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)影響 過程是： (1) 用工區(qū)內(nèi)煤層的孔隙度測(cè)井曲線，計(jì)算不同井中相同煤儲(chǔ)層的平均孔隙度； (2) 利用下式計(jì)算不同深度沉積物的孔隙度變化量； Φ = Φ〇θ^ζ (1) 其中，Φ。是沉積物在地表的原始孔隙度，C為常數(shù)，Z是地層埋藏深度；Φ。和C用最小 二乘曲線擬合得到； (3) 利用下式將不同埋深的孔隙度數(shù)據(jù)校正到同一埋藏深度Zde，得到埋深為Zde時(shí)地層 的孔隙度; φ] =φ26-^-^ (2) 式中：是埋深為Zde時(shí)地層的孔隙度，Z2是地層的實(shí)際埋深，Φ2是埋藏深度為Z 2時(shí) 地層的實(shí)際孔隙度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟4)所述的標(biāo)準(zhǔn)化處理是： (1) 確定工區(qū)內(nèi)目標(biāo)井中目的層段的深度，將目的層段內(nèi)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)X (xSx2, ···，#) 作為期望值，計(jì)算均值Ex和方差V(X); 其中=USx2, "·，χη)是在目的層段內(nèi)按照一定的采樣間隔，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)X的離散采樣數(shù) 據(jù)；即Xn是同一類型的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)X在目的層段內(nèi)的第η個(gè)點(diǎn)的采樣值； 所述的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)X包括聲波時(shí)差、密度、自然伽馬、電阻率、孔隙度； (2) 將工區(qū)內(nèi)其他井的需要標(biāo)準(zhǔn)化處理的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)作為測(cè)量值Y (y1，/，并計(jì) 算均值Ey和方差V(y); 其中dy1，y2,…，y11)是在目的層段內(nèi)按照一定的采樣間隔，測(cè)量值Y的離散采樣數(shù) 據(jù)；即y11是測(cè)量值Y數(shù)據(jù)在目的層段內(nèi)的第η個(gè)點(diǎn)的數(shù)值； 所述的測(cè)量值Y是工區(qū)內(nèi)其他井中采集的，類型與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)X類型相同的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)； (3) 按照下式對(duì)測(cè)量值Y標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果Z (zSz2,…，^);
其中：V(x)是X的方差，Ex是X的均值；Y是需要進(jìn)行歸一化處理的測(cè)量值，V (y)是測(cè) 量值Y的方差；Ey是測(cè)量值Y的方差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟5)所述的建立多參數(shù)煤層氣豐度預(yù)測(cè)公式過程 是： (1) 選取工區(qū)中同時(shí)具有測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室含氣量測(cè)試結(jié)果的井作為參考井，用于豐 度預(yù)測(cè)公式的建立；對(duì)這些井中的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行步驟1)至4)的處理； (2) 建立多參數(shù)煤層氣豐度預(yù)測(cè)公式： Vgas=A0+A1X1+A2X 2+A3X3+A4X4+A 5X5+A6X6 (4) 式中：Vgas是煤層氣含氣量數(shù)據(jù)，Atl是預(yù)測(cè)公式中的常數(shù)項(xiàng)； X1=Ix11, X21，…XnJ是地層的密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，其中，Xn1是密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在目的層段中第 η個(gè)點(diǎn)的數(shù)值夂是密度變量的加權(quán)系數(shù)；X2= Ix12, X22，…xn2}是地層的縱波速度，其中，Xn2 是縱波速度數(shù)據(jù)在目的層段中第η個(gè)點(diǎn)的數(shù)值;A2是縱波速度變量的加權(quán)系數(shù)； X3=Ix13, X23，…χη3}是地層的孔隙度數(shù)據(jù)，其中，Xn3是孔隙度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在目的層段中第 η個(gè)點(diǎn)的數(shù)值，A3是孔隙度變量的加權(quán)系數(shù)； X4=Ix14, X24，…χη4}是地層的伽瑪測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，其中，Xn4是伽瑪測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在目的層段中第 η個(gè)點(diǎn)的數(shù)值，A4是伽瑪變量的加權(quán)系數(shù)； X5=Ix15^25, -Xn5I是地層的電阻率測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，其中，Xn5是電阻率測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在目的層段 中第η個(gè)點(diǎn)的數(shù)值，A5是電阻率變量的加權(quán)系數(shù)； X6=Ix16, X26，…χη6}是井徑變化數(shù)據(jù)，其中，Xn6是井徑數(shù)據(jù)在目的層段中第η個(gè)點(diǎn)的數(shù) 值，A6是井徑變量的加權(quán)系數(shù)； (3) 利用參考井中已有的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的煤層氣含量和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)作為已知數(shù)據(jù)，對(duì)公式 (4)進(jìn)行多元回歸分析，得到下列方程組：
公式⑶中的^'"^慫為公式⑷中的加權(quán)系數(shù)"^^^…^是 參考井在目的層段內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的煤層氣含量數(shù)據(jù)值，其中的Vgasn是目的層段內(nèi)第η個(gè) 點(diǎn)的含氣量數(shù)據(jù)值； 公式(6)中的（X11, X21, ··· xnJ > (X12, X22, ··· xn2} > (X13, X23, ··· Xn3I > Ix14? X24T **· Xn4I > (X15^1X25, -Xn5Kk16ilX26, ?χη6}的定義與公式（4)中的定義相同，是參考井中已知的不同 類型的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在目的層段內(nèi)的離散采樣值； (4)用喬里斯基（Cholesky)分解算法解公式（5)，就得出公式（4)的加權(quán)系數(shù)\、心、4、 A3、A4、A5、A6，完成豐度預(yù)測(cè)公式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟7)所述的儲(chǔ)層識(shí)別是：地層含氣量超過SmVt 的地層為良好含氣儲(chǔ)層；含氣量低于8m3/t，大于4m3/t所處的地層為含氣地層，為儲(chǔ)存有煤 層氣的泥炭或頁(yè)巖；預(yù)測(cè)含氣量低于4m 3/t的地層為不含氣地層。
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK104514552SQ201310449808
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】張紅英, 孫鵬遠(yuǎn), 錢忠平, 趙劍, 馬光凱, 萬忠宏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司