天然气水合物储集类型的测井响应特征 -.pdf

第 2 5 卷 8 期 2 0 1 3年 8 月 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 6 7 4 1 8 0 3 ．2 0 1 3 ．0 8 ． 1 3 文章编号 1 6 7 4 一 l 8 0 3 2 0 1 3 0 8 0 0 5 5 一 O 7 中国煤炭地质 C0AL GE0L0GY 0F CHI NA V0 1 ． 2 5 No ． 0 8 Aug ． 2 01 3 天然气水合物储集类型的测井响应特征 田贵发， 栾安辉， 赵平， 弓佩章 青海煤炭地质局勘查院， 青海 西宁 8 1 0 0 0 1 摘要 通过木里煤田聚乎更煤矿区四井田、 哆嗦公马、 雪霍立三个矿区 井田 大量测井资料的分析和研究， 并结合 祁连山冻土区天然气水合物D K 一 1 科学试验孔测井资料的综合对比和解释 ， 对煤田常规测井参数在天然气水合物 储集层上的响应特征进行了分析。根据该区常年冻土 岩 的勘探成果及测井曲线响应特征， 将陆源天然气水合物 储集层分为生气层与储集层的相对位置、 纵向位置、 空间位置 、 储集介质等四大类 ， 上生下储、 下生上储 、 自生自储、 冻土 岩 带内、 增温带内等 1 1 个亚类。在此基础上建立了与富冰型、 煤层 自储型、 孔隙型 、 裂隙型等多种储集模式 对应的典型测井曲线响应特征。利用测井方法识别天然气水合物储集层的方法， 可为青藏高原研究 、 评价 、 勘查、 开发天然气水合物提供可靠的解释依据。 关键词 冻土 岩 ； 天然气水合物； 储集类型； 测井曲线； 青藏高原 中图分类号 P 6 3 1 ． 8 文献标识码 A W e l l Log g i ng Re s po ns e Cha r a c t e r i s t i c s o f Var i ou s Na t ur a l Ga s Hy dr at e Ac c um ul at i o n Ty pe s Ti a n Gu i f a ， Lu a n Anh u i ， Zh a o Pi n g a nd Go n g Pe i z h a n g Q i n g h a i C o a l G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n I n s t i t u t e ， X i n i n g ， Q i n g h a i 8 1 0 0 0 1 A b s t r a c t B a s e d o n a n a l y s e s a n d s t u d i e s o f l a r g e a m o u n t w e l l l o g g i n g d a t a fr o m 3 mi n e a r e a s mi n e fi e l d s i n t h e Mu r i c o a l fi e l d ， e o m b i n e d w i t h c o r r e l a t i o n a n d i n t e r p r e t a t i o n o f w e l l l o g g i n g d a t a f r o m n a t u r a l g a s h y d r a t e D K 一1 s c i e n t i fi c t e s t h o l e i n t h e Q i l i a n Mt s ． p e r ma f r o s t r e g i o n ， c a r ri e d o u t a n a l y s i s o f n a t u r a l g a s h y d r a t e r e s e r v o i r r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s o n c o a l fi e l d c o n v e n t i o n a l we l l l o g g i n g p a r a m e t e r s ． A c c o r d i n g t o e x p l o r a t i o n r e s u l t s a n d l o g g i n g t r a c e s r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s o f p e r e n n i a l fr o z e n s o i l r o c k i n t h e a r e a ， b a s e d o n f o u r c l a s s i fi c a t i o n b a s e s o f r e l a t i v e p o s i t i o n o f g e n e r a t i o n l a y e r a n d r e s e r v o i r ， v e r t i c a l p o s i t i o n ， s p a t i a l p o s i t i o n a n d me d i u m o f a c e u mu l a t i o n ， d i v i d e d t h e n a t u r a l g a s h y d r a t e a c c u mu l a t i o n i n t o e l e v e n t y p e s o f g e n e r a t i o n l a y e r u p p e r r e s e r v o i r l o we r ， g e n e r a t i o n l a y e r l o w e r r e s e r v o i r u p p e r ， i d e n t i c a l g e n e r a t i o n l a y e r a n d r e s e r v o i r ， w i t h i n z o n e o f fr o z e n s o i l r o c k ， w i t h i n z o n e o f c o n s t r u c t i v e t e mp e r a t u r e a n d S O o n ． On t h i s b a s i s e s t a b l i s h e d t y p i c a l l o g g i n g t r a c e r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s c o r r e s p o n d i n g t o mu l t i p l e a c c u mu l a t i o n mo d e s o f i c e r i c h ， c o a l s e a m p e r s e ， p o r o u s a n d fi s s u r e d e t e ． T h e we l l l o g g i n g me t h o d t o i d e n t i f y n a t u r a l g a s h y d r a t e c a n b e t h e r e l i a b l e i n t e r p r e t a t i o n b a s i s t o s t u d y ， e v a l u a t e ， e x p l o r e a n d e x p l o i t n a t u r a l g a s h y d r a t e i n t h e Q i n g h a i T i b e t a n P l a t e a u ． Ke y w o r d s fr o z e n s o i l r o c k ； n a t u r a l g a s h y d r a t e ； a c c u m u l a t i o n t y p e ； l o g g i n g t r a c e ； Q i n g h a i T i b e t a n P l a t e a u 0 前言 从 2 0 0 4 年 8 月青海煤炭地质一 。五勘探 队在木 里煤 田聚乎更矿区多个探煤钻孑 L 中发现溢气现象 ， 到 2 0 0 9 年 9月钻获天然气水合 物 俗称可燃冰 样 品 ， 历时 5 年时问 。这次发现证 明了青 藏高原 常年 冻土 岩 覆盖区域内蕴藏着一种新的清洁能源 天然气水合物。为有效研究青藏高原冻土区分布范 围有、 储集规律与特征， 对已有探煤钻孔资料进行研 究 ， 特别是通过测井资料的分析研究， 总结和归纳出 天然气水合物储集层的测井物性响应特征 ， 并建立 测 井模型 ， 为今后青藏高原 常年冻土 岩 覆盖区的 作者简介 田贵发 1 9 6 2 一 ， 男 ， 1 9 8 3 年 毕业 于陕西煤 矿学校 ， 物探 工程师 ， 从事地球物理测井专业 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 2 6 责任编辑 孙常长 天然气水合 物研究 、 评价 、 勘查 、 开发提供有益 的基 础资料 。 1 研究 区概况 1 ． 1地 理位 置 研究区位于青海省东北部羌塘盆地大通河上游 聚乎更煤矿区的西南部 ， 行政隶属青海省海西州天 峻县木里镇和龙门乡管辖 。聚乎更矿区四井 田位 于 天峻县 西北方 向 1 4 3 k m； 哆嗦公 马矿区东接聚乎更 煤矿 区 四井 田， 西至 哆嗦公 欠断层 与雪霍立 矿 区 相接 。 1 - 2 地质概况 以聚乎更矿区四井 田为例 。区内地层 自老至新 有奥陶系 、 志 留系、 石炭系、 二叠系 ， 三叠系 侏罗系 ， 白垩系， 新近系和第四系出露 ， 侏罗系为主要含煤 地 层 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6 中 国 煤 炭 地 质 第2 5 卷 1 ． 3 水文地质 研究区位于青藏高原高寒地区， 海拔普遍在 4 0 0 0 m以上 ， 气候异常多变 ， 地表水资源丰富 ， 而地 下水资源相对贫乏， 水文地质特征较复杂。研究区 内水 系 比较发育 ， 水 文地质 条件完 全为常年 冻土 岩 所控制 。除湖泊融区、 构造融区有季节冻土外 ， 其它出露地层都大面积发育 常年冻土 岩 ， 它阻断 了地表水与地下水 的水力联 系， 形成 了规模较大的 隔水层。因此地表水与地下水相对独立 ， 且地下水 形成三个 紧密相关的系统 ， 即冻结层上水 、 冻结层间 冰和冻结层下水。 含水岩组主要有下 。 煤顶板孔隙裂隙含水岩组 、 下 煤一 下 。 煤之间孔隙裂隙含水岩组 、 下 煤底板孑 L 隙裂隙含水岩组。 1 ． 4 冻土分布 研究 区内冻土 岩 在空问分布是连续 的， 但是 由于海拔高度不 同及所处地理位置和 日照程度的差 异 ， 因此其厚度变化较大 ， 空间上呈似层状分布。通 过对三个研究区5 3 个孔综合分析， 煤田测井常规参 数在常年冻土 岩 层上均有 比较明显的响应 。研究 表明 ， 常年冻土 岩 在这三个井田内均有分布 ， 但厚 度变化较大。 ①聚乎更四井田。基本形态特征是中部厚周边 逐渐变薄 ， 最大厚度 1 5 9 m； 最小厚度 2 8 m； 平均厚度 7 9 ． 8 3 m； 平均地温梯度 2 ． 9 7 ℃。 ②哆嗦公马矿区。基本是东西两端厚， 中部比 较 薄 ， 呈 “ 沟谷 ” ， 最大厚度 2 2 8 m； 最小厚度 3 7 m； 平 均厚度 1 0 3 ． 3 2 m； 平均地温梯度2 ． 8 9 ℃。 ③雪霍立矿区。总体形态由东向西呈逐渐变薄 趋 势 ， 最 大 厚 度 1 9 8 m； 最 小 厚 度 4 5 m； 平 均 厚 度 1 0 5 ． 0 8 m； 平均地温梯度 2 ． 2 0 o C 。 1 ． 5天然气水合物储集层物性特征 陆域天然气水合物 ， 是与煤共生的煤源型天然 气水合物， 通过对 比分析发现 ， 它在煤系地层中独立 富集成层 的少 ， 充填 、 附着 、 侵染 的较多。所 以它各 种物理性质与其母岩体的岩性、 结构、 密度、 孔隙度、 裂隙发育程度和天然气水合物密度 、 含量等密切有 关 ， 因而它的各种物性变化范围也较大。 根据国内外有关海底天然气水合物实测物性数 据 ， 结合木里煤 田D K 一 1 科学试验孔实测多种物性参 数以及多个溢气探煤孔钻井测井资料综合分析， 天 然气水合物储集层或天然气水合物储集层在主要煤 田测井参数 曲线上反映特征如下。 电 阻 率 3 0 0 ～6 0 0 1 2 m， 中一 高阻； 纵波速度 2 8 0 0～4 0 0 0 m／ s ， 中 ～高速度 自然伽马 9 0～1 3 0 A P I ， 中 低伽马 密 度 2 ． 0 ～2 ． 3 g ／ m ， 中 ～低密度。 2储集类型及典型测井曲线特征 2 ． 1分类方法 通过对三个研究 区6 0 余 个钻井实测 资料 和解 释天然气水合物储集层成果的综合分析 ， 从不同角 度确定了以下几种基本储集方式 图 1 。 1 ． 按生气层与储层 2 ． 按纵 向位置分 3 ． 按空间位置分 4 ． 按储焦层岩性分 f 上生下储型 { 下生上储型 l自生 白 储型 f 冻土 ， 带内 l 天然气水合物稳定带内 I 原地储集型 I 异地储集 【 富冰型 l 煤层储集型 I 砂岩孔隙型 i 微裂隙型 图 1天然气水合物储集类型 Fi g ur e 1 Na t ur a l g a s hy d r a t e a c c u m u l a t i o n t y p e s 在以纵向位置划分的增温带内储集和冻土带内 储集类 型中， 以冻土 岩 以下增温带 内成冰概率最 高 图 2 。 2 - 2储集类型的测井响应特征 2 _ 2 ． 1富冰型 即天然气水合物含量高的岩层 。哆嗦公马 2 4 1 号 孔 2 8 6 ． 9 0 2 8 7 ． 8 5 m 图 3 ， 测井解释为砾岩 ， 厚 0 ． 9 5 m， 其视电阻率值高达 2 0 0 0 Q m以上， 高于本孔 其他砾岩层 的 2 倍 以上 ； 自然伽马值为 1 5 A P I ， 略低 于煤层 ； 声波速度 3 3 0 0 m ／ s 。查 阅本孔原始岩心鉴 定表 ， 2 5 4 ～ 2 9 7 m段内均为灰 白色 ， 中厚层状 ， 细粉砂 状结构 ， 主要成分为石英 ， 长石 ， 岩心致密坚硬 。其 综合物性反映与实际钻获岩心鉴定差别较大。像这 种出现在正常含煤岩系中的特殊异常 ， 本次研究按 含冰密度较大的富冰型对待 。 2 _ 2 ． 2砂岩孔隙储集型 此类型为研究区天然气水合物储集的最常见类 型 图4 。青海省境 内侏 罗纪各煤 田在常规测井参 数上以煤的响应灵敏度最高 ， 也就是各种常规参数 中在煤层上均有二到三个参数 ， 其响应值能有效区 别围岩及其他岩层 ； 其次为粗粒砂岩 ， 物性特征表现 为低 自然伽马 、 高密度 、 电阻率为中阻 略高于其他 岩层 、 自然 电位具有 明显的负异常 划分含水层的 主参数 。如钻孔剖面为粗砂岩 ， 而电阻率与同孑 L 其 他砂岩体相比存在高阻异常， 特别是出现在主要可 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m