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第 45 卷第 7 期煤炭学报Vol. 45 No. 7 2020 年7 月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYJuly 2020 移动阅读 倪小明,王延斌,韩文龙,等. 煤层气开发地质单元划分与应用实践[J]. 煤炭学报,2020,4572562-2574. doi10. 13225/ j. cnki. jccs. 2019. 0645 NI Xiaoming,WANG Yanbin,HAN Wenlong,et al. Division and application of development geological units for coalbed methane[J]. Journal of China Coal Society,2020,4572562-2574. doi10. 13225/ j. cnki. jccs. 2019. 0645 煤层气开发地质单元划分与应用实践 倪小明1,王延斌2,韩文龙2,刘 度2,李 勇2,陶传奇3,高向东4,赵石虎2 1. 河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454000; 2. 中国矿业大学 地球科学与测绘工程学院,北京 100083; 3. 辽宁石油化工大学 矿业工程学院,辽宁 抚顺 113001; 4. 东华理工大学 地球科学学院,江西 南昌 330013 摘 要根据煤层气生产潜力,结合开发地质条件划分煤层气开发地质单元,能为开发工艺选型提 供重要支撑。 通过分析各项地质储层参数对煤层气开发效果的影响,建立了评价参数体系,确定出 主要研究内容;归纳总结出煤储层精细描述中的各项“点”参数和“面”参数获取的一般方法,结合 “多层次模糊综合评价多参数叠加”法,提出了煤层气开发地质单元的划分方法,在鄂尔多斯盆地 东缘临兴地区进行了实践应用。 根据钻井、测井、压裂、排采和实验室测试等数据,建立了相关数学 模型,得出了各井点 89 号煤层的埋深、构造曲率、厚度、含气量、含气饱和度、渗透率、临储压力 比、地下水流体势、煤体结构、水平主应力差、脆性指数等参数,应用克里金插值法绘制各参数的等 值线图。 然后,应用多层次模糊综合评价法对产气潜力进行评价,叠加气体产出条件和煤层可改造 性评价结果将研究区划分为 3 个产气潜力区 38 个开发地质单元。 其中,“甜点”潜力区开发地质 单元 10 个,包括产出和开发条件均有利的 I1类 2 个,产出有利、开发一般的 I2类 3 个,产出有利、 开发较差的 I3类1 个,产出和开发条件均一般的 II2类3 个,产出条件不利、开发条件有利的 III1类 1 个;“一般”潜力区开发地质单元 20 个;“不利”潜力区共划分了 8 个开发地质单元。 该方法可有 效服务于“地质-工程-排采”一体化的煤层气开发新理念,为煤层气高效建产区建设提供有效地质 支撑。 关键词开发地质单元;资源条件;气体产出条件;开发条件;精细描述 中图分类号P618． 11 文献标志码A 文章编号0253-9993202007-2562-13 收稿日期2020-04-21 修回日期2020-05-20 责任编辑韩晋平 基金项目国家油气重大专项资助项目2016ZX05066001-002,2017ZX05064-003-001;国家自然科学基金资助项目41872174 作者简介倪小明1979,男,山西临汾人,教授,博士生导师,博士。 E-mailnxm1979126． com 通讯作者王延斌1958,男,安徽寿县人,教授,博士生导师,博士。 E-mailwyb cumtb． edu． cn Division and application of development geological units for coalbed methane NI Xiaoming1,WANG Yanbin2,HAN Wenlong2,LIU Du2,LI Yong2,TAO Chuanqi3,GAO Xiangdong4,ZHAO Shihu2 1. School of Energy Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000,China; 2. College of Geoscience and Surveying Engineering, China University of Mining and Technology Beijing,Beijing 100083,China; 3. College of Mining Engineering,Liaoning Shihua University,Fushun 113001,China; 4. School of Earth Science,East China University of Technology,Nanchang 330013,China; 5. School of Earth Sciences,East China Universi- ty of Technology,Nanchang 330013,China AbstractAccording to the geological potential of Coalbed Methane CBM production and geological conditions of development,the division of CBM development geological units can provide an important support for the selection of development process. Through the analysis of the influences of different geology and reservoir parameters on the effect of CBM development,and an uation parameters system is established,and the main research contents are deter- mined. The general s of obtaining “point” parameters and “plane” parameters in the fine description of coal 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 第 7 期倪小明等煤层气开发地质单元划分与应用实践 reservoir are summarized. Based on the of multilevel fuzzy comprehensive uation and multi-parameter su- perposition,the division of geological unit of CBM development is put forward. The has been applied in the Linxing area of the eastern margin of ordos basin. According to the data of drilling,logging,fracturing,drainage and experimental testing,the corresponding mathematical model is established,and the parameters of No. 89 coal seam at each drilling point such as burial depth,tectonic curvature,thickness,gas content,gas saturation,permeability,ratio of critical desorption pressure and reservoir pressure,pressure gradient,groundwater flow potential,coal structure,hori- zontal principal stress and brittleness index are obtained. The contour map of each parameter is drawn by a Kriging in- terpolation . Then,the gas production potential is uated by the multi-level fuzzy comprehensive uation . The studying area is divided into three levels and 38 development geological units according to the potential e- valuation results and uation results of superimposed gas production conditions and coal seam removability. Among them,the “sweet” areas are divided into 10 development geological units,including two favorable output and develop- ment conditions,three favorable output conditions and medium development conditions,one favorable output condition and adverse development condition,three medium output conditions and medium development conditions,one adverse output condition and favorable development condition;the 20 development geological units are divided into the “gener- al” area with gas potential;and there are eight development geological units in the “unfavorable” area of gas poten- tial. Division of development geological units can effectively serve the new concept of integration of “geology,engineer- ing and drainage” of CBM development and provide an effective geological support for the construction of high-effi- ciency CBM development area. Key wordsdevelopment geological unit of CBM;resource conditions;gas production conditions;development condi- tions;fine description 所谓的地质单元,系指地质特征和开发工程条 件相似的地质块段[1-5]。 2016 年,“开发地质单元” 这一概念被引入煤层气地质领域[6],同年郑庄区块 煤层气开发地质单元划分成果见诸报道[7]。 此后, 相继建立了煤层气乃至煤系气开发地质单元划分 方法,并分别应用于云南老厂雨旺区块、鄂尔多斯 盆地东北缘临兴区块评价实践[8-9]。 尽管如此,先 前鲜有给出煤层气开发地质单元的明确定义。 笔 者认为煤层气开发地质单元是在煤层气区块内, 为合理高效开发煤层气资源而划分的若干个地质 单元,每一地质单元在三维空间上具有相似的煤层 气地质、资源、储层和开发条件,可采用类似的工程 技术措施进行开发。 煤储层在沉积环境、物质组 成、孔裂隙结构、煤体结构、力学性质以及煤层气赋 存分布等方面具有极强的非均质性[10-11],以及构造 作用影响和地下水动力系统的变化,导致煤层气资 源和开发地质条件在一定区域内变化很大甚至碎 块化。 若在煤层气区块内不考虑这些差异和变化, 采用同一种钻井、压裂工艺参数、排采制度进行开 发,势必出现在某一构造部位或断块内钻井、压裂 工艺参数及排采制度与储层参数不匹配,最终影响 开发效果。 为此,笔者分析影响煤层气开发效果的 地质储层参数,建立评价参数体系,提出煤层气开 发地质单元划分方法,以临兴区块为例进行煤层气 开发地质单元划分,以期服务于煤层气的高效开 发。 1 评价参数体系及主要研究内容 煤层气勘探开发一般要经历资源勘查、有利 区甜点区优选、勘探-开发先导性试验、开发部署 及规模化开发等不同阶段。 不同的勘探开发阶段,掌 握资料的翔实程度不同,采用的方法存在一定的差 异。 从煤层气地质因素方面来讲,煤层气能否产出以 及产出量的多少是由煤层气资源地质条件、煤层气产 出动力地质条件和煤储层可改造性地质条件等共同 决定的。 煤层气地质资源条件是物质基础,煤层气产 出动力地质条件是能量保障,储层可改造性地质条件 是内外纽带。 本节系统分析各项地质储层参数对开 发效果的影响,建立评价参数体系,确定开发地质单 元的研究内容。 1． 1 评价参数体系 1． 1． 1 煤储层产气地质资源评价参数的选择 煤层气井是否具有产气潜力是由煤层气资源特 征、储层特性和地质条件等共同决定的。 丰富的煤层 气资源量是实现煤层气高效开采的前提。 煤层气资 源量是由煤层厚度和含气量这两个参数决定的。 煤 层厚度决定了含气体积,煤层含气量影响了储层孔隙 内气体分布浓度。 明确区块内煤层的含气量和厚度 3652 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2020 年第 45 卷 分布情况是进行高产评价的重要资源基础。 煤储层特性影响了煤层气产出难易程度。 煤层 渗透率的大小影响着煤基质中解吸出的 CH4气体和 煤层中赋存的水运移的难易,较高的渗透率为煤层气 高产提供高速运移通道保障。 同时,储层压力的大小 一定程度上决定了排水降压的幅度,是影响压力传播 距离的重要影响因素之一,而临储比则很好的反映了 煤层气解吸难度及解吸量。 煤体结构是构造作用的 产物,是影响煤层可改造性的重要参数。 构造水文地质条件主要影响煤层气的生成与富 集、能量系统及地层供液能力大小等,主要参数包括 围岩条件、水文地质条件、断层性质和发育规模,以及 煤层底板构造曲率等。 围岩条件对煤层的含气性、地 层供液大小等均有影响。 水文地质条件一方面控制 着煤层气的运移富集,另一方面影响着煤层气开采时 的排水降压速度和降压漏斗的形成。 构造地质对煤 层气富集高产、煤体结构的分布、构造曲率的大小、地 应力场大小和方向等方面都会产生直接影响。 1． 1． 2 气体产出动力地质条件评价参数的选择 良好的煤层气产出动力地质条件是煤层气从储 层运移到井筒产出的能量保障,主要参数有储层含气 饱和度、临储比、地下水供液能力、储层压力及压力梯 度等。 其中,含气饱和度、临储比决定了煤层气储层 的能量大小。 煤层中含气量一定时,含气饱和度越 大,可以解吸产出的煤层气越多;临储比越低,气体产 出所需降低的储层压力就越大,排采工作量及难度就 越大。 压力梯度是水、气产出的主要动力,储层压力 梯度越大,水、气运移越容易。 1． 1． 3 煤储层可改性地质条件评价参数的选择 影响煤储层可改造性的因素除了地质因素外,还 有工艺技术及压裂辅助材料等因素。 从地质角度来 讲,影响储层可改造性的主要参数有煤体结构、主应 力差、煤的脆性指数等[12]。 煤体结构差异决定了裂 缝能否形成及改造裂缝延伸的长度等,原生-碎裂结 构煤发育区,压裂裂缝容易扩展并延伸;而糜棱煤中 很难形成有效裂缝。 主应力差越大,压裂裂缝定向性 越强。 煤的脆性指数越大,越有利于裂缝的扩展延 伸。 这些参数对压裂液的选择及工艺选型具有重要 影响,并影响着产气效果。 1． 2 主要研究内容 在一个煤层气区块内,基于不同段块地质单元 煤层气资源地质条件、产出动力条件及储层可改造性 的非均质性划分开发地质单元,工作的基础是进行储 层精细描述和产气地质潜力评价,在此基础上耦合产 出动力条件和储层可改造性,划分开发地质单元。 因 此,开发地质单元的主要研究内容如图1 所示。 图 1开发地质单元的主要研究内容 Fig． 1 Main research contents of development geological units 2 开发地质单元划分流程 煤层气开发地质单元的划分是建立在由点到面 获取各项煤层气地质参数的基础上的,而由点到面获 取的各项地质参数最终成果表达是等值线图。 因此, 我们可以将煤层气开发地质单元划分流程分为 2 部 分一是由点到面获取各项地质参数实现煤储层精细 描述;二是通过对各项地质参数综合分析,建立一种 评价和划分方法,实现区块内开发地质单元的划分。 2． 1 煤储层精细描述方法 煤储层精细描述的目的是为了获取各项煤层气 地质参数,其中包括点上参数和面上参数。 2． 1． 1 点钻井参数的获取 所谓点参数是指利用各类钻井的地质资料,精细 解释、计算钻井揭露的主要煤层的各项地质参数。 按 照现行的煤层气勘探规范,某一煤层气勘探区块内都 有一定数量的参数井、探井和生产试验井。 参数井中 包含有煤层段取心、现场观察描述,样品煤岩组分、工 业分析、含气量、渗透率、等温吸附等分析测试数据。 探井和生产试验井中有测井、录井、试井、压裂和部分 排采等资料。 而进入开发阶段的地区,大量开发井都 有测井、压裂和排采资料,这就为求取和计算各项煤 4652 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 第 7 期倪小明等煤层气开发地质单元划分与应用实践 层气地质参数奠定了基础。 鉴于参数井和实测数据少,探井和生产试验井较 多,以及所有钻井普遍具有测井资料的特点,要以测 井资料解释为主,结合钻井、录井、试井、压裂和样品 实测等资料和数据,建立相关模型,对各种参数进行 求取。 通过查阅相关文献,对煤储层的各项参数获取的 一般方法及优缺点进行总结,见表 1。 表 1 主要储层参数获取方法对比 Table 1 Comparison of acquisition s of main reservoir parameters 煤储层参数获取一般方法关键求解方法优点缺点推荐方法 含气量 等温吸附模型[13] 基于等温吸附实验储层压力 进行求解 参数获取可靠、可精 细化研究 对游离气和溶解气难以预 测,仅预测吸附气 测井参数模型[14] 根据测井响应参数与实测值拟 合预测 充分利用测井的多参 数综合分析 实测数据代表性对预测模型 及结果影响大 实测法逸散气解吸气残余气组成方法可靠 样品点一般较少;逸散气量 估算有时误差较大 实测 等 温 吸附为首选; 开发程度较 高时,实测 测井备选 煤体结构 测井判识法[15] 根据测井响应关键参数与取心 观测进行拟合 充分利用测井资料进 行综合分析 若钻井分布不均,制约精细 化研究 观测法钻井取心观测方法可靠样品点少 测井 实 际 观测 地 质 分析相结合 渗透率 F-S 法 实测值与深、浅侧向电阻率建 立关系 充分利用测井资料进 行综合分析 各地区比例因子、泥浆滤液 电导率等值选取准确性对结 果影响较大 测井GSI 法 以地质强度因子GSI为纽带, 建立煤体结构-GSI-渗透率关 系 能定量表征煤体结构 与渗透率关系 GSI 与渗透率关系的准确性 对结果影响较大 实测法 基于达西定律钻煤柱实测或现 场试井实测 方法较可靠 测试样品离散性大,样品点 少 构造曲率法 根据受力变形对弯曲程度进行 求解 地质条件简单地区相 对较适用 构造曲率值与渗透率关系对 结果影响较大 测井GSI 实 测相结合 储层压力 试井实测法 根据达西定律,获取注水后压 力变化、流量等数据进行反算 方法可靠经费花费较多,数据点少 排采实测法基于连通器原理方法可靠需要有煤层气生产数据 埋藏史正演法气体状态方程结合埋藏史 能对“点” 储层压力 进行预测 地质历史时期埋藏史模拟准 确与否对结果影响较大 实测与埋深拟合法根据实测压力与埋深进行拟合 地质条件简单地区较 适用 地质构造复杂时预测结果往 往不准确 开发程度高 时用生产数 据,开发程度 低时埋藏史 正演与实测 结合 地下水 头高度 储层压力与底板 标高结合法 液柱压力原理方法可靠 储层压力数值的准确性对结 果影响大 地应力 数值模拟法 应用数值模拟软件设置边界条 件进行模拟 能对空间展布特征进 行模拟研究 地质构造复杂时模拟结果仅 具有参考意义 水力压裂计算 法[16-17] 根据水力压裂过程的停泵压 力、破裂压力等参数求解 能充分利用压裂资料 进行预测 压裂曲线异常时影响计算结 果 测井模型法 根据泊松比、构造应力系数等 参数来求取 能充分利用测井资料 进行预测 构造应力系数取值对计算结 果影响较大 实测法应用测试仪进行测试方法可靠数据点少 有压裂资料 时采用水力 压裂法;数据 点少时多种 方法结合 煤的力 学参数 测井模型法 基于岩体力学,应用纵波时差、 横波时差等参数求解 能充分利用测井曲线 进行综合分析 注意静、动态参数的校正 实测法实验室测试方法可靠数据点少 实测与测井 求解相结合 5652 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 煤 炭 学 报 2020 年第 45 卷 2． 1． 2 面上各参数获取 一定区域内获取煤层气各项地质参数的空间分 布和变化,并制作各参数量化的等值线图,是实现区 域内开发地质单元划分的必要条件。 数据点的数量 以及插值方法的选择对绘制出的等值线图精度具有 重要影响。 常见的插值方法有最邻近插值法、三角网 插值法、距离反比插值法、克里金插值法、样条函数插 值法等[18]。 各种插值法的特点对比见表 2。 表 2 常见的插值方法的特点对比 Table 2 Comparison of common interpolation s 插值方法基本原理优点缺点推荐方法 最邻近插值法 根据周围 3 个点数据推算插值点 数据 算法简单、数据分布均匀 时插值效果好 数据点少或不均匀时插值效果 不太好 三角网插值法 通过三角形构建网格,节点定义 为已知点进行插值 插值效果相对稳定前期数据处理工作量较大 距离反比插值法 根据待插值点与已知点距离为权 重进行插值 距离较近处插值效果较好缺值地区插值效果较差 克里金插值法 根据数据点分布确定合适范围 后,确定函数进行插值 点与点运用相对合理,较 好的消除数据分布不均带 来的误差 人为经验很重要,缺值区插值 效果不太好 样条函数插值法 分段函数求导得出最小值进行插 值 生成的数据较稳定对已知点数据可能有所改变 克里金方法与人为 经验相结合 获取一定区域内钻井点数据基础上,建议采 用克里金插值方法结合人为经验,绘制各地质参数量 化等值线图。 2． 2 煤层气开发地质单元划分方法 2． 2． 1 已进入煤层气规模化开发阶段的地区 已进入规模化开发阶段的区块内钻井多且分布 较广泛,除了参数井、探井和试验开发井外,还有许多 开发井,资料积累丰富。 在对煤层气地质各项参数精 细描述和等值线图制作的基础上,通过对煤层气井排 采数据与各项地质参数之间的相关性统计分析,根据 煤层气井的产气量,按照高产井I 类、中产井II 类和低产井III 类分别确定各地质参数的边界阈 值,在此基础上根据开发动力地质条件和煤储层可改 造性的参数,采用多参数叠加法实现开发地质单元的 划分如沁水盆地潘庄、樊庄、郑庄、柿庄南等区块。 2． 2． 2 未进入煤层气规模化开发阶段的地区 未进入规模化开发阶段的煤层气区块内仅有少 量的参数井、探井和试验开发井,钻井在区块内少且 多集中分布。 排采井的数据相对较少,或者排采时间 较短,未进入稳定产气阶段,无法采用高产井、中产 井、低产井的分类方法确定各地质参数的边界阈值。 这种情况下,可以把各地质参数归类为基本地质条 件、煤层气资源条件、煤储层地质条件、开发动力地质 条件和煤储层可改造性地质条件五大类,采用层次分 析模糊评价法、灰色关联法、聚类分析法、加权平均 法、神经网络法、粗糙概率法等方法分析研究,按照 好-中-差,或者 I-II-III 类进行划分并确定不同类型 在空间上的分布如沁水盆地南部的安泽区块、鄂尔 多斯东缘的临兴神木等区块。 2． 2． 3 开发地质单元划分结果优化 根据实际生产数据结合产能数值模拟,对不同煤 层气开发地质单元划分结果进行合理性评价,进而修 正参数阈值,优化地质单元划分结果。 开发地质单元划分方法如图 2 所示。 3 应用实践 3． 1 研究区地质概况 本次以鄂尔多斯盆地东北缘临兴区块北部的康 宁气区 89 号煤层为例进行开发地质单元划分。 目 前该区仅进行了几口煤层气井的排采,尚未进入煤层 气规模化开发。 本次以测井资料解释分析为主,结合 地质、钻井、录井、压裂、试采、实验室测试等资料,精 细描述研究区 89 号煤储层地质参数,划分开发地 质单元。 研究区主要以褶皱构造为主[19],研究区位 置及 89 号煤层顶部海拔标高等值线如图 3 所示。 3． 2 煤储层精细描述 3． 2． 1 煤层埋深及封闭性特征 1煤层埋深。 根据钻井、测井资料得出钻井点处煤层埋深,采 用克里金插值法,得出埋深等值线,如图 4 所示。 由 图 4 可看出, 研究区 8 9 号煤层埋深较深, 达 到 1 700 2 000 m。 6652 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 第 7 期倪小明等煤层气开发地质单元划分与应用实践 图 2 开发地质单元划分方法 Fig． 2 Classification of development geological units 图 3 研究区区域位置及 89 号煤层顶板标高等值线 Fig． 3 Location of the study area,and the elevation of the top of No． 89 coal seams 图 4 89 号煤层埋深等值线 Fig． 4 Depth contour of No． 89 coal reservoir 2围岩封闭性。 煤储层盖层的封闭能力强弱主要取决于盖层顶 底板的岩性、厚度及其距离煤层的远近等参数。 本次 引入综合渗透指数来反映煤储层盖层的封闭性。 综 合渗透指数计算公式为 Q ∑ n i 1 hiqi/ ni1 式中,Q 为煤储层盖层综合渗透指数;hi为统计层段 内岩层单层厚度,m;qi为统计层段内岩层渗透性调 整系数;ni为岩层中点距煤层中点的距离,m。 以临兴地区细砂岩为基准,定义其渗透性调整系 数 q1,其他岩层的渗透率与细砂岩渗透率比值即为 其对应岩性的调整系数。 根据测井资料及实测渗透 率,建立渗透率与孔隙度之间的关系,即 k 84 105φ3 1 - φ2 2 式中,k 为某一岩性的渗透率,10-15m2;φ 为某一岩性 的孔隙度,。 通过统计顶、底板 50 m 范围内的岩性、厚度,并 对其渗透率进行计算,最终得出 89 号煤层顶、底板 7652 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 煤 炭 学 报 2020 年第 45 卷 综合渗透指数,如图 5 所示。 由图 5 可看出,研究区 89 号煤层顶板在西北部和紫金山隆起附近封闭性 较差,底板封闭性较好。 图 5 89 号煤层顶、底板综合渗透指数等值线 Fig． 5 Comprehensive permeability index contour of top and roof about No． 89 coal seam 3构造曲率。 构造曲率反映了煤层受多期构造作用后的整体 弯曲变形程度。 根据文献[20-21]的构造曲率计算 方法,结合底板标高数据,得出 89 号煤层构造曲 率,单位为 10 -6 m -1 ,如图 6 所示。 由图 6 可看出,构 造曲率存在多个圈闭区。 图 6 89 号煤层构造曲率 Fig． 6 Tectonic curvature contour of No． 89 coal reservoir 3． 2． 2 煤层气资源条件参数分布特征 1煤层厚度。 根据钻井、测井,得到了 89 号煤层厚度的空间 分布特征图 7。 89 号煤层的厚度变化较大,紫金 山隆起附近煤层厚度相对较薄,东部煤层较厚。 图 7 89 号煤层厚度等值线 Fig． 7 Thickness contour of No． 89 coal reservoir 2含气量。 因该区 89 号煤层埋藏深,需要考虑温度对煤 吸附能力的影响。 根据文献[22],实验室进行不同 温度、不同镜质组反射率下的等温吸附实验,建立了 含气量数学模型,即 Vs [23． 12Ro,max 21． 445exp - 0． 002 3T - 0． 145T]P P [ - 2． 18Ro,max 3． 716exp0． 021T 0． 138T] 3 式中,Vs为煤层实际含气量,m3/ t;Ro,max为镜质体最 大反射率,;T 为煤层井温,℃; P 为储层压力, MPa;S 为含气饱和度。 根据试井测试的储层压力与埋深相关关系图 8,结合煤层埋深数据,可得出 89 号煤层储层压力 分布。 根据研究区 30 余口井的井温测试资料,可得出 89 号煤层温度等值线,如图 9 所示。 根据 10 余口 的镜质组反射率测试结果结合数值模拟,得出镜质组 反射率等值线,如图 10 所示。 由实测含气量、兰氏体积、兰氏压力、储层压力可 计算出对应点的含气饱和度。 含气饱和度与井温、埋 深对数关系如图 11 所示。 含气饱和度与井温、埋深对数进行拟合,得 S - 0． 006T - 0． 895ln H 7． 6 R 0． 6164 式中,H 为煤层埋深,m。 8652 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 第 7 期倪小明等煤层气开发地质单元划分与应用实践 图 8 储层压力与埋深的相关性 Fig． 8 Relationships between reservoir pressure and burial depth 图 9 89 号煤层温度等值线 Fig． 9 Temperature contour of No． 89 coal reservoir 图 10 89 号镜质组反射率等值线 Fig． 10 Vitrinite reflectance contour of No． 89 coal reservoir 计算得出含气量分布,如图 12 所示。 由图 12 可 看出研究区含气量中北部以及受紫金山岩体影响的 区域含气量一般为 12． 5 18． 0 m3/ t。 3． 2． 3 煤层气资源地质条件参数分布特征 1煤体结构。 此次研究在煤体结构 GSI 表征的基础上,通 过 GSI 表征值与测井参数的相关性分析,建立煤体结 构 GSI 表征值的测井解释模型,从而实现煤体结构的 定量表达[23]。 根据取心,结合煤体结构的 GSI 的表 征方法,建立研究区煤体结构的 GSI 值与煤体结构对 应关系,见表 3。 图 11 井温和埋深与含气饱和度关系 Fig． 11 Relationships between temperature,depth and gas saturation 图 12 89 号煤含气量等值线 Fig． 12 Gas content contour of No． 89 coal reservoir 表 3 研究区 GSI 值与煤体结构对应关系 Table 3 Correspondence between GSI value and coal structure in the study area GSI 值传统的煤体结构 70 100原生结构煤 60 70原生-碎裂结构煤 50 60碎裂煤 40 50碎裂-碎粒煤 20 40碎粒煤 0 20糜棱煤 通过声波时差 DT、自然伽马 GR、密度 DEN、补 偿中子响应 CNCF,建立煤体结构表征值与多种测井 9652 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 煤 炭 学 报 2020 年第 45 卷 参数的相关性,即 GSI aDT24 bGR cDEN dCNCF e 5 其中,DT24为声波时差,s/ m;GR 为自然伽马,API; DEN 为煤的密度,g/ cm3;CNCF 为补偿中子,pu。 拟 合得出各系数分别为 a - 0． 388, b 0． 157, c -1． 202,d -0． 317,e90,相关系数 R20． 89。 对单井进行煤体结构纵向解释,进而揭示了单井 煤体结构 GSI 均值分布规律图 13。 8 9 号煤 层 GSI 值为 35 65,大部分集中在 40 50,主要以碎 裂-碎粒煤为主,平均为 45。 图 13 89 号煤储层 GSI 等值线 Fig． 13 GSI contour of the No． 89 coal reservoir 2渗透率。 本次根据阵列声波测井计算渗透率,公式为 K a′ Rs - R m Rs - R q 6 式中,K 为煤储层渗透率,10-15m2;a′为根据实测渗 透率而定的常数;Rs为深探测深度电阻率,Ωm;Rm 为中探测深度电阻率,Ωm;Rq为浅探测深度电阻 率,Ωm。 统计发现井径越大,初始阵列感应电阻率越小, 随着探测深度的增加,井径对阵列感应电阻率的影响 越小。 因此,选择探测深度较大的 M2R3,M2R6,M2R9 和 M2R6,M2R9,M2R12两组数据做相对渗透率计算, 两组数据的均值作为最终相对渗透率。 然后根据计 算的相对渗透率,结合式6求得渗透率。 渗透率等 值线如图 14 所示。 由图 14 可看出,煤储层非均质性 较强,东北部和东南部存在渗透率高值区,高值区与 低值区相间分布。 3储层压力。 根据图 8 煤层埋深与压力关系,结合煤层埋深数 据,得出储层压力分布,如图 15 所示。 由图 15 可看 出,储