测井方法在煤层气勘查中的应用
第１９卷３期２００７年６月
文章编号：１００４－９１７７（２００７）０３－００６３－０２
中国煤田地质
ＣＯＡＬＧＥＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ
Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２００７
测井方法在煤层气勘查中的应用
杜翔
（中国煤炭地质总局第一勘探局一二九勘探队，河北邯郸０５６００４）
摘
要：根据测井原理，利用煤层气测井中各种参数可以确定和评价煤层气及其储层的相关参数，如储存煤层深度、
厚度、工业分析、含气量、渗透率、岩石力学性质、储层温度等。对煤层气钻井的固井质量也可以利用声幅测井、声波变密度测井、自然伽马测井、磁定位测井做出可靠的解释。山西某煤层气勘探区测井资料与试井、化验等资料表明，测井数据与化验、试井、排采等数据非常接近，可见利用测井数据成果可为煤层气的勘探与开发提供可靠的理论依据。
关键词：煤层气勘查；煤层气测井；固井；储层参数中图分类号：Ｐ６３１．８
文献标识码：Ａ
煤层作为煤层甲烷的储层，储层评价主要需要以下参数：煤层的深度、厚度及其结构、工业分析、含气量、渗透率、岩石力学性质、储层温度等。而作为煤层气开发阶段的重要一环———固井，其质量好坏，又直接关系到钻井是否可以正常采排抽气。而煤层气测井的任务，就是用测井资料来计算这些储层参数及检测固井质量。煤层的判别和其深度、厚度及其结构的确定，主要是用密度、自然伽马和视电阻率等测井参数，辅以声波、自然电位、井径等参数。利用补偿密度曲线及补偿声波测井所测的时差曲线可以直接计算出岩石的力学性质，而储层温度则可以直接用井温仪测量。
参数；Φ灰分、水分对中子测井ΦΦｃ、ａ、ｗ分别为纯煤、的响应参数；Ｖｃ、灰分、水分的相Ｖａ、Ｖｗ分别为纯煤、对体积。
然后将体积含量换算为重量含量：
・・ρρａｗ
，。Ｑａ＝ＶａＱｗ＝Ｖｗ
由于固定碳Ｑｇ与灰分Ｑａ线性相关：
・Ｑｇ＝ｍＱａ＋ｎ，则用测井求得的灰分，利用上式可求出固定碳。挥发分Ｑｖ由计算的纯煤减去固定碳求得：
・ρｃ
，Ｑｃ＝ＶｃＱｖ＝Ｑｃ－Ｑｖ。
２含气量估算
估算煤层含气量：煤层中甲烷气体是吸附在煤
１煤层工业分析
煤层的工业分析是指分析煤层的水分、灰分、挥
基质的微孔隙的内表面上，并只有有机质才吸附气体，而矿物质和水是不吸附气体的。在一小勘探区的同一煤层上，由于储层压力和温度等影响因素是近似相等的，若忽略煤层含气饱和度的影响，则煤层含气量与非煤物质含量（灰分加水分）呈线性关系，也就是说，用测井资料求得的煤层灰分含量与实验室测得的煤层含气量建立线性相关关系，就可连续地估算煤层含气量。同时，应用ＢＰ神经网络在一定条件下也能直接估算煤层含气量。
・ｙ＝ａｘ＋ｂ。
发分和固定碳四个项目。用至少２种测井参数（如密度和中子），利用体积模型就可以求出包括这四个项目的工业分析。
煤层体积模型：把煤层体积分成纯煤（包括固定碳和挥发分）、灰分（包括泥质和其它矿物）、水分（孔隙中充满的水）三部分，作为对测井响应的贡献之和。
・・・ρ＝Ｖｃρρρｃ＋Ｖａａ＋Ｖｗｗ，
・・・ΦΦΦΦＮ＝Ｖｃｃ＋Ｖａａ＋Ｖｗｗ，１＝Ｖｃ＋Ｖａ＋Ｖｗ。
式中：ρ、中子测井的响应值；ΦＮ分别为煤层对密度、灰分、水分对密度测井的响应ρρρｃ、ａ、ｗ分别为纯煤、
作者简介：杜翔（１９６７—），男，河南淮阳人，物探工程师，１９９１年起从
事煤田测井工作至今。
收稿日期：２００６－１０－２１责任编辑：孙常长
３渗透率
利用双侧向电阻率测井可以计算出煤层的渗透
率。由于双侧向电阻率测井中深、浅侧向的聚焦系统不同，其电流线的形状（即电流的路径）不同，因此在高组煤层中，充满钻井液的导电的垂直裂隙对其测量值的影响是不同的：深侧向的测量值大于浅侧向的测量值。
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中国煤田地质
由于煤层中的内生裂隙垂直于煤层的层理面，
第１９卷
表１山西某煤层气勘探区测井资料与试井、化验等资料对比表
ｌｉｓｔｏｆａＳｈａｎｘｉＣＢＭｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｒｅａ
因此垂直钻井、近于水平的煤层中的裂隙是属“垂直Ｔａｂｌｅ１Ｗｅｌｌｌｏｇｇｉｎｇ，ｗｅｌｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｌａｂｏｒａｔｏｒｙｔｅｓｔｉｎｇｄａｔａｃｈｅｃｋｉｎｇ裂隙”的（相对于井眼为高角度），故可用计算垂直裂隙开度的公式来计算，即：
・含气量／ｍ３・ｃｍ－３灰分／％ｔ－１渗透率／μｍ煤层密度／ｇ
孔号
号测井化验测井化验测井试井排采测井试井
ε＝Ｒｍ（１０００－１０００）×１０４
ＳＬ
式中：ε———裂隙开度（μｍ）；
——钻井液电阻率（ΩＲｍ—ｍ）；
——深侧向电阻率（ΩＲＬ—ｍ）；——浅侧向电阻率（ΩＲＳ—ｍ）。
用上述公式计算的煤层的裂隙开度是钻井液侵入裂隙的宏观效果，可以认为是多条开启裂隙的组合开度。因此开度越大，则煤层的渗透率越大。
２７８１０１１１４１５１６１７
３＃３３３３３３３３
＃
１．４５１．４２１０．３９．９１１．２１０．３１１．４５５２８．７７．９
１０．５８．８
９．３８．０
５００４３０
５７０５３７５１７４５８６２２５６４５９０５４９６２９５７３５２８５０５５４８４９８５９５５４５５７１５８３
１５＃１．４６１．４４１３．９１４．０１０．２１０．４１０．０５２５
１．４４１．４０１１．２１１．５１５＃１．４５１．４５１２．１１２．８
＃
１．４２１．４０１０．８１０．４１７．９１５．２１８．２６４６１．４２１．４２１１．５１０．９１４．５１２．２１４．９５７８１．４７１．４６１４．１１４．４１２．９１２．２１２．５５５８１．４４１．４５１０．５１０．６１５．２１６．０１５．５６１５１．４６１．５０１３．３１３．７１３．１１４．５１３．１５５８１．４２１．４１１０．１１．４４１．４３
９．８
９．８
１１．７１０．９１１．１５４０９．６
１０．１１０．０５１７
１．４４１．４５１３．０１３．３
１５＃１．５５１．４６１３．５１４．１１６．３１４．２１５．７５８０
＃＃
１５１５１５１５１５１５
＃＃
＃＃
４固井质量检查测井
由于固井质量的好坏直接关系到煤层气的采排
＃＃
１０．０１２．７１２．６１２．４５５５
１．３５１．４８１３．５１３．１１２．１１０．２１１．６５３６１．４３１．４２１０．８１０．３１４．９１５．６１４．５５８３１．４５１．４９１４．０１３．５１１．３１１．５１１．５５３２１．４４１．４５１０．４
９．９
１５．３１３．２１５．０６１１
１．４５１．４８１３．７１４．２１３．７１３．９１３．７５７６
＃＃
抽气，因此固井质量测井就显得尤其重要。
固井质量测井包括声幅测井、声波变密度测井、自然伽玛测井、磁定位测井等，故简称为“声放磁”测井。
利用补偿声波仪可以直接测量声幅及声波变密度。分析声幅和声波变密度可以判断出水泥环两个界面的胶结情况，从而评价固井质量的好坏；而自然伽玛测井则用于深度校深，磁定位测井则确定套管接箍的位置，以确定煤层段内有无套管接箍，为射孔和压裂提供可靠的深度数据。
＃＃
所获得的资料成果，对于煤层气的勘探与开发有着积极的指导作用。因此，煤层气测井也必将成为在煤层气这种新能源开发中不可或缺的一部分。参考文献：
［１］黄作华．煤田测井方法与数字处理［Ｍ］．北京：煤炭工业出版社．１９８２．
［２］中煤第一勘探局．煤层气测井解释方法研究［Ｒ］．邯郸：中煤第一勘探局，１９９８．
５测井实例
表１为山西某煤层气勘探区测井资料与试井、
［３］高绪晨，张春才，段铁梁．煤层气测井资料解释初探［Ｊ］．中国煤田地质，２００３，１５（４）．
［４］梁亚林．用测井资料预测煤层瓦斯含量［Ｊ］．中国煤田地质，２００１，１３（３）．
化验等资料，由此表可见，煤层气测井为煤层气的勘探与开发提供了可靠的理论依据，利用煤层气测井
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＷｅｌｌＬｏｇｇｉｎｇｉｎＣＢＭＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ
ＤｕＸｉａｎｇ
（Ｎｏ．１２９ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＴｅａｍ，ＣＮＡＣＧ，Ｈａｎｄａｎ，Ｈｅｂｅｉ０５６００４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙｔｈｅｕｓｅｏｆＣＢＭｗｅｌｌｌｏｇｇｉｎｇｃａｎｄｅｆｉｎｅａｎｄａｐｐｒａｉｓｅｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅａｎｄｉｔｓｒｅｓｅｒｖｏｉｒｒｅｌａｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈａｓｃｏａｌｓｅａｍｄｅｐｔｈ，ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｐｒｏｘｉｍａｔｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｒｅｓｕｌｔ，ｍｅｔｈａｎｅｃｏｎｔｅｎｔ，ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；ｒｏｃｋｍｅｃｈａｎｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｔｃ．ＲｅｌｉａｂｌｅｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｏｆＣＢＭｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｃａｎｇｅｔｏｕｔｔｈｒｏｕｇｈａｃｏｕｓｔｉｃａｍｐｌｉｔｕｄｅｌｏｇｇｉｎｇ，ａｃｏｕｓｔｉｃｖａｒｉａｂｌｅｄｅｎｓｉｔｙｌｏｇｇｉｎｇ，ｇａｍｍａ－ｒａｙｌｏｇｇｉｎｇａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｌｏｇｇｉｎｇ．Ｗｅｌｌｌｏｇｇｉｎｇ，ｗｅｌｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｌａｂｏｒａｔｏｒｙｔｅｓｔｉｎｇｄａｔａｏｆａＳｈａｎｘｉｃｏａｌｍｉｎｅｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｙａｒｅｖｅｒｙａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｔｏｍｅｔｈａｎｅｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｍｉｎｉｎｇｄａｔａ．ＩｔｉｓｔｈｕｓｃｌｅａｒｔｈａｔｗｅｌｌｌｏｇｇｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｃｏｕｌｄｂｅｒｅｌｉａｂｌｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒＣＢＭｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＢＭｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；ＣＢＭｗｅｌｌｌｏｇｇｉｎｇ；ｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔｉｎｇ；ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｐａｒａｍｅｔｅｒ