8煤储层的地球物理特征ppt课件

1、第八章第八章 煤储层的地球物理特征煤储层的地球物理特征第一节第一节 煤层气测井方法煤层气测井方法 第二节第二节 测井响应解释煤层气含量测井响应解释煤层气含量 第三节第三节 测井响应评价煤体结构测井响应评价煤体结构 第四节第四节 煤储层渗透率预测煤储层渗透率预测 第一节第一节 煤层气测井方法煤层气测井方法一、测井属性一、测井属性表 8-1 煤在各种测井方法中的响应（Scholes，1993） 测井方法 煤层的响应 电阻率测井 纯煤的电阻率一般较高 煤中粘土(灰成分*)常常引起电阻率读数低，因为与粘土经常伴生的结合水增加了导 电性 自然伽玛测井 纯煤的自然伽玛值很低 粘土矿物的存在引起较高的读数，

2、因为粘土矿物吸附天然放射性元素 其它灰成分，如细砂，通常对煤的自然伽玛读数无影响 密度测井(伽玛伽玛测井) 由于煤基质密度低，所以密度测井显示低密度值(高的视孔隙度) 灰成分，如细粒石英，能引起密度值增高 与密度测井相关联的光电效应(Pe)曲线，在纯煤中为 0.17%-0.20%，灰成分会使其极度增高(灰成分矿物的光电效应至少是煤的 10 倍) 煤传导电流的能力，通常以电阻率表示。煤传导电流的能力，通常以电阻率表示。 褐煤：电阻率褐煤：电阻率1010100m100m，导电性好，属离子导电，导电性好，属离子导电 低中煤级烟煤：电阻率低中煤级烟煤：电阻率4000-5000m4000-5000m，为

3、不良导体，为不良导体 高煤级烟煤：电阻率为高煤级烟煤：电阻率为1000100010m10m 无烟煤：电阻率为无烟煤：电阻率为10100.0001m0.0001m，导电性好，属，导电性好，属电电 子导电。子导电。 影响因素：煤级、水、矿物质、煤岩成分、层理方向、影响因素：煤级、水、矿物质、煤岩成分、层理方向、 风氧化程度风氧化程度 声波测井 在煤中显示高孔隙度(高传播时间) 粘土矿物对煤的这些测井值无大影响，因为纯粘土与煤的孔隙度范围相同 其它灰成分，如细粒石英，可能降低煤的视孔隙度 中子测井 在煤中常常显示高的视孔隙度，因为它常把煤中氢作为孔隙度的指示而显示 粘土矿物对煤的视孔隙度无大影响，因

4、为粘土与煤的视孔隙度范围相同 其它灰成分，如细粒石英，可能降低煤的视孔隙度 自然伽玛 在纯煤中显示低值 能谱测井 根据粘土中钾、钍、铀的贡献，粘土会增加仪器读数 其它灰成分，如细粒的砂，一般对应于低计数率 中子伽玛 对煤的元素组成以高精度响应，通常足以识别煤中的碳和氢 能谱测井 灰成分（包括粘土矿物）具有指示更多元素的效应，增加的典型元素有硅、钙、铁、铝和钾 注：*灰成分指煤中能形成灰分的矿物成分 二、地震属性二、地震属性地震反演煤体结构图地震反演煤体结构图地震属性分析技术地震属性分析技术 地震属性包括振幅、相位、速度、时间、地震属性包括振幅、相位、速度、时间、AVOAVO、波阻抗、衰减系数和

5、频率等、波阻抗、衰减系数和频率等. .测井地震多属性定量分析识别煤层宏观结构13-1煤层煤层A异异常常区区C异异常常区区B异异常常区区A异异常常区区C异异常常区区B异异常常区区AVOAVO技术是利用技术是利用CDPCDP道集上地震反射波振幅随炮检距的道集上地震反射波振幅随炮检距的变化特征预测目的层段岩性和所含流体性质的技术变化特征预测目的层段岩性和所含流体性质的技术 AVO AVO技术探测煤层吸附气技术探测煤层吸附气潘三矿东四下山采区潘三矿东四下山采区13煤层气含量平面分布图煤层气含量平面分布图 7800078500790007950080000300003050031000315003200

6、0 0.9 to 1.1 1.9 to 2.1 2.9 to 3.1 3.9 to 4.1 4.9 to 5.1 5.9 to 6.1 6.9 to 7.1 地震波形分类预测煤层裂隙地震波形分类预测煤层裂隙13-1煤层11-2煤层8煤层一、理论基础一、理论基础 煤层含气量随镜质组、惰质组含量及煤煤层含气量随镜质组、惰质组含量及煤厚的增加而增加，随煤体结构破碎程度的加大厚的增加而增加，随煤体结构破碎程度的加大而增大，随变质程度和埋深的加深而增加。煤而增大，随变质程度和埋深的加深而增加。煤岩组成直接影响到煤层视电阻率的高低，岩组成直接影响到煤层视电阻率的高低，煤层体积密度、力学性质与煤体结构相关，

7、可煤层体积密度、力学性质与煤体结构相关，可直接从密度伽玛伽玛和声波时差测井曲线直接从密度伽玛伽玛和声波时差测井曲线上得到反映上得到反映 。 在成煤物质、沉积环境、煤变质程度、在成煤物质、沉积环境、煤变质程度、水分和矿物杂质含量相似的煤层中，煤体结构水分和矿物杂质含量相似的煤层中，煤体结构愈破碎，煤层体积密度、杨氏模量愈低，孔隙愈破碎，煤层体积密度、杨氏模量愈低，孔隙率愈大，甲烷含量愈高，煤层电阻率愈大，自率愈大，甲烷含量愈高，煤层电阻率愈大，自然伽玛减弱，而声波时差则相应增大。然伽玛减弱，而声波时差则相应增大。第二节第二节 测井响应解释煤层气含量测井响应解释煤层气含量 物质名称物理性质电阻率m

8、密度g/cm3声波时差m/s自然伽玛API有机质褐煤的纯煤4040001.101.25 400560 0烟煤的纯煤10050001.251.35无烟煤的纯煤0.0011001.351.50无机质粘土矿物 n103 2.002.60 180250高岭石：7.85蒙脱石：4.45伊利石：86.68绿泥石：94.86黄铁矿10-810-45.05901000水份10-8 n1021.001.22620655纯水为0甲烷气体1041090.000716822600纯煤、矿物质、水分和甲烷的物理性质纯煤、矿物质、水分和甲烷的物理性质APIAPI4d/1d/2d2钻探测井h/hd/dd1hhdddd)(2

9、2二、数据预处理二、数据预处理 1、深度校正、深度校正2、 煤层含气量基准换算煤层含气量基准换算 100)(100)()(44arardafarAMCHCH100100)()(44ardarMCHCHadaradarMMCHCH100100)()(44CH4煤层含气量，煤层含气量，cm3/g；A、M煤样灰分含量（煤样灰分含量（%）和水分含量（）和水分含量（%）；）；ar、ad、d、daf分别为原位基收到基）、空气分别为原位基收到基）、空气 干燥基、干燥基和干燥无灰基。干燥基、干燥基和干燥无灰基。3、参数归一化处理、参数归一化处理 minmaxminXXXXXminmaxXXXXXbX煤层原始数

10、据煤层原始数据Xmax、Xmin测井曲线剔除风化、氧化带后测井曲线剔除风化、氧化带后 物性响应的最大值、最小值物性响应的最大值、最小值 实测煤层含气量最大值、最小值实测煤层含气量最大值、最小值 相应煤层埋深最大值、最小值；相应煤层埋深最大值、最小值；Xb标志层原始物性响应平均值；预处理后的数据。标志层原始物性响应平均值；预处理后的数据。 表表 4 数字测井与模拟测井拟合的煤层含气量回归方程数字测井与模拟测井拟合的煤层含气量回归方程 地点 测井响应类型 回归方程 采 样 总 数 自 变 量 相 关 系 数 桃园CQ-4孔数字测井 219. 1119. 0574. 4921. 1943. 1tRd

11、Q 6 4 0.9999 芦岭CQ-5孔数字测井 610. 2630. 2068. 3050. 1193. 0tRdQ 8 4 0.9664 芦岭井田模拟测井 244. 0788. 2305. 0389. 0r rrdQ 16 3 0.6477 淮北 宿南向斜模拟测井 726. 4236. 8642. 57200. 0rrRdQ 36 3 0.6240 新集CQ-2孔数字测井 605. 1390. 2685. 1528. 0tRdQ 12 3 0.9426 顾桥CQ-3孔数字测井 087. 0224. 1108. 2203. 0336. 0tRdQ 8 4 0.9667 淮南 新集井田模拟测井

12、 220. 0056. 0643. 0RdQ 14 2 0.8649 注：Q预处理后的煤层含气量， 是一个相对值， 由预处理方程反算得到煤层含气量；、R、rr 、r、t分别为预处理后的煤层理深、 （视）电阻率、密度、伽玛伽玛、自然伽玛和声波时差。 4、逐步回归分析、逐步回归分析02468100246810Measured coalbed gas contents, cm3/gPredicted coalbed gas contents,cm3/g5、质量检验、质量检验 为了评价回归方程的可靠性和精确程度，需对其进行显为了评价回归方程的可靠性和精确程度，需对其进行显著性检验著性检验和精度检验。和

13、精度检验。 6、煤层气含量、煤层气含量 预测预测 宿南向斜模拟宿南向斜模拟测井响应预测测井响应预测的煤层含气量的煤层含气量与实测煤层含与实测煤层含气量基本一致气量基本一致 第三节第三节 测井响应评价煤体结构测井响应评价煤体结构表 8-3 煤体结构特征 类型 赋存状态 和分层特点 光泽和层理 煤体破碎程度 裂隙、揉皱 发育程度 手试程度 原生结构煤 层状、似层状，与上下分层整合接触 煤岩类型界线清晰，原生条带状结构明显 呈现较大的保持棱角状的块体，块体间无相对位移 内、外生裂隙均可辨认，未见揉皱镜面 不动或成厘米级块 碎 裂 煤 层状、似层状透镜状，与上下分层呈整合接触 煤岩类型界线清晰，原生条

14、带结构断续可见 呈现棱角状块体，但块间已有相对位移 煤体被多组互相交 切 的 裂 隙 切割，未见揉皱镜面 可捻搓成厘米、毫米级或煤粉 碎 粉 煤 透镜状、 团块状，与上下分层呈构造不整合接触 光泽暗淡，原生结构遭到破坏 煤被揉搓捻碎,主要粒级在 1mm 以上 构造镜面发育 易捻搓成毫米级碎粒或煤粉 糜 棱 煤 透镜状、 团块状，与上下分层呈构造不整合接触 光泽暗淡，原生结构遭到破坏 煤被揉搓捻碎得更小，主要粒级在1mm 以下 构造、揉皱镜面发育 极易捻搓成粉末或粉尘 abcd10.0m7.5m5.0m2.5m0.01.01.71.31.81.80.51.20.40.60.71.01.00.90

15、.80.70.40.70.70.50.90.61.10.81.42.71.91.00.40.90.90.92.01.0132.82.11.4原生结构煤碎裂煤碎斑煤糜棱煤（碎粉煤）848848 1-848-28473号溜斜切眠掘进头切眠掘进头3号溜斜845-1机巷掘进头821-1上提机巷825-2切眠掘进头8112号回风石门8113号溜斜芦岭矿801溜斜煤厚(M)再生顶再生顶再生顶0.30.10.51.41.02.1碎粉煤糜棱煤一、井下观察一、井下观察 淮北桃园井田煤体结构井下观察与测井解释对照图淮北桃园井田煤体结构井下观察与测井解释对照图4.03.02.01.038103.7810煤厚原生结构

16、煤碎裂煤井下观察测井解释碎斑煤糜棱煤/m二、井下观察与测井解释对照二、井下观察与测井解释对照三、聚类分析三、聚类分析0.65相似系数11798202121315191831441252262411237162510-.6750.8666.9639.7933.2098.8488.9941-.5430.5984.9853.9551.8620.2754.9730-.9431.9954.9894.9623.9233.9992.9923.9989.9821.6926相关系数相关系数相似系数相似系数欧氏距离欧氏距离斜交距离斜交距离类平均值类平均值离差平方和增量离差平方和增量最长距离最长距离最短距离最短距离

17、重心法重心法 四、煤体结构类型检验四、煤体结构类型检验 1 1、参考井下观察和钻孔煤心、参考井下观察和钻孔煤心 2 2、将分析的层点测井曲线与同一、将分析的层点测井曲线与同一煤层的原生结构煤的测井曲线进行对比，比煤层的原生结构煤的测井曲线进行对比，比较同一种参数曲线之间的差异，以确定该点较同一种参数曲线之间的差异，以确定该点测井曲线有无变化及变化的部位和变化的明测井曲线有无变化及变化的部位和变化的明显程度是否与划分的煤体结构类型相符；显程度是否与划分的煤体结构类型相符； 3 3、将要分析的层点测井曲线与同、将要分析的层点测井曲线与同一钻孔中其它煤层的测井响应值进行对比，一钻孔中其它煤层的测井响

18、应值进行对比，分析该点测井曲线幅值和基本形态是否符合分析该点测井曲线幅值和基本形态是否符合层域之间的变化规律，对异常变化部位要分层域之间的变化规律，对异常变化部位要分析其影响因素，保证判识的淮确性；析其影响因素，保证判识的淮确性； 4 4、将要分析的层点测井曲线与邻近、将要分析的层点测井曲线与邻近钻孔中同一煤层的测井响应值进行对比，分钻孔中同一煤层的测井响应值进行对比，分析该点测井曲线幅值和基本形态是否符合区析该点测井曲线幅值和基本形态是否符合区域上的变化规律，对异常变化部位要分析其域上的变化规律，对异常变化部位要分析其影响因素，保证资料解释的一致性。影响因素，保证资料解释的一致性。 测井曲线

19、将煤体结构划分为：测井曲线将煤体结构划分为： 原生结构原生结构碎裂煤（碎裂煤（类）、类）、 碎斑煤（碎斑煤（类）类） 糜棱煤（糜棱煤（类）类）不同结构类型测井曲线特征不同结构类型测井曲线特征 曲线形态特征曲线形态特征 煤体结构类型煤体结构类型 视电阻率视电阻率 自然伽玛自然伽玛 伽玛伽玛伽玛伽玛 声波时差声波时差 原原生生结构结构碎碎裂裂结构结构（I I） 幅值高、界面陡值、幅值高、界面陡值、 峰项圆滑峰项圆滑 低幅值异常，低幅值异常， 多呈近似缓波状多呈近似缓波状 高幅值、峰顶一高幅值、峰顶一般般近似水平锯齿状近似水平锯齿状 高幅值、峰顶高幅值、峰顶 一般呈缓波状一般呈缓波状 碎碎粒粒结构结

20、构 （IIII） 与与 I I 类相比， 幅值略类相比， 幅值略有降低， 多呈微台阶状有降低， 多呈微台阶状或微波浪状或微波浪状 幅值变化不明显幅值变化不明显 与与 I I 类相比，类相比， 幅值略有增大幅值略有增大 与与 I I 类相比，类相比， 幅值略有增大幅值略有增大 糜糜棱棱结构结构（IIIIII） 幅值明显降低，上、幅值明显降低，上、下台阶状、凸形或箱下台阶状、凸形或箱形。形。 当全层都是当全层都是 IIIIII 类类时， 多数界面呈缓波状时， 多数界面呈缓波状 幅值变化不明显幅值变化不明显 大多数幅值大多数幅值 明显增大明显增大 幅值明显增大。峰幅值明显增大。峰顶多呈参差齿状或顶多

21、呈参差齿状或大的波浪起伏状大的波浪起伏状 表 6 淮南新集井田 CQ-2 煤层气井 13-1 煤层数字测井煤体结构聚类结果 埋深 电阻率 密度 自然伽玛 声波时差 聚类结果 496.73 0.093 0.091 0.487 0.709 497.61 0.223 0.243 0.592 0.499 498.53 0.572 0.076 0.412 0.467 499.37 0.907 0.068 0.157 0.453 500.21 0.805 0.106 0.232 0.432 501.12 0.977 0.091 0.067 0.387 501.93 0.953 0.090 -0.037 0

22、.376 502.77 0.512 0.038 0.262 0.688 503.71 0.084 0.76 0.207 0.667 表表 612 淮淮北北宿宿东东向向斜斜芦芦岭岭井井田田 CQ5数数字字测测井井煤煤体体结结构构聚聚类类结结果果 煤层 甲烷含量 cm3g-1 取样深度 m 视电阻率 m 密度 gcm-3 自然伽玛 r 声波时差 ums 聚类结果 8 3.73 606.640 80.89 1.710 161.74 224.32 8 8.59 609.005 418.33 1.390 36.69 436.49 8 9.44 611.660 494.70 1.360 29.19 419

23、.92 8 5.71 615.835 309.35 1.390 43.79 443.24 9 8.62 623.965 117.86 1.280 53.25 351.35 9 5.95 625.335 100.59 1.330 63.12 439.19 10 8.60 712.175 560.99 1.410 54.44 335.13 10 10.77 712.935 1244.08 1.220 25.64 407.43 最大值 10.77 712.935 3019.95 3.160 285.15 608.11 最小值 3.73 606.640 5.25 1.084 15.73 1.35 极差

24、 7.04 106.295 3014.70 2.076 269.42 606.76 注：自然伽玛强度单位为1E（14）AKg 第第三三节节 煤煤储储层层渗渗透透率率预预测测 Coal structureType IIIType IType IType IIBuried depth, m-504-503-502-501-500-499-498-497-496Resistivity00.51R, mDensity00.51, g/cm3Gamma00.51, gAPIAcoustic time00.51t, s/m 第四节第四节 煤储层渗透率预测煤储层渗透率预测 影响煤储层渗透率的因素十分复杂，主

25、要有地应影响煤储层渗透率的因素十分复杂，主要有地应力、煤体结构、天然裂隙、地质构造、煤储层埋深、力、煤体结构、天然裂隙、地质构造、煤储层埋深、煤岩、煤质及水文地质条件等，有时是多因素综合作煤岩、煤质及水文地质条件等，有时是多因素综合作用，有时是某一因素起主导作用。用，有时是某一因素起主导作用。 煤体结构类型对煤储层渗透率有重要影响，碎斑煤体结构类型对煤储层渗透率有重要影响，碎斑煤（煤（）、糜棱煤（）、糜棱煤（）的发育与分布是造成煤储层）的发育与分布是造成煤储层渗透率降低及区域变化的主要原因，了解和预测渗透率降低及区域变化的主要原因，了解和预测、类煤的分布特征，将是预测煤层渗透率区域变化的类煤的

26、分布特征，将是预测煤层渗透率区域变化的一种有效途径。一种有效途径。一、煤体结构类型的厚度和百分比一、煤体结构类型的厚度和百分比 各种煤体结构类型煤分层厚度的确定应在反各种煤体结构类型煤分层厚度的确定应在反映变化相对明显的主要测井参数曲线上进行，映变化相对明显的主要测井参数曲线上进行，以发生变化的始、末点作为分层界线点，两点以发生变化的始、末点作为分层界线点，两点之间的煤厚即为该结构类型煤的分层厚度。之间的煤厚即为该结构类型煤的分层厚度。 、类煤不发育区类煤不发育区 、类煤厚度百分比小于类煤厚度百分比小于20的层的层点分布区；点分布区； 、类煤较发育区类煤较发育区 、类煤厚度比例界于类煤厚度比例

27、界于2050%的的层点分布区层点分布区 、类煤发育区类煤发育区 、类煤厚度比例大于类煤厚度比例大于50的层的层点分布区。点分布区。淮南主采煤层y = 7.6428e-0.0968xr= 0.790.0010.010.11100102030405060708090 100、类构造煤厚度百分比/渗透率10-3m20968. 06428. 7eK二、渗透率与二、渗透率与、类构造煤的关系类构造煤的关系 高渗区高渗区 、类煤厚度比例小于类煤厚度比例小于2020，渗透率大于，渗透率大于1 1 10-3m210-3m2；中渗区中渗区 、类煤厚度比例界于类煤厚度比例界于202050%50%， 渗透率界于渗透率

28、界于0.110.11 10-3m2 10-3m2；低渗区低渗区 、类煤厚度比例大于类煤厚度比例大于5050，渗透率小于，渗透率小于0.10.1 10-3m2 10-3m2 原生结构原生结构 碎裂煤碎裂煤(类煤类煤) )分布区，就是相对高渗区，分布区，就是相对高渗区，、类煤发育区，即为相对低渗区。类煤发育区，即为相对低渗区。三、渗透率分类三、渗透率分类 表表 614 淮北勘探范围内（淮北勘探范围内（1000m 以浅）、类煤厚度比与渗透率分布频率表以浅）、类煤厚度比与渗透率分布频率表 、类煤厚度比与渗透率分布频率 0% 020% 2050% 50% 矿 区 井田 煤层 层点数 110-3m2 0.

29、1110-3m2 0.110-3m2 7 4 100 8 30 6.7 13.3 80.0 9 8 50.0 50.0 宿 东 向 斜 芦 岭 10 10 60.0 40.0 桃园 10 83 77.1 4.8 13.3 4.8 61 86 90 0 7.0 3.0 71 124 96.8 0 0.0 3.2 72 136 8.1 0 2.2 89.7 祁 南 10 74 82.4 1.4 8.1 8.1 61 87 84 0 5.7 10.3 71 105 79.1 0 9.5 11.4 宿 南 向 斜 祁 东 82 123 56.1 1.6 22.8 19.5 、类煤厚度百分比与渗透率分布

30、频率 0 020 2050 50 地区 煤层 层点数 110-3m2 0.1110-3m2 0.110-3m2 潘 集 井 田 13-1 11-2 8 7-1 6-1 5-2 4-2 4-1 1+3 183 164 109 99 63 86 98 100 28 37.6 70.2 33.0 56.0 63.5 51.1 78.6 40.0 32.1 7.7 0.6 0.9 0.0 1.6 1.2 1.0 3.0 25.0 18.6 15.2 15.6 7.0 7.9 24.4 6.1 20.0 28.6 36.1 14.0 50.5 37.0 27.0 23.3 14.3 37.0 14.3 张 集 井 田 13-1 11-2 9-1 8 6-1 1 92 9 55 72 69 67 61.9 61.6 85.5 58.3 65.2 35.8 7.6 1.0 0.0 5.6 0.0 9.0 19.6 17.2 1.8 19.4 20.3 40.3 10.9 20.2 12.7 16.7 14.5 14.9 淮南 新 集 井 田 13-1 11-2 9-1 8 6-1 1 42 50 39 47 52 50 11.9 20.0 48.7 25.5 13.6 50.0 11.9 12.0 0.0 6.4 3.