煤层含气量主控因素分析和预测方法研究.ppt

1、煤层含气量主控因素分析和预测方法研究,2014年9月19日,（阶段汇报）,主要参考文献：,1 连承波,赵永军,渠芳,等.影响煤层含气量地质因素的定量分析J.特种油气藏,2008,15(3):34-36 2 曹军涛,赵军龙,王轶平,等.煤层气含量影响因素及预测方法J.西安石油大学学报(自然科学版),2013,28(4):28-31 3 王志文.煤层含气量测井评价技术J.吉林大学,2009,33-53 4王熊,侯庆宇,王洪亮,等.煤层含气量的测井评价新方法J.国外测井技术,2013,3,16-18 5潘和平,黄智辉.煤层含气量测井解释方法探讨J. COAL GEOLOGY &EXPLORATION

2、,1998,2,58-60 6张意,范晓敏,徐军.利用测井资料评价煤层气含量J.吉林大学学报(地球科学版),2010,40,93-95 7杨东根,范宜仁,邓少贵,等.利用测井资料评价煤层煤质及含气量的方法研究以和顺地区为例J.勘探地球物理进展,2010,33(4):262-264 8王安龙,孙小琴,谢学恒,等.利用测井资料计算煤层含气量及工业组分方法研究J.油气藏评价与开发,2011,1(2):70-73,汇 报 提 纲,第一部分 煤层含气量的研究目的和意义 第二部分 煤层含气量国内外研究现状 第三部分 测井系列优选和测井响应特征研究 第四部分 煤层含气量的主控因素分析 第五部分 煤层含气量预

3、测方法及其优劣性比较 第六部分 煤层含气量评价存在的问题以及改进方法,一 研究目的和意义,煤层气是近年来重点开发的非常规气藏能源，煤层含气量不仅是评价煤层气储层的重要参数，也是煤矿生产的重要灾害因素之一。它关系到煤层气井单井产气量预测、决定着煤层气资源前景以及能否进行商业化勘探开发。煤层含气量是煤层气勘探开发、选区评价、安全生产和储层研究必不可少的重要资料。,目前评价煤层气含量的地球物理方法很多，其中煤层气测井技术被认为是最具前途的一种手段，一旦用煤心数据标定了测井记录数据，就可以使用测井数据评价煤层气含气量。测井解释快速直观、分辨率高、费用低廉等特点，可弥补取心、试井及煤心分析这些方面的不足

4、，使煤层气测井评价技术的研究具有十分重要的意义和非常广阔的应用前景。因此，如何合理选取煤层含气量预测方法就显得极为重要。据此本人对煤层含气量的影响因素和预测方法进行大量调研，并做了归纳和整理，同时将各类预测方法优越性进行比较，并指出了煤层气含量测井评价存在的问题和改进方法。,汇 报 提 纲,第一部分 煤层含气量的研究目的和意义 第二部分 煤层含气量国内外研究现状 第三部分 测井系列优选和测井响应特征研究 第四部分 煤层含气量的主控因素分析 第五部分 煤层含气量预测方法及其优劣性比较 第六部分 煤层含气量评价存在的问题以及改进方法,二 国内外研究现状,煤层含气量是指在标准状态下，单位质量煤中所含

5、气体的体积。煤层含气量是反映了煤层的含气性，煤层含气量是决定煤层气开发效果的重要参数，准确确定煤层含气量是煤层气勘探开发研究的一个关键问题。然而煤层含气量是多种地质因素共同作用的结果，且不同地区的主导因素可能不同，这些都增加了煤层含气量预测的复杂性。通常煤层气的测定方法包括有集气法、USBM 法、地勘法、自然解吸法、压力取心解析法等直接方法，和等温吸附线计算的间接方法（张慧2007）。,因此，利用测井资料预测煤层含气量应考虑煤层含气量的影响因素，借鉴各种实验测定方法有关要素进行关联计算。目前主要有包括基于体积密度、灰分含量或其它参数的线性回归预测方法、基于等温吸附线方程的间接预测方法以及人工智

6、能算法预测方法。,在线性回归预测含气量方面，哈里伯顿测井公司的 Mullen M.J. 1989 提出了利用测井密度预测该区其它井的煤层气含量的方法。Mavor M.J（ 1994 ）等人利用灰分密度、煤密度、测井体积密度的差比值法推导得到灰分含量，再利用灰分含量通过线性回归预测得到煤层含气量值。潘和平等人（ 1998 ）通发现煤层含气量与煤层温度、压力及碳分、灰分含量具有密切关系，从而建立了煤层含气量的多元线性回归预测方法。印度石油天然气公司的 Bhanja A.K.和 Srivastava O.P.（ 2008 ）通过研究印度 烟煤区和 褐煤区的煤层气含量与测井参数的相关关系，构建了一个复

7、合参数 ， 指出煤层含气量与该参数成正比关系。,在等温吸附线方程方面，Kim A.G （1977）利用测井资料计算了煤质工业组分，再拟合出工业组分中固定碳与挥发分的含量比值与等温吸附方程中压力和温度的乘法系数之间的关系，从而利用等温吸附方程间接预测煤层含气量 。Hawkins J.M（1992）等人在 Kim 方程基础上发展了兰氏煤阶方程，该方法将兰氏常数与煤质工业组分参数结合起来，通过固定碳与挥发分的含量比值计算兰氏体积和兰氏压力，从而使计算结果更为准确。潘和平等也在兰氏方程基础上，提出了一种拟合方程预测煤层含气量的方法（潘和平，刘国强1996）。煤炭科学研究总院（张群，等，2008）推导出

8、新的煤吸附甲烷的温度-压力综合吸附模型,给出了模型中特征常数的求取方法，并指出该方法比兰格缪尔等温吸附模型的功能更强，适用范围更宽。,在人工智能算法方面，由于含气量受到影响因素复杂，不少学者提出采用非线性人工智能算法的方法进行预测。通过各种测井资料，神经网络（侯俊胜，王颖，1999；吴东平， 吴春萍，谭世君，2000；刘之的，杨秀春，张继坤，2014）、支持向量机（连承波,赵永军,李汉林,等，2008）、灰色预测（田敏，2008；王盼盼，秦勇，高弟，2012）等方法在各地煤层含气量预测中取得了一定的成效。 此外，中石油勘探开发研究院谭廷栋提出了一种利用煤层气层背景值和测量值的差比法计算煤层气含

9、量的新方法。,第一部分 煤层含气量的研究目的和意义 第二部分 煤层含气量国内外研究现状 第三部分 测井系列优选和测井响应特征研究 第四部分 煤层含气量的主控因素分析 第五部分 煤层含气量预测方法及其优劣性比较 第六部分 煤层含气量评价存在的问题以及改进方法,汇 报 提 纲,煤层气测井系列优选,自然电位测井（电极电流、岩性、地层水电阻率以及泥浆电阻率）,双感应-八侧向测井（只能用于低阻煤层）,双侧向-微球聚焦测井（适合在高阻煤层）,微电极测井（可以定性判断煤层的渗透性，注意井眼是否规则，各井泥浆性能是否一致）,补偿密度测井（确定煤层的埋深及厚度、评价煤质及确定煤层中的夹矸，但须考虑井径影响）,中

10、子孔隙度测井（确定煤层的埋深及厚度，定性地判断煤质，也须考虑井径影响）,声波时差测井（划分煤层时，井径的影响，结合井径及自然伽马等曲线，把煤层和泥岩区分开）,地层倾角测井（地层沉积相与构造研究）,声波全波列测井（计算机械力学参数）,成像测井（裂缝研究）,声波变密度测井（固井质量检查）,三 测井系列优选和测井响应特征研究,煤层气测井响应特征研究,一般情况下“四高四低”的特征,注意： （1）自然伽马和粘土矿物质有关，即煤中灰分和自然伽马有较好的相关性； （2）自然电位和泥浆类型、煤层组分、地层水性质、煤层厚度有关； （3）电阻率和变质程度有关，褐煤相对无烟煤电阻率较高； 因此，低密度、高中子、高时

11、差识别煤层效果最好。,汇 报 提 纲,第一部分 煤层含气量的研究目的和意义 第二部分 煤层含气量国内外研究现状 第三部分 测井系列优选和测井响应特征研究 第四部分 煤层含气量的主控因素分析 第五部分 煤层含气量预测方法及其优劣性比较 第六部分 煤层含气量评价存在的问题以及改进方法,四 煤层气含量主控因素分析,煤层含气量影响因素及其含气量分布特征,煤层含气量影响因素及其含气量分布特征,煤层含气量影响因素及其含气量分布特征,煤层含气量影响因素及其含气量分布特征,煤层含气量影响因素及其含气量分布特征,图5 水文地质条件对含气量的影响,煤层含气量影响因素及其含气量分布特征,煤层含气量主控影响因素分析,

12、定性分析,通过对煤层气含量影响因素的定性比较认识，判断煤层气含量随着影响因素的变化呈现的变化规律，来直观的认识煤层气含量的分布趋势。,汇 报 提 纲,第一部分 煤层含气量的研究目的和意义 第二部分 煤层含气量国内外研究现状 第三部分 测井系列优选和测井响应特征研究 第四部分 煤层含气量的主控因素分析 第五部分 煤层含气量预测方法及其优劣性比较 第六部分 煤层含气量评价存在的问题以及改进方法,五 煤层气含量预测方法研究及其优越性比较,1、煤层气含量预测方法,煤储层含气量定性认识,利用煤层气含量的影响因素定性比较认识储层煤层气含量的分布趋势。,煤储层含气量定量评价,煤层气含量预测方法,回归分析法,

13、等温吸附曲线法,含气饱和度法,煤层（密度等）背景值法,煤层含气量梯度法,现代数学预测方法,实验室测定法,此处调研预测方法为八种，其中，利用测井信息计算储层的含气量有五种。,地震法,1 回归分析法 （1）单一因素回归法 通过煤层煤芯实验数据和测井参数建立起的经验关系模型预测煤层气含量。Mullen M.J.提出了利用体积密度测井资料直接预测该区煤层气含量的方法。 （2）测井及工业组分参数直接回归法 建立煤芯实测含气量和灰分的关系, 再由线性回归方法或体积模型方法建立灰分含量与密度测井数据的关系, 从而实现利用测井数据计算含气量。 （3）多元线性回归法 采用埋藏深度、电阻率、体积密度、声波时差等测

14、井信息或者主控影响因子和煤芯实测含气量做回归分析，选取相关性较好的，构建多元线性回归数学模型预测含气量。 Gas=19.859 73-0.018 325 84depth-0.011 011 68DEN-4.228 466AC+0.000 127 970 3GR （4） 复合参数回归法 利用有关参数与含气量之间的相关关系，构建复合参数进行煤层气预测。,2 等温吸附曲线法 等温吸附线是将等温吸附实验数据绘制在曲线上，可以描述同一温度、不同压力下煤岩的气体吸附量。计算煤层气含量,可用Kim方程、Langmuir方程、Mullen方程等。 将兰氏吸附等温线的两个常数, 即兰氏体积和压力与煤的工业分析相

15、关, 利用线性回归方法或测井体积模型法确定的工业分析数据, 用测井方法建立吸附等温线, 则可利用兰氏方程求煤层气含量。,3 地震预测方法 煤层含气量与地震速度基本呈线性关系，地震频率与煤层含气量也呈线性关系，含气量与地震反射瞬时振幅成反比关系，据此来评价煤层含气量。,煤层含气量梯度法是指同一煤层中增加单位深度含气量的增量，通常用每百米吨煤增加的含气量来表示。在构造相对简单的同一构造单元中，控制煤层含气量的其他因素基本相同时，含气性主要受控于煤层的埋藏深度，一般而言，随着埋深的增加，煤层的温度和压力增加，气体的生成量也越大，且逸出难度增大，因而，煤层气含量越大。对煤层有效埋深与含气量进行线性回归，从而对同一构造单元含气量进行预测。,7 实验室含气量测定 测量煤层含气量包括损失气、解吸气和残余气。测量含气量的方法有很多，主要有USBM直接法、改进的直接法、史密斯-威廉斯法和曲线拟合法,5 含气量梯度法,2、各类预测方法优劣性及适用条件比较,汇 报 提 纲,第一部分 煤层含气量的研究目的和意义 第二部分 煤层含气量国内外研究现状 第三部分 测井系列优选和