测井技术在煤层气资源开发中应用

【摘要】近年来，我国煤层气开采技术不断进步，煤层气得到了较为良好的开发利用。本文通过煤层气赋存状态、煤层气含量的影响因素，阐述了我国煤气层资源。并就测井解释在煤层识别、煤层气识别等方面进行了论述，以提高我国煤层气资源的开发利用。

【关键词】煤层气 测井解释 资源

我国煤炭资源丰富，煤层气分布广泛，是我国的重要能源资源。近年来，我国煤层气开采技术不断发展，煤层气产业不断扩大，呈现出一派“欣欣向荣”的景象。但与发达国家相比，我国煤层气开发处于初级阶段，在技术、产业化等领域仍需不断的前进。在煤层气开发利用领域，测井技术不断应用于煤层气的开发利用，并取得了较为良好的经济价值。

1 煤层气资源

1.1 煤层气赋存状态

煤层气是一种自生自储的天然气，储集在煤层之中。在煤储集层中，煤层甲烷的赋存方式有三种：吸附、溶解和游离。在煤化生成天然气的过程中，天然气首先需要吸附在煤炭中，进而溶解和解析出来。

对于游离状态的煤层甲烷，主要存在于煤的空洞、裂隙、孔隙之中。甲烷气体分子可以自由的在空隙中流动，所以煤层内的空间大小决定了煤层甲烷气体的储存量。不过，外界因素对煤层气体有较大影响，如外界压力、温度等，都会影响煤层气的储存数量。

1.2 影响煤层气含量的因素

影响煤层气含量的因素主要源于以下几个层面：煤质和煤的质变过程，决定了煤层气的生成量和吸附量；对于煤层的生成与演化过程，构造运动控制了煤层的储存条件；盖层的封堵性能对煤层气含量造成影响。

（1）煤的组成。煤主要由灰分、水分和显微组分构成，且煤的物质组成对吸附能力有着影响。如果煤的组成物质中矿物质含量越高，其吸附能力越底。在显微组分中，镜质组有着丰富的孔隙、表面积，以至于镜质组的吸附能力较强，而惰质组的吸附能力交弱。

（2）煤层的深度。煤层深度的不同，对煤层甲烷气体的压力、温度造成影响。温度越高，煤的吸附能力降低；压力增大，煤的吸附能力增强。

（3）煤层中的水分。煤层中，其水分越多，其吸附能力越小。不过，煤层中的水分大于某一数值时，其吸附能力是不会随着水分的变化而变化的。

（4）该层的封闭性能。封闭性能随着排替压力的变化而变化，排替压力越大，其封闭性能越好。如果盖层能够有效的控制煤层气散发，那么盖层是有效盖层。同时，当排替压力小于储层压力时，盖层变为无效盖层，而盖层封闭性能的主要影响因素就是孔喉半径。

（5）煤阶。煤阶是煤化作用的成熟级别，因为深埋温度的变化，引起媒介发生改变。而煤阶是影响煤层饱和状态的重要因素。

2 煤层气测井解释技术

测井是基于测井曲线所反映的地层岩性，解决地质问题的一种有效方法，现已广泛应用于煤层气勘探开发领域，并取得了成功。本文主要就煤层气常规测井技术进行论述。

2.1 煤层的识别

依据“三高三低”的测井曲线响应，可以非常容易的识别煤层。相比较围岩，煤层具有高声波时差、高中子、高电阻率、低密度、低自然伽马等测井特征。煤层的泥质较低、岩性较纯，且纯煤有着较高的电阻率，所以泥浆与煤层间的化学作用非常微弱，电阻率测井数值高，而自然电位负异常幅度大；在煤层中，放射性元素比较缺乏，煤质密度较低，所以自然伽马的读数很低，密度值显示低；煤中富含有丰富的氢，所以在中子测井中，有较高的读数。

2.2 煤层气的识别

（1）直接识别法。煤层气在测井曲线上的响应特点是高声波时差、高电阻率、高中子、低密度、低自然伽马。依据相关的测井资料，对煤层气层进行识别，具体方法是：首先在没有发生渗透层的地方，利用双侧向测井资料，当深侧向测井曲线低于浅侧向测井曲线时，说明储层可能富含有煤层气。此时，就密度与声波时差测井曲线进行观察，如果体积密度变小而声波时差出现增大，那么，可以判断该层是含气情况较好。

（2）三孔隙度分析法。如果煤层气储层中子孔隙度值小于密度测井孔隙度值、声波时差孔隙度值，那么，储层为煤层气储层。

上述的煤气层识别法均为直接法，只是对目的层进行定性判断。其中，三孔隙度分析法的难点就是煤层气储层孔隙度值。此外，煤层气识别的方法还有：电阻率比值法、空间模量差比法。该两种方法存在的难点也是参数值不易获取。所以，在实际中，为正确识别煤层气储层，可以综合利用不同的识别方法，这样不仅可以克服各种方法存在的不足，也可以有效的提高测井解释的精准度。

2.3 煤层气储层参数的测井解释

依据相关的测井资料，可以对煤层的相关参数做出解释，如煤层的孔隙度、地应力、含气量、岩石力学参数、水分、灰分（煤层的工业分析）等。

（1）工业分析的测井解释。灰分与挥发分、水分、固定碳存在相关性。其中，固定碳、挥发分与灰分的相关性非常明显，有着很好地线性相关；而灰分与水分的相关性不明显，有着较差的线性相关。

（2）含气量的测井解释。依据相关的测井资料。可以有三种含气量测井解释方法：一是通过煤层气层背景值，求取煤层气含气量；二是利用吸附等温线，求算煤层气含气量；三是通过解释量板，对煤层含气量进行直接求取。

（3）地应力的测井解释。在地层压力和流体压力的研究下，可以基于相关的测井资料，对底层压力进行确定。在此过程中，需要考虑井眼的影响，并通过煤层的声波时差、中子、电阻率等随深度变化的关系，就孔隙度-深度关系曲线进行绘制。进而依据相应的曲线对地层压力及其分布进行确定。

3 结束语

随着经济的不断发展，对能源的需求不断加大，能源开发利用已成为制约我国经济发展的瓶颈。我国煤层气分布广泛，并在开发利用领域逐步形成了产业化。在煤层气开发利用方面，测井技术的融入与发展，是促使煤层气有效开发利用的关键，也是煤层气不断产业化发展的重要举措。

参考文献

[1] 徐春光.浅谈我国煤层气开发利用的制约因素[J].中州煤炭，2011（12）

[2] 刘朝晖.我国厚煤层开采方法的选择原则与发展现状[J].煤炭科学技术，2009（01）

[3] 张辉.关于煤层气开发利用的思考[J].山西煤炭管理干部学院学报，2012（02）