Question

煤田测井仪器在煤层气勘探开发中的应用

Answer 1

李松臣 刘全民 牛志刚 李增建 孟予萍

（河南省煤炭地质勘察研究院 河南郑州 450052）

作者简介：李松臣，1963年生，男，测井工程师，长期从事煤田测井、煤层气测井工作。

摘要 近年来，随着煤田测井仪器的发展和测井技术的提高，煤田测井队伍进入煤层气勘探开发领域的时机已经成熟。通过在山西某煤层气勘探开发项目的实际应用，煤田测井仪器能够满足煤层气测井的工程技术要求，而且测井时间较短、工作效率高、成本低。

关键词 煤田测井仪器 煤层气 地质成果

Applications of Coalfield Logging in CBM Exploration a nd Development

Li Songchen，Liu Quanmin，Niu Zhigang，Li Zengjian，Meng Yuping

（Henan coal geological surveying ＆research institute，He'nan zhengzhou 450052）

Abstract：In recent years，with development of logging technology and improvement of coalfield logging units，it is right time for the coalfield survey teams to be involved in the field of CBMexploration and development now.The practical applications in Shanxi certain exploration projects showed that coalfield logging can meet the engineering requirements，and logging time is shorter，its efficiency is high，and its cost is low.

Keywords：coalfield logging equipment；CBM；geological effects

引言

在煤矿开采过程中，瓦斯（煤层气）灾害是需要耗费大量的人力、物力进行预防的地质灾害，而且其无效的排放也污染了环境，增加了大气的温室效应。从另一方面来讲，^[1]煤层气则是一种洁净能源，其开发利用可以弥补常规能源的不足，因而煤层气的开发利用越来越受到我国政府和企业的重视。

在煤层气的勘探与开发过程中，测井作为一种有效的测试手段亦日趋成熟与完善。^[2]煤田测井经过几十年的发展形成了以核、声、电三种测井系列为主的诸多测井方法，解决了煤炭勘查中煤、岩层的定性、定厚问题，同时在孔隙度的解释与利用等方面也取得了较好的成果。但煤田测井仪器能否适应煤层气测井的要求呢？通过在山西某煤层气勘探开发项目的实际应用，不仅能够达到煤层气孔测井的技术要求，而且其效率、效益相对较高。

1 煤层气测井现状

石油系统在天然气的勘探与开发过程中，逐渐形成了较为完善的施工工艺。因而，最初煤层气的勘探与开发，在钻探、测井、固井、压裂、射孔等方面基本参照天然气勘探与开发的工艺技术，在煤层气测井方面，要求获取的参数、资料处理、报告编制亦按照石油测井模式进行。

近年来，随着煤层气勘探开发技术的发展，要求对煤层结构进行精细的划分，天然气测井的一些手段已不能完全满足煤层气测井的要求。在参照石油系统天然气测井技术基础上，煤田测井仪器在煤层气勘探与开发逐步得到了应用和发展，并形成了既不同于常规的煤田测井，又有别于石油天然气测井的技术风格，取得了良好地质效果。

2 煤层气测井技术要求

煤层气的勘探与开发既要求获得煤层本身的地质资料，同时亦要求获得有关煤层气的地质资料。因而，煤层气测井不能等同于煤田地质测井，除严格按照《煤田地球物理测井规范》执行外，又有其特殊性，主要表现在：

2.1 要求孔内结构测量精度高

在煤层气排采过程中，对施工钻孔的结构要求较高，同时要求准确掌握钻孔孔斜、方位以及孔径的变化情况，因而对孔内结构的测量精度要求较高。

2.2 要求检测固井质量

固井质量的高低直接影响着煤层气的排采，因而必须选择相应的测井方法对固井质量进行检测。

2.3 要求提交的地质成果较多

提交的煤层气测井成果，除煤炭地质勘查要求的内容外，同时还要求提交目的煤层的含气量、中子孔隙度及其顶、底板岩层的含水性、渗透性的分析与计算成果。

3 测井方法的选择

煤层气测井既不同于煤田地质钻孔测井，又有别于天然气钻孔测井。根据煤层气测井工程技术要求，选择合理有效的测井仪器和测井方法，获取准确、可靠的地层信息，有利于提高煤层气探采效果。

3.1 测井参数选择

根据煤层气测井工程技术要求和需要解决的地质问题，选择相应测量参数。

（1）在裸眼井中的测井项目有：视电阻率、侧向电阻率、自然电位、自然伽马、补偿密度、中子孔隙度、井径、井斜，根据地质设计要求进行井温测量。

（2）固井质量检测采用声幅测井。

3.2 选择小极距测井探管

采用小极距的测井探管更有利于解决煤层气勘探与开发所需的地质资料，这是因为：

（1）煤层气钻孔施工中，泥浆在孔壁上形成浸入带很小，浸入带对测井参数的影响较小，因而测井仪器井下探测部分的极距排列不需要很大的尺寸。

（2）煤层气施工钻孔所揭露的地层大部分为二叠、石炭系含煤地层，一般情况下煤层结构较为复杂，煤层气测井的主要目的是为了控制目的煤层的深度、厚度和结构。小极距（源距）测井更能精细地解释煤层深度、厚度和结构，有利于指导探采孔施工，提高目的煤层的出气效率。

4 地质成果

4.1 确定煤、岩层的深度、厚度和结构，计算煤层的单位含气量

利用密度、聚焦电阻率、自然伽马、中子孔隙度等测井参数进行综合分析解释，能够较好地完成钻孔剖面的煤、岩层定性、定厚解释。如图 1、3所示，煤层与顶、底板岩层的分层界面在测井曲线上反映清晰、陡直，深、厚度解释成果与钻探取心孔对比误差较小，符合煤层气测井的技术要求。

图1 煤层解释与分析图

利用获得的测井参数进行综合分析，获得的目的煤层单位含气量的预测计算结果与生产井最终排放气量对比，误差在±5%以内。

4.2 检测固井质量

固井质量检测是煤层气勘探开发过程中的一个重要技术环节。由于煤层气孔所揭露的含煤段是硬质基岩，套管外壁与孔壁间距在固井前后发生变化可能性较小。而且在地层裂隙不发育情况下，井液较难渗入地层。所以，采用获取声波首波幅度大小来判断固井质量优劣。如图2所示79m以上为自由套管，79m以下为固井段，固井段数据为15%以下，固井质量良好。

4.3 计算煤层的炭、灰、水含量和砂、泥岩层的砂、泥、水含量

利用密度、天然伽马、中子孔隙度等参数，采用体积模型进行分析计算，可以获得煤层中固定碳、灰分、水分的体积百分比含量（如图1）和砂、泥岩地层中的砂、泥、水体积百分比含量（如图3）。

4.4 确定钻孔的偏斜率和偏移距

依据测斜成果，准确计算钻孔偏斜率和偏移距，绘制钻孔平面投影图和剖面投影图（如图4所示），经实际验证，误差均在5%以内。

5 结语

综上所述，现有煤田测井仪器能够满足煤层气测井工程技术要求；仪器轻便、灵活、组合程度高，测试方法齐全，效率高；资料处理快捷、实用；小极距（小源距）测量方法更有利于解决煤层气勘探开发所需解决的地质问题。另外，国产煤田数字测井仪器生产成本低，可在一定程度上降低煤层气开发成本。

图2 固井质量检测成果图

图3 数学测井综合成果图

图4 钻孔平面投影图

参考文献

[1]苏现波，陈江峰，孙俊民等.2001.煤层气地质学与勘探开发[M].北京：科学出版杜

[2]刘全民.2004.煤成气砂岩储层的测井探测技术[J].焦作工学院学报，23（1）：23～25