第五、第六章煤层气井测井与试井

第一章绪论第二章煤层气储层特征第三章煤层气钻井技术与工程设计第四章煤层气工程管理与质量控制第五章煤层气测井第六章煤层气试井第七章煤层气增产技术第八章煤层气排采控制理论与工艺技术第九章煤层气数值模拟《煤层气开发与开采》2020/5/132地球物理测井第五章《煤层气开发与开采》WirelineLoggingofCBMWell2020/5/1335.1煤层气测井种类概述5.2煤层气测井的任务与项目5.3煤层气测井技术要求5.4资料处理、解释5.5煤层气测井质量要求地球物理测井第五章2020/5/134§5.1煤层气测井种类概述测井概念及重要性测井概念：通过电缆输出井下特定仪器测量的井深函数-一种或多种物理特性，由这些物理特性推断出储煤储层性质、泥浆、套管侵蚀、水泥固结质量等。通常测量煤储层性质有3种方法：取芯实验室测量，试井测井应用广泛价格低廉2020/5/135§5.1煤层气测井种类概述电阻率测井自然电位测井自然伽玛测井声波和中子测井密度测井地球化学和碳/氧测井2020/5/136§5.1煤层气测井种类概述一、电阻率测井电流通过不同岩石时，电阻率不同，电阻率是深度函数种类：双侧向测井双感应测井球面聚焦微电极测井作用：测量含气饱和度双侧向测量煤层厚度-比感应测井更加精确煤垂直裂隙定量测量2020/5/137§5.1煤层气测井种类概述二、自然电位测井（SP测井）井内某一深度与地表固定电极之间的电位差，来自于电化学反应作用：测量渗透率三、自然伽玛测井测量岩层中放射自然伽玛量，记录地层中天然放射性，大小取决于地层中含有铀、钍等放射性元素含量，划分不同岩性地层的工作2020/5/138§5.1煤层气测井种类概述四、密度测井测量岩石中吸收的散射伽玛射线强度，其强度与岩石密度相关，称为密度测井作用：煤层与其它岩层吸收强度明显不同，精确获取煤层厚度煤层评价，计算煤特性-工业分析，固定碳、水分、灰分、挥发分2020/5/139§5.1煤层气测井种类概述五、声波和中子测井声波测井：研究声波在不同岩石中传播时间及不同变化特性作用：孔隙度-微孔隙测量不好，精确度低煤层及煤级测量煤层力学性质-泊松比及弹性模量等中子测井：发射中子源来了解煤组成特性补偿中子测井可以进行工业分析、估算含气量2020/5/1310§5.1煤层气测井种类概述六、地球化学测井及碳/氧测井地球化学测井：测定化学元素组成，通过这些测井资料建立煤层模式，进行不同井间矸层对比碳/氧测井：测定地层中碳含量，测量煤的发热量2020/5/1311§5.1煤层气测井种类概述2020/5/1312§5.2煤层气测井的任务与项目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)三部分一、煤层气测井的作用ρ=Vc·ρc+Va·ρa+Vw·ρw,ΦN=Vc·Φc+Va·Φa+Vw·Φw,1=Vc+Va+Vw。ρ、ΦN分别为煤层对密度、中子测井的响应值;ρc、ρa、ρw分别为纯煤、灰分、水分对密度测井的响应参数;Φc、Φa、Φw分别为纯煤、灰分、水分对中子测井的响应参数;Vc、Va、Vw分别为纯煤、灰分、水分的相对体积（杜翔等，2007年）。2020/5/1313§5.2煤层气测井的任务与项目一、煤层气测井的作用然后将体积含量换算为重量含量:Qc=Vc·ρc/ρ,Qa=Va·ρa/ρ,Qw=Vw·ρw/ρ。由于固定碳Qg与灰分Qa线性相关:Qg=m·Qa+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:Qv=Qc-Qv。2020/5/1314§5.2煤层气测井的任务与项目一、煤层气测井的作用2.含气量估算各个地区的煤层含气量和煤的体积密度具有线性关系（据李纪森等，1999年）2020/5/1315§5.2煤层气测井的任务与项目一、煤层气测井的作用3.渗透率计算利用双侧向电阻率测井可以计算出煤层的渗透率等（杜翔等，2007年）。4.煤层识别利用密度、自然电位、自然伽玛、中子孔隙度对煤层的响应，可以识别煤层，划分煤层厚度及含水及夹矸的情况。5.固井质量检测通过声波中的声幅测井可以检查固井质量。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。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。2020/5/1316§5.2煤层气测井的任务与项目裸眼井：标准测井：用以划分地层、判别岩性。综合测井：用以进行岩性分析、划分煤层及夹矸、划分和判断含水层和含气层。套管井：固井质量检查测井：用以检查固井质量情况。压裂效果检查测井：用以诊断压裂裂缝高度，确认压裂效果。二、煤层气测井的任务2020/5/1317（一）、裸眼井测井1.标准测井测井目的：通过对裸眼井进行全井段标准测井，用以划分钻井钻遇地层和判别岩性。比例尺：1:500。§5.2煤层气测井的任务与项目2020/5/13181.标准测井双侧向（DLL）单位：Ω.m自然电位（SP）单位：mv自然伽马（GR）单位：API双井径（CAL）单位：cm测井项目：§5.2煤层气测井的任务与项目（一）、裸眼井测井2020/5/13192.综合测井测井目的：通过对煤系及有必要井段进行综合测井，用以判断测井段的岩性、划分煤层及夹矸，划分和判断含水层。比例尺：1:50。§5.2煤层气测井的任务与项目（一）、裸眼井测井2020/5/13202.综合测井双测向（DLL）单位：Ω.m微球形聚焦（MSFL）单位：Ω.m自然伽马（GR）单位：API自然电位（SP）单位：mv双井径（CAL1、CAL2）单位：cm补偿密度（DEN）单位：g/cm3补偿中子（CNL）单位：PU补偿声波（AC）单位：μs/m井温（TEMP）（连续曲线）单位：℃测井项目：§5.2煤层气测井的任务与项目（一）、裸眼井测井2020/5/13213.技术要求采样间距及回放要求：煤系地层采样间隔0.05m,非煤系地层采样间隔0.10m；1:50深度比例尺放大曲线，以精细研究煤层结构。为适应地质研究或生产需要，可选测下列测井项目：地层倾角测井、阵列声波（或长源距声波）、核磁共振测井、微电阻率扫描、声波扫描成像、拟稳态井温测井等。§5.2煤层气测井的任务与项目（一）、裸眼井测井2020/5/1322（二）、套管井测井1.固井质量检查测井：固井后对全井进行声幅测井、自然伽马测井、套管接箍测井、声波变密度测井，以检查固井质量。2.压裂效果检查测井：通过连续测量井温仪测井或放射性示踪剂/伽马测井，以初步诊断煤层压裂效果。§5.2煤层气测井的任务与项目2020/5/1323§5.3煤层气测井技术要求测井仪器：地面控制及记录设备：要求使用数控测井仪，并具有现场刻度、数据采集、现场数据处理及显示特征等功能。井下仪器：当钻头直径大于200mm的井，宜使用外径大于86mm的井下仪器及相应强度的放射源，各类测井仪应配有相应的环境校正图版。2020/5/1324井下仪器刻度（1）双侧向及微球聚焦测井仪的仪器常数(K)应采用实测值。（2）补偿中子测井仪和自然伽马测井仪应有本年度在一级刻度井中的刻度资料（刻度井的井径应与实际井径相当）。（3）测井前、后在井场用三级刻度器进行刻度和检验，其结果应符合仪器出厂指标和附录A之规定。§5.3煤层气测井技术要求2020/5/1325附录A§5.3煤层气测井技术要求2020/5/1326对测井曲线图基本要求（1）测井曲线图上印有主刻度、测井前现场刻度检查、测井后现场刻度检验记录。（2）各种曲线都要有50m以上井段的重复检查测量。（3）曲线没有畸变，没有与井下条件无关的零值和负值。（4）图面整洁,线条清晰,数据齐全。（5）除井温测井外,应自下而上测量。§5.3煤层气测井技术要求2020/5/1327一、准备工作1.测井资料质量检查：对曲线除进行一般质量检查外，还应用交会图、直方图等方法进行质量检查。2.测井资料校正：深度对齐：同次测井各种曲线深度要取齐，不同次测井深度要衔接好；环境校正：在进行数据处理前，应对有关曲线做井眼环境校正。§5.4资料处理、解释2020/5/1328二、测井解释技术内容和要点1.测井资料质量评价，着重分析各类曲线的可信度。2.分析所用解释模型的合理性，列出处理程序中所依据的数学方程及所选用的参数。3.划分煤层及夹矸，估算砂泥质地层中砂、泥、水的体积百分含量。4.评价主要煤层的渗透性（可定性分为好、中、差三级）、含水性（可定性分为强、中、弱三级）。§5.4资料处理、解释2020/5/1329二、测井解释技术要点5对煤层顶、底板地层的力学性质、含水性、渗透性进行分析。6固井质量分析：分井段（着重主要煤层上下各30m井段）分析两个界面水泥胶结程度。以自由套管的声幅值（调为100%）、变密度波形的黑度为相对标准。7测井解释中的难点及其分析。8解释结论及建议。§5.4资料处理、解释2020/5/1330§5.4资料处理、解释2020/5/1331§5.5煤层气测井质量要求单条测井曲线质量标准测前、测后刻度与标准值（在10.m—1000.m之间）相比其相对误差应不大于5%。在井径规则、不渗透、非裂缝性的厚层泥岩段，深、浅双侧向值应基本重合。在煤层，曲线一般不得出现平直（饱和）现象。重复曲线相对误差不超过5%。套管内，深、浅双侧向的记录值应不大于1.m。（1）双侧向2020/5/1332单条测井曲线质量标准仪器动态范围应与双侧向的动态范围相当。测井前、后刻度值与标准值（在10—1000.m之间）相比，其相对误差应小于5%。在井径接近钻头直径的非渗透性厚层泥岩层井段,其平均值应与双侧向电阻率接近。在煤层，曲线不得出现平直（饱和）现象。在渗透层井段，重复曲线形态相似，相对误差不大于10%。（2）微球聚焦§5.5煤层气测井质量要求2020/5/1333单条测井曲线质量标准测井前、后刻度与标准刻度值之间的容限误差为:当刻度值在100s/m--200s/m时,为1.5s/m当刻度值在200s/m--650s/m时,为3s/m自由套管内应为1875s/m。重复测量误差应小于10s/m。如遇周波跳跃，要重复测量，判明原因。（3）声波时差§5.5煤层气测井质量要求2020/5/1334单条测井曲线质量标准测井前、后用三级刻度器进行刻度检查，测前刻度容限误差不超过0.01g/cm3，测后容限误差小于0.03g/cm3。在井径较规则或变化平缓、岩性均匀的厚层井段，所测密度值应符合地区规律。重复测量误差应小于0.05g/cm3。（4）补偿密度§5.5煤层气测井质量要求2020/5/1335单条测井曲线质量标准补偿中子应在一级刻度井内进行刻度。现场测井前、后进行刻度检验，与标称值15P·U相比,误差小于2P·U。在井径较规则或变化平缓、岩性均匀的厚层井段，所测中子孔隙度值应符合地区规律。重复曲线允许相对误差当孔隙度小于20P·U时，为10%，孔隙度大于20P·U时，为15%。（5）补偿中子§5.5煤层气测井质量要求2020/5/1336单条测井曲线质量标准曲线右向为正,左向为负,横向比例适当。重复曲线间相对误差小于10%。每100m井段基线偏移小于2cm。（6）自然电位§5.5煤层气测井质量要求2020/5/1337单条测井曲线质量标准测井前、后用三级刻度器刻度，其允许误差小于10%。选择泥岩井段，记录统计起伏，时间不少于60s，应符合统计起伏误差规律。重复曲线相对误差小于10%。（7）自然伽马§5.5煤层气测井质量要求2020/