煤層氣地質學8-煤儲層的地球物理特征課件

第八章

煤儲層的地球物理特征第一節(jié)煤層氣測井方法第二節(jié)測井響應解釋煤層氣含量第三節(jié)測井響應評價煤體結構第四節(jié)煤儲層滲透率預測第八章

煤儲層的地球物理特征第一節(jié)煤層氣測井方法1第一節(jié)煤層氣測井方法一、測井屬性第一節(jié)煤層氣測井方法一、測井屬性2煤傳導電流的能力，通常以電阻率表示。褐煤：電阻率10～100Ω·m，導電性好，屬離子導電低中煤級煙煤：電阻率4000-5000Ω·m，為不良導體

高煤級煙煤：電阻率為1000～10Ω·m

無煙煤：電阻率為10～0.0001Ω·m，導電性好，屬電子導電。影響因素：煤級、水、礦物質、煤巖成分、層理方向、風氧化程度煤傳導電流的能力，通常以電阻率表示。3煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件4二、地震屬性二、地震屬性5地震反演煤體結構圖地震屬性分析技術地震屬性包括振幅、相位、速度、時間、AVO、波阻抗、衰減系數(shù)和頻率等.地震反演煤體結構圖地震屬性分析技術6測井—地震多屬性定量分析識別煤層宏觀結構13-1煤層構造煤夾矸測井—地震多屬性定量分析識別煤層宏觀結構13-1煤層構造煤夾7AVO技術是利用CDP道集上地震反射波振幅隨炮檢距的變化特征預測目的層段巖性和所含流體性質的技術AVO技術探測煤層吸附氣AVO技術是利用CDP道集上地震反射波振幅隨炮檢距的變化特征8潘三礦東四下山采區(qū)13煤層氣含量平面分布圖

潘三礦東四下山采區(qū)13煤層氣含量平面分布圖9地震波形分類預測煤層裂隙地震波形分類預測煤層裂隙10如果蘭色類型的波形與煤層氣富集有關，那么可以圈定其范圍，作為煤層氣勘探的選區(qū)依據(jù)，其他顏色也如此如果蘭色類型的波形與煤層氣富集有關，那么可以圈定11頂板泥巖頂板砂巖13-1煤層11-2煤層8煤層頂板巖性解釋Inline252頂板泥巖頂板砂巖13-1煤層11-2煤層8煤層頂板巖性解釋I12一、理論基礎煤層含氣量隨鏡質組、惰質組含量及煤厚的增加而增加，隨煤體結構破碎程度的加大而增大，隨變質程度和埋深的加深而增加。煤巖組成直接影響到煤層（視）電阻率的高低，煤層體積密度、力學性質與煤體結構相關，可直接從密度（伽瑪伽瑪）和聲波時差測井曲線上得到反映。在成煤物質、沉積環(huán)境、煤變質程度、水分和礦物雜質含量相似的煤層中，煤體結構愈破碎，煤層體積密度、楊氏模量愈低，孔隙率愈大，甲烷含量愈高，煤層電阻率愈大，自然伽瑪減弱，而聲波時差則相應增大。第二節(jié)測井響應解釋煤層氣含量一、理論基礎第二節(jié)測井響應解釋煤層氣含量13純煤、礦物質、水分和甲烷的物理性質

物質名稱物理性質電阻率Ω?m密度g/cm3聲波時差μm/s自然伽瑪API有機質褐煤的純煤40~40001.10~1.25

400~560

0煙煤的純煤100~50001.25~1.35無煙煤的純煤0.001~1001.35~1.50無機質粘土礦物

n×103

2.00~2.60

180~250高嶺石：7.85蒙脫石：4.45伊利石：86.68綠泥石：94.86黃鐵礦10-8~10-45.0590~1000水份10-8~n×1021.00~1.22620~655純水為0甲烷氣體104~1090.000716822600純煤、礦物質、水分和甲烷的物理性質純煤、礦物質、水分和甲烷的物理性質

物理性質電阻率密度聲波時14APIAPI4APIAPI415二、數(shù)據(jù)預處理

1、深度校正二、數(shù)據(jù)預處理1、深度校正162、煤層含氣量基準換算

CH4—煤層含氣量，cm3/g；A、M—煤樣灰分含量（%）和水分含量（%）；ar、ad、d、daf—分別為原位基（收到基）、空氣干燥基、干燥基和干燥無灰基。2、煤層含氣量基準換算CH4—煤層含氣量，cm3/g；173、參數(shù)歸一化處理

X－煤層原始數(shù)據(jù)Xmax、Xmin測井曲線剔除風化、氧化帶后物性響應的最大值、最小值實測煤層含氣量最大值、最小值相應煤層埋深最大值、最小值；Xb－標志層原始物性響應平均值；－預處理后的數(shù)據(jù)。

3、參數(shù)歸一化處理X－煤層原始數(shù)據(jù)184、逐步回歸分析4、逐步回歸分析195、質量檢驗為了評價回歸方程的可靠性和精確程度，需對其進行顯著性檢驗和精度檢驗。

6、煤層氣含量預測

宿南向斜模擬測井響應預測的煤層含氣量與實測煤層含氣量基本一致

5、質量檢驗6、煤層氣含量宿南向斜模擬20第三節(jié)測井響應評價煤體結構第三節(jié)測井響應評價煤體結構21abcdabcd22碎粉煤糜棱煤一、井下觀察碎粉煤糜棱煤一、井下觀察23

淮北桃園井田煤體結構井下觀察與測井解釋對照圖二、井下觀察與測井解釋對照淮北桃園井田煤體結構井下觀察與測井解24三、聚類分析相關系數(shù)相似系數(shù)歐氏距離斜交距離類平均值離差平方和增量最長距離最短距離重心法

三、聚類分析相關系數(shù)25四、煤體結構類型檢驗1、參考井下觀察和鉆孔煤心2、將分析的層點測井曲線與同一煤層的原生結構煤的測井曲線進行對比，比較同一種參數(shù)曲線之間的差異，以確定該點測井曲線有無變化及變化的部位和變化的明顯程度是否與劃分的煤體結構類型相符；3、將要分析的層點測井曲線與同一鉆孔中其它煤層的測井響應值進行對比，分析該點測井曲線幅值和基本形態(tài)是否符合層域之間的變化規(guī)律，對異常變化部位要分析其影響因素，保證判識的淮確性；4、將要分析的層點測井曲線與鄰近鉆孔中同一煤層的測井響應值進行對比，分析該點測井曲線幅值和基本形態(tài)是否符合區(qū)域上的變化規(guī)律，對異常變化部位要分析其影響因素，保證資料解釋的一致性。

四、煤體結構類型檢驗26測井曲線將煤體結構劃分為：原生結構~碎裂煤（Ⅰ類）、碎斑煤（Ⅱ類）糜棱煤（Ⅲ類）測井曲線將煤體結構劃分為：27煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件28煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件29煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件30第四節(jié)煤儲層滲透率預測

影響煤儲層滲透率的因素十分復雜，主要有地應力、煤體結構、天然裂隙、地質構造、煤儲層埋深、煤巖、煤質及水文地質條件等，有時是多因素綜合作用，有時是某一因素起主導作用。煤體結構類型對煤儲層滲透率有重要影響，碎斑煤（Ⅱ）、糜棱煤（Ⅲ）的發(fā)育與分布是造成煤儲層滲透率降低及區(qū)域變化的主要原因，了解和預測Ⅱ、Ⅲ類煤的分布特征，將是預測煤層滲透率區(qū)域變化的一種有效途徑。第四節(jié)煤儲層滲透率預測影響煤儲層滲透率的31一、煤體結構類型的厚度和百分比各種煤體結構類型煤分層厚度的確定應在反映變化相對明顯的主要測井參數(shù)曲線上進行，以發(fā)生變化的始、末點作為分層界線點，兩點之間的煤厚即為該結構類型煤的分層厚度。Ⅱ、Ⅲ類煤不發(fā)育區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度百分比小于20％的層點分布區(qū)；Ⅱ、Ⅲ類煤較發(fā)育區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度比例界于20％~50%的層點分布區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤發(fā)育區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度比例大于50％的層點分布區(qū)。一、煤體結構類型的厚度和百分比32二、滲透率與Ⅱ、Ⅲ類構造煤的關系

二、滲透率與Ⅱ、Ⅲ類構造煤的關系33高滲區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度比例小于20％，滲透率大于1×10-3μm2；中滲區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度比例界于20％~50%，滲透率界于0.1~1×10-3μm2；低滲區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度比例大于50％，滲透率小于0.1×10-3μm2

原生結構~碎裂煤(Ⅰ類煤)分布區(qū)，就是相對高滲區(qū)，Ⅱ、Ⅲ類煤發(fā)育區(qū)，即為相對低滲區(qū)。三、滲透率分類

高滲區(qū)三、滲透率分類34煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件35煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件36低滲區(qū)的分布有以下特點:區(qū)域上，推覆構造下盤或推覆體夾塊部位，是Ⅱ、Ⅲ類煤相對發(fā)育部位。在擠壓應力作用下，沿煤層這一軟弱層產(chǎn)生強烈層間滑動所致；在層域上，厚度大的煤層Ⅱ、Ⅲ類煤分層相對較為發(fā)育，這是由于厚煤層總體力學穩(wěn)定性相對較差，強度相對較低，在相同的構造應力作用下，更易產(chǎn)生層間滑動，導致煤體破壞。就同一煤層而言，Ⅱ、Ⅲ類煤的發(fā)育具有如下特點：1）在印支～燕山期形成的斷層面附近，是Ⅱ、Ⅲ類煤的主要發(fā)育部位。斷層越密集，Ⅱ、Ⅲ類煤越發(fā)育；斷層規(guī)模越大，Ⅱ、Ⅲ類煤發(fā)育帶越寬。低滲區(qū)的分布有以下特點:37在斷層兩側，煤層中均發(fā)育與斷層走向近于平行的Ⅱ、Ⅲ類煤帶，斷層的延展方向控制了煤體結構的走勢。這是由于斷層除對煤層產(chǎn)生直接破壞外，還在斷層附近形成構造應力集中帶，造成煤層順層剪切過程中的破壞加劇而形成斷層帶附近的Ⅱ、Ⅲ類煤發(fā)育條帶。2）在煤層厚度變化較大的部位，易發(fā)育Ⅱ、Ⅲ類煤。煤厚急劇變化現(xiàn)象本身就是煤層碎裂流變的結果，也可能是因為煤層原生厚度局部突變。在突變帶內，煤的受力狀態(tài)與正常煤厚帶不同而導致偏應力的存在，煤層易受破壞。3）在煤層走向急劇轉折部位，易發(fā)育Ⅱ、Ⅲ類煤。煤層走向的急劇轉折必然導致應力方向的改變，造成煤體破壞程度的提高。在斷層兩側，煤層中均發(fā)育與斷層走向近于平行的Ⅱ、Ⅲ類煤帶，斷38煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件39第八章

煤儲層的地球物理特征第一節(jié)煤層氣測井方法第二節(jié)測井響應解釋煤層氣含量第三節(jié)測井響應評價煤體結構第四節(jié)煤儲層滲透率預測第八章

煤儲層的地球物理特征第一節(jié)煤層氣測井方法40第一節(jié)煤層氣測井方法一、測井屬性第一節(jié)煤層氣測井方法一、測井屬性41煤傳導電流的能力，通常以電阻率表示。褐煤：電阻率10～100Ω·m，導電性好，屬離子導電低中煤級煙煤：電阻率4000-5000Ω·m，為不良導體

高煤級煙煤：電阻率為1000～10Ω·m

無煙煤：電阻率為10～0.0001Ω·m，導電性好，屬電子導電。影響因素：煤級、水、礦物質、煤巖成分、層理方向、風氧化程度煤傳導電流的能力，通常以電阻率表示。42煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件43二、地震屬性二、地震屬性44地震反演煤體結構圖地震屬性分析技術地震屬性包括振幅、相位、速度、時間、AVO、波阻抗、衰減系數(shù)和頻率等.地震反演煤體結構圖地震屬性分析技術45測井—地震多屬性定量分析識別煤層宏觀結構13-1煤層構造煤夾矸測井—地震多屬性定量分析識別煤層宏觀結構13-1煤層構造煤夾46AVO技術是利用CDP道集上地震反射波振幅隨炮檢距的變化特征預測目的層段巖性和所含流體性質的技術AVO技術探測煤層吸附氣AVO技術是利用CDP道集上地震反射波振幅隨炮檢距的變化特征47潘三礦東四下山采區(qū)13煤層氣含量平面分布圖

潘三礦東四下山采區(qū)13煤層氣含量平面分布圖48地震波形分類預測煤層裂隙地震波形分類預測煤層裂隙49如果蘭色類型的波形與煤層氣富集有關，那么可以圈定其范圍，作為煤層氣勘探的選區(qū)依據(jù)，其他顏色也如此如果蘭色類型的波形與煤層氣富集有關，那么可以圈定50頂板泥巖頂板砂巖13-1煤層11-2煤層8煤層頂板巖性解釋Inline252頂板泥巖頂板砂巖13-1煤層11-2煤層8煤層頂板巖性解釋I51一、理論基礎煤層含氣量隨鏡質組、惰質組含量及煤厚的增加而增加，隨煤體結構破碎程度的加大而增大，隨變質程度和埋深的加深而增加。煤巖組成直接影響到煤層（視）電阻率的高低，煤層體積密度、力學性質與煤體結構相關，可直接從密度（伽瑪伽瑪）和聲波時差測井曲線上得到反映。在成煤物質、沉積環(huán)境、煤變質程度、水分和礦物雜質含量相似的煤層中，煤體結構愈破碎，煤層體積密度、楊氏模量愈低，孔隙率愈大，甲烷含量愈高，煤層電阻率愈大，自然伽瑪減弱，而聲波時差則相應增大。第二節(jié)測井響應解釋煤層氣含量一、理論基礎第二節(jié)測井響應解釋煤層氣含量52純煤、礦物質、水分和甲烷的物理性質

物質名稱物理性質電阻率Ω?m密度g/cm3聲波時差μm/s自然伽瑪API有機質褐煤的純煤40~40001.10~1.25

400~560

0煙煤的純煤100~50001.25~1.35無煙煤的純煤0.001~1001.35~1.50無機質粘土礦物

n×103

2.00~2.60

180~250高嶺石：7.85蒙脫石：4.45伊利石：86.68綠泥石：94.86黃鐵礦10-8~10-45.0590~1000水份10-8~n×1021.00~1.22620~655純水為0甲烷氣體104~1090.000716822600純煤、礦物質、水分和甲烷的物理性質純煤、礦物質、水分和甲烷的物理性質

物理性質電阻率密度聲波時53APIAPI4APIAPI454二、數(shù)據(jù)預處理

1、深度校正二、數(shù)據(jù)預處理1、深度校正552、煤層含氣量基準換算

CH4—煤層含氣量，cm3/g；A、M—煤樣灰分含量（%）和水分含量（%）；ar、ad、d、daf—分別為原位基（收到基）、空氣干燥基、干燥基和干燥無灰基。2、煤層含氣量基準換算CH4—煤層含氣量，cm3/g；563、參數(shù)歸一化處理

X－煤層原始數(shù)據(jù)Xmax、Xmin測井曲線剔除風化、氧化帶后物性響應的最大值、最小值實測煤層含氣量最大值、最小值相應煤層埋深最大值、最小值；Xb－標志層原始物性響應平均值；－預處理后的數(shù)據(jù)。

3、參數(shù)歸一化處理X－煤層原始數(shù)據(jù)574、逐步回歸分析4、逐步回歸分析585、質量檢驗為了評價回歸方程的可靠性和精確程度，需對其進行顯著性檢驗和精度檢驗。

6、煤層氣含量預測

宿南向斜模擬測井響應預測的煤層含氣量與實測煤層含氣量基本一致

5、質量檢驗6、煤層氣含量宿南向斜模擬59第三節(jié)測井響應評價煤體結構第三節(jié)測井響應評價煤體結構60abcdabcd61碎粉煤糜棱煤一、井下觀察碎粉煤糜棱煤一、井下觀察62

淮北桃園井田煤體結構井下觀察與測井解釋對照圖二、井下觀察與測井解釋對照淮北桃園井田煤體結構井下觀察與測井解63三、聚類分析相關系數(shù)相似系數(shù)歐氏距離斜交距離類平均值離差平方和增量最長距離最短距離重心法

三、聚類分析相關系數(shù)64四、煤體結構類型檢驗1、參考井下觀察和鉆孔煤心2、將分析的層點測井曲線與同一煤層的原生結構煤的測井曲線進行對比，比較同一種參數(shù)曲線之間的差異，以確定該點測井曲線有無變化及變化的部位和變化的明顯程度是否與劃分的煤體結構類型相符；3、將要分析的層點測井曲線與同一鉆孔中其它煤層的測井響應值進行對比，分析該點測井曲線幅值和基本形態(tài)是否符合層域之間的變化規(guī)律，對異常變化部位要分析其影響因素，保證判識的淮確性；4、將要分析的層點測井曲線與鄰近鉆孔中同一煤層的測井響應值進行對比，分析該點測井曲線幅值和基本形態(tài)是否符合區(qū)域上的變化規(guī)律，對異常變化部位要分析其影響因素，保證資料解釋的一致性。

四、煤體結構類型檢驗65測井曲線將煤體結構劃分為：原生結構~碎裂煤（Ⅰ類）、碎斑煤（Ⅱ類）糜棱煤（Ⅲ類）測井曲線將煤體結構劃分為：66煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件67煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件68煤層氣地質學8--煤儲層的地球物理特征課件69第四節(jié)煤儲層滲透率預測

影響煤儲層滲透率的因素十分復雜，主要有地應力、煤體結構、天然裂隙、地質構造、煤儲層埋深、煤巖、煤質及水文地質條件等，有時是多因素綜合作用，有時是某一因素起主導作用。煤體結構類型對煤儲層滲透率有重要影響，碎斑煤（Ⅱ）、糜棱煤（Ⅲ）的發(fā)育與分布是造成煤儲層滲透率降低及區(qū)域變化的主要原因，了解和預測Ⅱ、Ⅲ類煤的分布特征，將是預測煤層滲透率區(qū)域變化的一種有效途徑。第四節(jié)煤儲層滲透率預測影響煤儲層滲透率的70一、煤體結構類型的厚度和百分比各種煤體結構類型煤分層厚度的確定應在反映變化相對明顯的主要測井參數(shù)曲線上進行，以發(fā)生變化的始、末點作為分層界線點，兩點之間的煤厚即為該結構類型煤的分層厚度。Ⅱ、Ⅲ類煤不發(fā)育區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度百分比小于20％的層點分布區(qū)；Ⅱ、Ⅲ類煤較發(fā)育區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度比例界于20％~50%的層點分布區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤發(fā)育區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度比例大于50％的層點分布區(qū)。一、煤體結構類型的厚度和百分比71二、滲透率與Ⅱ、Ⅲ類構造煤的關系

二、滲透率與Ⅱ、Ⅲ類構造煤的關系72高滲區(qū)Ⅱ、Ⅲ類煤厚度比例小于20％，滲透率大于