浅谈煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势

    金林

    摘要：本文主要阐述了煤层气地球物理技术，并结合当下煤层气地球物理测井技术现状与存在问题，分别从成像测井技术的应用、煤层气测井解释理论创新以及井中和井间地球物理技术的结合等三个方面，对煤层气地球物理测井技术发展方向做了相应的分析和探讨。

    关键词：煤层气；地球物理；测井技术；成像测井

    引言：煤层气是一种煤层在经过漫长的煤化作用和热解作用所形成的煤-气共存体，主要成分是甲烷，大多以吸附状态存在于煤层中，是一种地面可采的天然气。其中，地球物理测井作为一种开发煤层气的关键技术工艺之一，能够实现对煤层气存储层的地质信息的高精度检测和提取，因此，开展对地球物理测井的相关技术研究对整个煤层气的开发具有重要的意义和前景。特别的，我国在煤层气地球物理测井技术方面的研究虽然取得了长足的进步，但仍处于初始阶段，起点较低、数据积累较小，没有形成系统。本文正是结国内外当前的煤层气地球物理测井技术的发展现状，对未来的发展趋势进行了相应的研究和探讨。

    1.煤层气地球物理测井技术概述

    煤层气地球物理测井技术也可简称测井技术，主要是将具备监测电、热、声等物理性质的仪器运用在钻孔中，从而分析地层中的岩石以及流体等相关性质。煤层气地球物理测井技术主要包括煤层气测井数据采集技术和存储层测井评价技术两个方面的内容。

    （1）煤层气测井数据采集技术

    由于各煤层的地质年代以及相关的围岩性质的不同，采用的测井方法也不同。常用的煤层气测井方法有：岩性测井法，如自然电位测井、自然伽马测井以及井径测井等；饱和度测井法，如双侧向- -微球形聚焦电阻率测井、双感应- -八侧向测井等；孔隙度测井法，如补偿密度测井、中子孔隙度测井、电波时差测井以及微电极测井等。

    （2）煤层气存储层测井评价技术

    测井评价煤层气主要进行煤层气存储层的定性识别，即根据测井的相应特征识别出煤层气，并对煤层气存储层进行参数化的定量评价和解释。其中，煤层气测井参数主要包括：煤层气存储层的饱和度、孔隙率、渗透率、煤层气的吸附和解吸特性、煤层厚度、岩压力、温度等。测井评价煤层的流程主要是：①确定煤层气存储层的岩性；②划分煤层的整体结构，如深度、厚度、受力变化特性等；③确定煤体的密度、孔隙率、含水率、温度等物理参数；④确定煤层的煤阶；⑤分析煤体的固定碳百分比、矿物成分以及挥发分；⑥计算煤体的镜质组、稳定组以及惰质组；⑦计算煤的割理等级；⑧计算煤体的割理孔隙度；⑨建立煤体的相关评价模型；⑩建立煤体的多孔和区域评价模型。

    2.煤层气地球物理测井技术现状与存在问题

    在煤层气测井数据采集技术方面，由于煤层气存储层具有双孔隙结构，大部分煤层气呈吸附状态，使得测井曲线不仅受到传统的气体影响，还受到煤的四种工业组分的影响。纵观国内外的发展情况，煤层气测井采集技术的主要是以地质条件、研究目的等为依据，并对各影响因素进行综合分析，进而确定测井技术的应用。总的说来，煤层气测井方法依然局限于常规的油气测井方法。

    在煤层气测井评价技术方面，煤层气存储层的定型识别，主要是以常规的天然气存储层评价思想体系为基础，随后黄智辉、柳孟文等先后提出了模糊识别法，以及孔隙度背景值等理念，进而提出了以孔隙度测井信息为基础的定性识别法等。当下，国内外的煤层气测井评价解释方法主要有：采用神经网络模型的评价法、采用概率统计模型的评价法、采用体积模型的解释法、采用天然气存储评价思想的评价法。但是，由于煤层气测井技术大多是借用常规的油气测井技术，相关技术理论还有待进一步检验。同时，在生产过程的合理检控；压裂、造洞作业效果的评估；渗透率的估算、煤阶识别；各测井技术的规范化等都存在一定的问题，有待完善。

    3.煤层气地球物理测井技术发展方向展望

    3.1成像测井技术的应用

    对于复杂孔隙、复杂岩性结构而言，采用成像測井、核磁共振测井以及ECS这类高分辨率成像测井技术，对于煤层气含气量、双重孔隙度以及煤层气存储层渗透率的评价等更加具有针对性。通过引进成像测井技术，结合常规测井刻度，建立新的煤层气测井解释理论，并在此基础上构建一套新的煤层气测井评价体系。

    3.2煤层气测井解释理论创新

    相关统计数据表明，我国将煤层气存储层的弹性参数以及电性参数等用于对应的测井物理参数实验中，这也极大制约了油气地球物理测井技术在煤层气探勘中的应用。随着当下非线性处理技术的发展，使得各非线性高分辨率成像测井仪器在研究煤层气存储层测井的非线性特征方面更加高效和准确。相信，结合当下快速发展的非线性信息处理技术，展开对煤层气存储层测井地球物理技术的系统化研究，开发更具实用性的煤层气存储层测井处理以及评价解释软件体系将会是未来的发展方向。

    3.3井中和井间地球物理技术的结合

    大量实践表明，随着井中物理技术，如VSP技术、声波全波技术等的广泛运用，煤层气存储层的评价体系也得到了长足发展。同时，以井中地球物理技术为基础，展开煤层气井震联合检测技术的研究，完善测井评价技术和资料信息的处理，将更能发挥出井中地球物理技术的独特优势，实现井中、井间地球物理技术的结合，推动煤层气的探测与开发迈向新的台阶。

    结语：开展对地球物理测井的相关技术研究对整个煤层气的开发具有重要的意义，未来可从成像测井技术的应用、煤层气测井解释理论创新以及井中和井间地球物理技术的结合三个方面着手，推动煤层气地球物理测井技术向着更加规范化、精准化、系统化的方向不断发展。

    参考文献

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