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        韓城礦區(qū)5#煤層含氣性影響因素研究

        2013-11-02 11:39:23任攀虹王鳳琴杜厚余李勇軍白生寶西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院陜西西安710065
        關(guān)鍵詞:氣性韓城伽馬

        任攀虹,王鳳琴,王 娟,杜厚余,李勇軍,白生寶 (西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065)

        韓城礦區(qū)5#煤層含氣性影響因素研究

        任攀虹,王鳳琴,王 娟,杜厚余,李勇軍,白生寶 (西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065)

        煤層的含氣性是評(píng)價(jià)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)前景的決定性因素之一。結(jié)合該區(qū)塊地質(zhì)資料、測(cè)井資料、錄井資料、巖心分析資料等研究了韓城礦區(qū)5#煤層的含氣性影響因素。首先建立自然伽馬測(cè)井、電阻率測(cè)井和密度測(cè)井與含氣性影響因素(灰分含量、鏡質(zhì)體反射率、煤層厚度)之間的關(guān)系模型,據(jù)此分析含氣性影響因素與含氣性的關(guān)系。研究表明,灰分含量與自然伽馬和密度測(cè)井值均呈正相關(guān);灰分含量越高,煤層含氣性越差。鏡質(zhì)體反射率與自然伽馬呈負(fù)相關(guān),而與電阻率呈正相關(guān);鏡質(zhì)體反射率越高,煤層含氣性越好。煤層厚度與自然伽馬呈負(fù)相關(guān),與電阻率呈正相關(guān);煤層厚度越大,含氣性越好。

        煤層氣;非常規(guī)油氣;含氣性影響因素;測(cè)井方法

        研究區(qū)位于陜西省韓城市境內(nèi)。該區(qū)煤層氣的勘探開(kāi)發(fā)工作自2005年起,主要開(kāi)采1500m以淺的煤層氣。隨著研究區(qū)煤層氣開(kāi)發(fā)實(shí)踐的不斷深入,對(duì)煤層氣的勘探開(kāi)發(fā)研究提出更高的要求,而煤層含氣性對(duì)煤層氣的產(chǎn)能及其開(kāi)發(fā)潛力起著極為重要的作用,為此,筆者對(duì)韓城礦區(qū)5#煤儲(chǔ)層含氣性影響因素進(jìn)行了研究,以便為該區(qū)煤層氣的勘探開(kāi)發(fā)提供參考。

        1 煤層基本特征

        韓城礦區(qū)5#煤層位于古生界石炭系上統(tǒng)太原組頂部[1],煤層厚度的變化范圍為2.50~17.61m,平均厚度6.94m。鏡質(zhì)體反射率最小值為1.83%,最大值為1.96%,平均值為1.90%。有機(jī)碳含量平均值為83.29%?;曳趾吭?.08%~20.91%之間,平均含量為10.41%。頂板主要為泥巖,次為炭質(zhì)泥巖。底板普遍為泥巖,與頂板巖性分布較相似??紫抖葹?.31%~6.86%,平均為5.64%。滲透率為(0.117~0.587)×10-3μm2,平均為0.285×10-3μm2。煤層含氣量值介于11.30~18.29m3/t之間,平均含氣量為12.85m3/t。另外,該煤層的主要電性特征表現(xiàn)為自然伽馬低值,深、淺側(cè)向電阻率高值,密度低值。

        2 含氣性影響因素

        2.1灰分

        圖1 韓城礦區(qū)5#煤層灰分與密度測(cè)井值相關(guān)性圖 圖2 韓城礦區(qū)5#煤層灰分與自然伽馬值相關(guān)性圖

        利用韓城礦區(qū)探井實(shí)測(cè)灰分含量分別與密度和自然伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析[2-4],可以得到韓城礦區(qū)5#煤層灰分含量與密度測(cè)井值、自然伽馬值的關(guān)系模型(見(jiàn)圖1和圖2)。

        由圖1和圖2可以看出,灰分含量與密度測(cè)井值呈正相關(guān)關(guān)系(由于礦物雜質(zhì)的密度一般都高于有機(jī)質(zhì)的密度,所以煤層密度隨灰分含量的增加而增大),與自然伽馬測(cè)井值也呈正相關(guān)關(guān)系,且相關(guān)性甚好(隨著灰分含量的增加,礦物雜質(zhì)微粒表面吸附的放射性元素含量也會(huì)隨之增加)。

        進(jìn)一步利用SPSS軟件來(lái)建立灰分含量與密度測(cè)井值、自然伽馬測(cè)井值相關(guān)的多元回歸方程式。

        (1)韓城礦區(qū)5#煤層灰分含量:

        Aad=0.138×GR+30.267×DEN-36.82

        (1)

        式中,Aad為灰分含量,%;GR為自然伽馬,API;DEN為密度測(cè)井值,g/cm3。

        (2)韓城礦區(qū)5#煤層揮發(fā)份含量:

        Vad=0.038×Aad+11.93

        (2)

        式中,Vad為煤層揮發(fā)份含量,%。

        煤層含氣量與揮發(fā)份含量存在如下關(guān)系[2]:

        (3)

        式中,V為煤層含氣量,m3/t。

        綜上所述,在不考慮其他影響因素的情況下,若煤層自然伽馬和密度測(cè)井值越高,則灰分含量越高,而煤層含氣性越差。

        2.2鏡質(zhì)體反射率

        鏡質(zhì)體反射率是劃分煤階的重要指標(biāo)參數(shù),而煤巖演化程度高低影響著煤儲(chǔ)層孔隙性、滲透性及含氣性[5]。對(duì)鏡質(zhì)體反射率(Ro)與自然伽馬值、電阻率值進(jìn)行線性回歸分析,發(fā)現(xiàn)韓城礦區(qū)5#煤層Ro值與自然伽馬值呈負(fù)相關(guān)性,而與電阻率值呈正相關(guān)性(見(jiàn)圖3和圖4)。

        為了進(jìn)一步了解Ro對(duì)煤層含氣量的影響,首先分析Ro與干燥無(wú)灰基揮發(fā)份含量(Vdaf)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)兩者呈負(fù)相關(guān)性(見(jiàn)圖5),且:

        Ro=-0.511×Vadf+2.7299

        (4)

        圖3 韓城礦區(qū)5#煤層自然伽馬值與Ro相關(guān)性圖 圖4 韓城礦區(qū)5#煤層電阻率值與Ro相關(guān)性圖 圖5 韓城礦區(qū)5#煤層Ro與無(wú)灰基揮發(fā)份含量相關(guān)性圖

        而干燥無(wú)灰基揮發(fā)分含量與煤層揮發(fā)份和水分含量存在如下關(guān)系[6]:

        (5)

        式中,Mad為煤層水分含量,%。

        通過(guò)擬合已有的水分含量與灰分含量,得到5#煤層水分含量與灰分含量關(guān)系式:

        Mad=0.0056×Aad+0.4

        (6)

        綜上所述,灰分含量或者揮發(fā)份的含量越高,鏡質(zhì)體反射率就越小,煤層含氣量就越低;反之,煤層含氣量就越高。

        2.3厚度

        韓城礦區(qū)5#煤層較發(fā)育,煤層厚度變化范圍為2.50~17.61m,平均厚度6.94m。根據(jù)已有的測(cè)井資料,建立煤層厚度與自然伽馬、電阻率測(cè)井值的關(guān)系模型,發(fā)現(xiàn)煤層厚度與自然伽馬測(cè)井值呈負(fù)相關(guān)性(見(jiàn)圖6),而與電阻率測(cè)井值呈正相關(guān)性(見(jiàn)圖7)。

        圖7 韓城礦區(qū)5#煤層自然伽馬值與煤厚相關(guān)性圖 圖8 韓城礦區(qū)5#煤層電阻率值與煤厚相關(guān)性圖

        而煤層厚度與含氣量存在如下關(guān)系[7]:

        V=1.7037×H+18.5546

        (7)

        式中,H為煤層厚度,m。

        由此可知,煤層厚度越大,煤層含氣性越好;反之,煤層含氣性越差。

        3 結(jié)論與建議

        (1)灰分含量與自然伽馬和密度測(cè)井值均呈正相關(guān)。灰分含量越高,煤層含氣性越差;反之,煤層含氣性越好。

        (2)鏡質(zhì)體反射率與自然伽馬呈負(fù)相關(guān),與電阻率呈正相關(guān)。鏡質(zhì)體反射率越高,煤層含氣性越好;反之,煤層含氣性越差。

        (3)煤層厚度與自然伽馬呈負(fù)相關(guān),與電阻率呈正相關(guān)。煤層厚度越大,含氣性越好;反之,含氣性越差。

        (4)影響煤層氣含氣量的因素是多方面的,不同地區(qū)以及同一地區(qū)不同地質(zhì)背景的影響因素各不相同,要綜合考慮各方面因素后再進(jìn)行具體分析。

        [1]王雙明.韓城礦區(qū)煤層氣地質(zhì)條件及賦存規(guī)律[M].北京:地質(zhì)出版社,2008.

        [2]石華星,宋明水,徐春華,等.煤型氣地質(zhì)綜合研究思路與方法[M].北京:地質(zhì)出版社,2004.

        [3]宋 巖.中國(guó)煤層氣成藏地質(zhì)[M].北京:科學(xué)出版社,2010.

        [4]周正立,梁頤,周宇,等.水泥化驗(yàn)與質(zhì)量控制實(shí)用操作技術(shù)手冊(cè)[M].北京:建材工業(yè)出版社,2006.

        [5]楊東根,范宜仁,鄧少貴,等.利用測(cè)井資料評(píng)價(jià)煤層煤質(zhì)及含氣量的方法研究[J].勘探地球物理進(jìn)展,2010,33(4):262-265.

        [6]李增學(xué).煤成(型)氣地質(zhì)學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,2007.

        [7]陳敬軼,田俊偉,張玉貴,等. 晉城成莊煤礦3煤層含氣量控制因素分析[J].中國(guó)煤層氣,2007,4(1):23-26.

        2013-06-18

        任攀虹(1988-),女,碩士生,現(xiàn)主要從事非常規(guī)油氣地質(zhì)方面的研究工作。

        TE132.2

        A

        1673-1409(2013)26-0014-03

        [編輯] 李啟棟

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