程相振，胡秋嘉，楊瑩瑩

(1.中國石油華北油田分公司科技信息處， 河北任丘 062552；2. 中國石油華北油田分公司長治煤層氣勘探開發(fā)分公司，山西長治 046000；3. 中國石油華北油田分公司第一采油廠地質(zhì)研究所，河北任丘 062552)

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井徑曲線與煤體結(jié)構(gòu)關(guān)系探討
——以沁水盆地南部樊莊區(qū)為例

程相振1，胡秋嘉2，楊瑩瑩3

(1.中國石油華北油田分公司科技信息處， 河北任丘 062552；2. 中國石油華北油田分公司長治煤層氣勘探開發(fā)分公司，山西長治 046000；3. 中國石油華北油田分公司第一采油廠地質(zhì)研究所，河北任丘 062552)

摘要：中國煤層氣具體地質(zhì)情況有別于國外成功開采區(qū)塊，在實(shí)際勘探開發(fā)中需要針對(duì)具體區(qū)塊摸索出適合不同地區(qū)的研究方法。針對(duì)煤體結(jié)構(gòu)研究較少、煤體結(jié)構(gòu)研究區(qū)域針對(duì)性不夠的問題，以沁水盆地南部樊莊區(qū)為例，在參考常規(guī)測(cè)井曲線中電阻率及自然伽馬的物理性質(zhì)變化的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了鉆井過程對(duì)井徑曲線的影響，研究了井徑曲線與煤體結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)果顯示，樊莊區(qū)井徑主要受煤巖煤質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造的影響，井徑曲線可分為“直線”型、 “鋸齒”型和“大肚”型，煤體結(jié)構(gòu)與井徑曲線存在較好的相關(guān)性，得出原生型、過渡型及碎裂型煤體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的井徑范圍。結(jié)合微電阻率成像與巖心標(biāo)定常規(guī)測(cè)井，建立了樊莊區(qū)電阻率與井徑曲線快速劃分煤體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：井徑曲線；煤體結(jié)構(gòu)；劃分標(biāo)準(zhǔn)；樊莊區(qū)塊

世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)能源的需求量不斷擴(kuò)大，僅僅依靠常規(guī)油氣開采已不能滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。最新資源評(píng)估結(jié)果顯示，俄羅斯、加拿大、中國、美國及澳大利亞都已躋身煤層氣大國行列[1]；但中國煤層氣研究起步較晚，具體地質(zhì)情況有別于國外成功開采區(qū)塊，不能完全借鑒國外成熟的研究理論，對(duì)煤層氣開采技術(shù)手段的完善迫在眉睫。

作為煤層氣的載體，煤層自身的物理特性與煤層氣的產(chǎn)出密切相關(guān)。目前，由于煤層氣勘探程度較低，煤田地質(zhì)勘探成果中沒有直接描述煤體結(jié)構(gòu)的信息[2]，且不同地區(qū)煤體結(jié)構(gòu)差異較大，對(duì)煤體結(jié)構(gòu)研究的區(qū)域針對(duì)性不夠。本文在參考常規(guī)測(cè)井曲線中電阻率及自然伽馬物理性質(zhì)變化的基礎(chǔ)上[3-12]，補(bǔ)充了鉆井過程對(duì)井徑曲線的影響，進(jìn)一步研究井徑曲線與煤體結(jié)構(gòu)的關(guān)系，完善了煤體結(jié)構(gòu)的劃分方法。

1 鉆井過程對(duì)井徑的影響

對(duì)于煤層而言，井徑主要受鉆井液體系、鉆井液密度、地層浸泡時(shí)間、煤巖煤質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造(傾斜地層，褶皺構(gòu)造或斷裂構(gòu)造)5方面影響。樊莊區(qū)塊從2006年投入開發(fā)以來，鉆井均采用水基鉆井液，密度為1.05～1.15g/cm3，數(shù)值較為穩(wěn)定；地層浸泡時(shí)間可通過鉆井時(shí)間來體現(xiàn)，從鉆井時(shí)間與井徑數(shù)據(jù)來看，隨著鉆井時(shí)間的延長，井徑擴(kuò)徑程度并未明顯增大(圖1)。因此井徑值的大小在一定程度上反映了煤巖煤質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造的差異，可作為劃分煤體結(jié)構(gòu)的參數(shù)之一。

2 煤體結(jié)構(gòu)類型劃分依據(jù)

樊莊區(qū)位于山西省東南部沁水盆地，構(gòu)造上以燕山期北北東向、近南北向和喜馬拉雅期形成的北西向褶曲為主[12]。本次研究探索井徑曲線在煤體結(jié)構(gòu)劃分上的應(yīng)用，在樊莊區(qū)建立一種簡單、易操作的煤體結(jié)構(gòu)劃分方法，通過分析樊莊區(qū)煤層氣井的測(cè)井曲線資料，發(fā)現(xiàn)該區(qū)井徑曲線主要有如下3種類型。

(1)“直線”型：煤層段與頂?shù)装寰畯角€幾乎為一直線(圖2a)，不存在擴(kuò)徑現(xiàn)象，煤體結(jié)構(gòu)為原生結(jié)構(gòu)。

(2)“鋸齒”型：煤層個(gè)別井段存在擴(kuò)徑現(xiàn)象(圖2b)，非擴(kuò)徑處為原生結(jié)構(gòu)，擴(kuò)徑處為碎裂結(jié)構(gòu)。

(3)“大肚”型：整個(gè)煤層段有不同程度的擴(kuò)徑現(xiàn)象，形狀類似一個(gè)大肚子(圖2c)，對(duì)應(yīng)煤體結(jié)構(gòu)為碎裂結(jié)構(gòu)。

對(duì)典型井典型煤層段測(cè)井曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)煤體結(jié)構(gòu)與井徑曲線形態(tài)及擴(kuò)徑值存在較好的相關(guān)性，按煤層段擴(kuò)徑值大小及曲線形態(tài)，將相關(guān)性分為如下3種類型。

(1)原生型：煤層段與頂?shù)装寰畯角€幾乎為一直線，不存在擴(kuò)徑現(xiàn)象，煤層段平均井徑為19.8～24cm。

(2)過渡型：煤層個(gè)別井段存在擴(kuò)徑現(xiàn)象，煤層段平均井徑為21～28cm。

(3)碎裂型：整個(gè)煤層段均存在擴(kuò)徑現(xiàn)象，煤層段平均井徑大于25cm。

3 煤體結(jié)構(gòu)平面展布特征

對(duì)樊莊區(qū)215口井煤體結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)(表1)可知，樊莊區(qū)塊共140口井、成莊區(qū)塊39口井、鄭村區(qū)塊36口井，整體上樊莊區(qū)內(nèi)煤體結(jié)構(gòu)以原生型和過渡型為主，成莊區(qū)塊和鄭村區(qū)塊以過渡型為主(滲透率較高)，碎裂型多分布在斷層附近(圖3)。

表1　樊莊區(qū)煤體結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)表

4 煤體結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn)建立

充分利用煤體結(jié)構(gòu)中變質(zhì)程度、含水性、破壞類型、煤層氣、地應(yīng)力、溫度等參數(shù)與電阻率測(cè)井曲線的響應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步劃分煤體結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)樊莊區(qū)電阻率主要受地應(yīng)力控制，局部受構(gòu)造、含氣性控制。利用微電阻率成像與巖心標(biāo)定常規(guī)測(cè)井，建立了電阻率與井徑曲線粗略快速劃分煤體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

表2　樊莊區(qū)煤體結(jié)構(gòu)劃分表

5 結(jié)束語

通過井徑影響因素的分析，明確了樊莊區(qū)井徑主要受煤巖煤質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造的影響，因此將井徑曲線變化作為劃分煤體結(jié)構(gòu)的參數(shù)之一。進(jìn)一步分析樊莊區(qū)煤層氣井的測(cè)井曲線資料，將該區(qū)井徑曲線分為“直線”型、“鋸齒”型和“大肚”型3種結(jié)構(gòu)，認(rèn)為煤體結(jié)構(gòu)與井徑曲線存在較好的相關(guān)性，并得出原生型、過渡型及碎裂型煤體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的井徑。進(jìn)一步結(jié)合微電阻率成像與巖心標(biāo)定常規(guī)測(cè)井，建立了樊莊區(qū)電阻率與井徑曲線快速劃分煤體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，為樊莊區(qū)煤層氣勘探開發(fā)簡化繁冗的工作，提高效率。

參考文獻(xiàn)

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Discussion about Caliper Curves and Coal Structure——A Case Study of Fanzhuang Area in Qinshui Basin

Cheng Xiangzhen1,Hu Qiujia2,Yang Yingying2

(1.Technological Information Division of PetroChina Huabei Oilfield Company, Renqiu ,Hebei 062552,China;2.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopmentofPetroChinaHuabeiOilfieldCompany,Changzhi,Shanxi046000,China;3.No.1ExploitationFactoryofPetroChinaHuabeiOilfieldCompany,Renqiu,Hebei062552,China)

Abstract:The geological condition of coal-bed methane (CBM) in China is different from that of successful exploitation blocks abroad, so it is necessary to seek the methods targeted for particular blocks during practical exploration and development. In view of the problems like less study on coal structure and lack of pertinence of coal structure study area, we took Fanzhuang Area in southern Qinshui Basin as an example, based on referring to changes of physical properties of resistivity and natural gamma in conventional logging curves, supplemented the influence of drilling on caliper curves, and probed into the relationship between caliper curves and coal structure. Results showed that the caliper was mainly influenced by the lithotype and coal quality and the geological structure, the caliper curves could be divided into “l(fā)inear” type, “zigzag” type and “big belly” type, and the coal structure and the caliper were related to each other. We got different caliper range corresponding to the original-type coal, the transitional-type coal and the fragmentation-type coal. Combined with microresistivity imaging and core calibration logging, we established the criteria for rapid division of coal structure by means of resistivity and caliper curves.

Key words:caliper curves; coal structure; division standard; Fanzhuang Area

基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)“山西沁水盆地煤層氣水平井開發(fā)示范工程”(2011ZX05061)；煤層氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范工程(2013E-22)。

第一作者簡介：程相振(1983年生)，男，碩士，工程師，從事項(xiàng)目管理研究工作。郵箱：cy1_cxz@petrochina.com.cn。

中圖分類號(hào)：P631.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A