王麗華 向旻

摘 要：長期以來，煤層氣儲層含氣量的預(yù)測一直是煤層氣勘探領(lǐng)域關(guān)注的焦點。為建立煤層氣含量測井預(yù)測模型，本文首先通過交會圖法分析測井曲線與實驗室分析含氣量之間相關(guān)性，進而建立煤層氣含氣量的多元回歸模型，并利用實測數(shù)據(jù)對模型進行了驗證。結(jié)果表明，利用本文所得到的模型，可以較好的進行煤層氣含氣量的預(yù)測。

關(guān)鍵詞：煤層氣；含氣量；測井；多元統(tǒng)計分析

煤層氣作為一種生氣能力與儲氣能力并存的新型清潔能源，其擁有的市場規(guī)模不僅在工業(yè)用氣與民用氣上比較廣闊，在彌補常規(guī)油氣資源不足方面具有更無可替代的地位。然而，煤儲層的雙重孔隙特征（由煤的基質(zhì)微孔和割理系統(tǒng)兩部分組成）與甲烷的存儲狀態(tài)（吸附氣），使得煤層氣儲層的評價將與常規(guī)天然氣儲層的評價方法截然不同。除此之外，煤層含氣量參數(shù)的計算受煤質(zhì)、煤階、深埋等因素的影響，也有異于常規(guī)儲層參數(shù)的計算。測井技術(shù)在煤層識別、煤層氣評價等方面已經(jīng)擁有毋庸置疑的地位，是公認的一種最有效的方法，常見的測井技術(shù)包括自然電位（SP）測井、自然伽馬（GR）測井、補償中子（CNL）測井、補償密度（DEN）測井、聲波（AC）測井、井徑（CAL）測井等。利用測井曲線，可以在有效識別煤層的基礎(chǔ)上，利用多元線性回歸的思想，建立煤層氣含量預(yù)測模型，從而達到計算煤層含氣量的目的。

1 測井曲線與含氣量相關(guān)性分析

為了得到準確的含氣量預(yù)測模型，首先必須要分析各種測井方法與含氣量之間是否存在相關(guān)性。

1.1 自然電位（SP）測井交會分析

自然電位測井（即為了探究井剖面地層特征，在裸眼井中對井軸上自然產(chǎn)生的電位變化進行測量的一種測井方法），是世界上存在的最早運用的測井方法之一，也是一種簡便且實用意義也很強的測井方法。[1]利用實驗室分析測得的吸附氣含量與自然電位測井數(shù)據(jù)進行交會分析，得到圖1。

1.2 自然伽馬（GR）測井交會分析

自然伽馬測井（即為了探究井剖面地層特征，合理運用伽馬射線探測器來測量巖石總的自然伽馬射線強度的一種測井方法），所有巖石全都會顯現(xiàn)出相應(yīng)的天然放射性，巖石中鉀、釷和鈾的含量決定了發(fā)射伽馬射線的強弱，此類放射性已經(jīng)并將持續(xù)不斷地由地下巖層發(fā)射。利用實驗室分析測得的吸附氣含量與自然伽馬測井數(shù)據(jù)進行交會分析，得到圖2。

1.3 補償中子（CNL）孔隙度測井交會分析

補償中子孔隙度測井（即為了對地層含氫指數(shù)進行測量，在貼井壁的滑板上安置同位素中子源與遠近2個熱中子探測器，憑借遠、近探測器計數(shù)率的比值來進行探測的一種測井方法）。[2]利用實驗室分析測得的吸附氣含量與補償中子測井數(shù)據(jù)進行交會分析，得到圖3。

1.4 密度（DEN）測井交會分析

密度測井（即為了測量地層體積密度，用伽馬源發(fā)射的伽馬射線照射地層，根據(jù)康普頓效應(yīng)進行測量的一種測井方法），之所以密度測井可以用來很全面地鑒別煤層同時運算出煤層厚度，是因為煤層密度和鉆孔剖面上其余各巖層的密度極為不同。[3]利用實驗室分析測得的吸附氣含量與密度測井數(shù)據(jù)進行交會分析，得到圖4。

1.5 聲波（AC）測井交會分析

聲波測井（即探索聲波在地層中的傳播時間與各種聲學(xué)特性改變的一類測井方法），對于評價巖石的力學(xué)性質(zhì)方面，幾乎所有的聲波測井在煤層氣井中應(yīng)用都極為廣泛。利用實驗室分析測得的吸附氣含量與聲波測井數(shù)據(jù)進行交會分析，得到圖5。

1.6 井徑（CAL）測井交會分析

井徑測井（即測量井筒直徑大小的一種測井方法），若試圖測量井徑不規(guī)則程度，可在還沒有下套管的井中進行，井徑資料在劃分巖性、估算固井水泥用量以及套管檢查等方面都有重要作用。利用實驗室分析測得的吸附氣含量與井徑測井數(shù)據(jù)進行交會分析，得到圖6。

2 測井選擇原則

以上由自然電位、自然伽馬、補償中子孔隙度、密度、聲波、井徑測井數(shù)據(jù)與含氣量的交會圖可以看出：自然電位、自然伽馬、補償中子以及密度測井與含氣量的相關(guān)性較好，自然電位、補償中子孔隙度測井與含氣量呈正相關(guān)，自然伽馬、密度測井與含氣量呈負相關(guān)。因此，選擇自然電位（SP）、補償中子孔隙度（CNL）、自然伽馬（GR）、密度（DEN）4條曲線與實測含氣量建立多元線性回歸模型。

3 多元線性回歸模型的建立

根據(jù)上述相關(guān)性判定后，選擇的4條曲線：自然電位（SP）、補償中子孔隙度（CNL）、自然伽馬（GR）、密度（DEN）與實測含氣量（Vg）通過擬合后，得到用于含氣量計算的多元線性回歸模型如下：

Vg=2.8642+0.0234CNL-1.7223DEN+0.03SP+0.0039GR

利用該模型對和煤1井、和煤2井和鶴煤3井進行分析。

3.1 鶴煤1井

該井總體吻合程度起伏較大，在含氣量低的層段，多元統(tǒng)計回歸模型預(yù)測的含氣量誤差較大，在樣本號為1、4、6、10、11、13、14、15、19、20、22、23、26處等含氣量較高的層段，預(yù)測含氣量數(shù)值與實驗室分析含氣量值近于重合。

3.2 鶴煤2井

該井含氣量預(yù)測值與實驗室分析值趨勢一致，排除系統(tǒng)誤差的前提下，具有很好的使用性，與和煤1井相比，預(yù)測準確性更好。

3.3 鶴煤3井

在樣本號為13、14號處，含氣量預(yù)測的誤差較大，其余層段含氣量預(yù)測數(shù)值與實驗室分析測得的數(shù)值接近吻合。

4 結(jié)語

（1）在本區(qū)塊，自然電位、補償中子、自然伽馬和密度測井4條曲線與煤層含氣量之間具有較好的相關(guān)性。

（2）通過已建立的線性回歸模型，分別對和煤1井、和煤2井和鶴煤3井進行分析，隨后將總數(shù)據(jù)與實驗室分析數(shù)據(jù)進行對比后平均相對誤差為15.33%，該模型具有良好的適用性。

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項目：本文由大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（201710994020）資助