苗峰

（山西藍焰煤層氣集團有限責任公司，山西 晉城 048000）

煤層氣是植物在漫長地質(zhì)時期煤化過程中的伴生產(chǎn)物，屬于一種高效清潔礦產(chǎn)資源。據(jù)資料顯示，我國二千米埋深以淺的煤層氣資源總量為31.46×1012m3，具有很大的開發(fā)利用前景和價值[1]。地球物理測井技術(shù)逐漸在煤層氣勘探開發(fā)中備受關(guān)注和大顯身手，但尚未對煤層氣勘探開發(fā)中的地球物理測井類型及應(yīng)用范圍進行比較系統(tǒng)的總結(jié)。

1 煤田地球物理測井類型及應(yīng)用

煤田地球物理測井是發(fā)現(xiàn)煤炭及煤層氣資源的必要手段之一。在煤炭及煤層氣勘探開發(fā)過程中，科研人員基于煤炭及煤層氣資源的自身物理特性及儲蓋層特點等，在借鑒先進的石油測井技術(shù)基礎(chǔ)上，歷時數(shù)十年的發(fā)展形成了多種煤田地球物理測井類型，如表1所示。當前，根據(jù)煤田地球物理測井類型及應(yīng)用范圍，大致可分為電法測井、聲波測井及核測井等三種類型。因上述三種類型中的各個類型又含多個地球物理測井類型，限于篇幅文中僅列舉煤田地球物理勘探中最為常見測井類型。

1.1 電法測井

電法測井是基于煤炭及煤層氣或其他探測目標層位與周圍介質(zhì)在電性上的差異，采用電法測井儀器測定他們的電導(dǎo)率、電阻率、介電常數(shù)及自然電位等電性參數(shù)的變化情況，進而對重點目標層位進行判識。目前，電法測井類型主要有：自然電位測井、普通電阻率測井、側(cè)向（聚焦電阻率）測井、感應(yīng)測井、介電測井、電磁波測井、地層微電阻率掃描測井、陣列感應(yīng)測井、方位側(cè)向測井、地層傾角測井、過套管電阻率測井等。

1.2 聲波測井

聲波測井系據(jù)聲波在不同煤巖層中傳播時，其速度、幅度及頻率等聲學(xué)響應(yīng)特征參數(shù)的變化來判識和評價地層的巖性、孔隙度和固井質(zhì)量等。目前，聲波測井類型主要有：聲波幅度測井、聲速測井、井下聲波電視、水泥膠結(jié)評價測井、反射式聲波井壁成像測井、長源距聲波全波列測井、偶極（多極子）聲波測井、噪聲測井等。

1.3 核測井

核測井又稱為放射性測井，其原理是基于地層巖性及其孔隙流體的核物理性質(zhì)差異性特征，通過放射性測井研究和建立地層的地質(zhì)剖面，進而發(fā)現(xiàn)重要目標層位，核測井在煤田地質(zhì)勘探中已成為一種重要的物理測井手段。目前，核測井種類較多，大致可分為中子測井、伽馬測井及核磁共振測井等三種類型。伽馬測井常見類型主要有：密度測井、自然伽馬測井、同位素示蹤測井、自然伽馬能譜測井等；中子測井常見類型主要有：超熱中子測井、中子壽命測井、中子伽馬測井、熱中子測井、C/O比測井、中子活化測井、PND-S測井等；核磁共振測井測井常見類型有：預(yù)極化方式和自旋回波方式。

表1 煤田地球物理測井常見類型及應(yīng)用

2 煤層氣勘探開發(fā)中地球物理測井技術(shù)系列

2.1 裸眼完井的煤層氣地球物理測井系列

煤層氣儲集層的判識和評價是煤層氣勘探開的發(fā)關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。歷經(jīng)數(shù)十年的理論研究和工程實踐，形成了多種地球物理測井類型相結(jié)合的綜合判識和評價煤層氣儲集層的方法及技術(shù)體系[2]。例如對于裸眼完井的煤層氣井進行煤層氣儲集層判識和厚度確定時，可采用：密度測井（伽馬-伽馬測井）、自然伽馬測井、雙側(cè)向電阻率測井、高分辨率感應(yīng)測井等四個系列測井技術(shù)。其中，井徑測井、密度測井（伽馬-伽馬測井）、自然伽馬測井、聲波時差測井和電阻率測井是最常用的測井系列。若要對煤巖進行工業(yè)分析、預(yù)測和計算煤儲層的含氣量、孔隙度、物理力學(xué)性質(zhì)和滲透率等參數(shù)時，除使用井徑測井、密度測井（伽馬-伽馬測井）、自然伽馬測井外，亦可增加使用雙側(cè)向測井、微球型聚焦測井、自然電位測井、補償中子測井、微電阻率掃描測井(FMS)、聲波全波段測井、地球化學(xué)測井、碳氧比能譜測井、溫度測井等地球物理測井類型，通過對這些物理測井資料的綜合分析和對比，進而得到更為可靠的解釋成果。

2.2 套管完井的煤層氣地球物理測井系列

套管完井系指在煤層氣井中下入生產(chǎn)套管并使用水泥漿對套管和井壁之間的環(huán)空進行封固（其過程稱為固井）。在固井完畢侯凝結(jié)束后，為了保障抽采系統(tǒng)的封閉型，需對煤層氣井進行固井質(zhì)量（即對水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量）檢測。煤田勘探過程中，固井質(zhì)量檢測方法主要有聲幅測井、變密度測井、超聲脈沖反射法測井、貼井壁分扇形區(qū)水泥膠結(jié)評價測井等多種技術(shù)系列[3]。但聲幅測井和密度（伽馬-伽馬）測井在煤層氣勘探開發(fā)中的套管完井固井質(zhì)量檢測中最為常見，測井資料解釋結(jié)果可靠。

2.3 煤層氣生產(chǎn)中的地球物理測井系列

在煤層氣井生產(chǎn)階段，為了制定科學(xué)的煤層氣井排采管控制度，往往有必要了解井筒內(nèi)流體（氣體、地下水及氣-液兩相流）動態(tài)變化及地下水補給能力等參數(shù)。為了獲取這些參數(shù)，煤層氣生產(chǎn)過常用流量測井、流體識別測井及井溫測井等方法來實現(xiàn)[4-6]。當煤層氣井生產(chǎn)過程中出現(xiàn)井下事故（如套管變形、錯斷、埋砂、卡泵等）時，為了了解井下的真實情況，為事故排查提供可靠資料，可采用反射式聲波井壁成像測井、井下攝影等手段。

2.4 煤層氣高產(chǎn)富集區(qū)預(yù)測地球物理測井系列

煤層氣（煤礦瓦斯）的賦存具有極強的不均一性，這給常規(guī)的瓦斯預(yù)測預(yù)報工作帶來了極大挑戰(zhàn)，特別是在預(yù)測、圈定煤層氣富集區(qū)時往往存在可靠性、實用性差等。隨著煤田地球物理測井技術(shù)的快速發(fā)展，地震資料在煤層氣勘探開發(fā)中逐漸備受重視，并初步形成了基于地震資料預(yù)測、圈定煤層氣高產(chǎn)富集區(qū)的多種技術(shù)方法[7-11]。在這些技術(shù)方法中，基于地震AVO屬性（即振幅隨偏移距的變化屬性）的煤層氣高產(chǎn)富集區(qū)預(yù)測法最具代表性和實踐性，其原理是煤層含氣量的多寡勢必造成其地球物理特性的差異，進而產(chǎn)生不同的AVO地震響應(yīng)[12]。該技術(shù)在美國圣胡安盆地的Cedar Hill煤層氣田、山西省大寧-吉縣煤層氣區(qū)塊、山西省沁水盆地南部寺河煤層氣區(qū)塊煤層氣高產(chǎn)富集區(qū)進行了預(yù)測和實踐，結(jié)果證實利用AVO探測煤層氣具有很強的技術(shù)可行性和應(yīng)用前景[12-13]。

3 結(jié)語

1）煤層氣開發(fā)中的地球物理測井系列較多，基本包括了煤層氣勘探開發(fā)的各個階段，為煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力技術(shù)保障。

2）不同的煤層氣勘探開發(fā)階段因其測井任務(wù)或目的差異，所選用的地球物理測井類型亦不盡不同。為了提高測井任務(wù)的可靠性和獲取更多的測井響應(yīng)參數(shù)，需選用多種地球物理測井類型相結(jié)合，配套使用。

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