馮智

(西部鉆探吐哈錄井工程公司，新疆 鄯善 838202)

0 引言

煤層氣是指賦存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產(chǎn)資源，也是煤化化學(xué)過程的附加產(chǎn)物。絕大部分主要分布在地層中，其余部分在在特定的溫度和壓力下，呈游離態(tài)或溶解態(tài)。我國近些年來大力發(fā)展錄井技術(shù)在煤田勘探中的使用，圍繞甲烷含量檢測工作和煤層特性分析工作，比之傳統(tǒng)技術(shù)固然有了較大進步，但是其投資高和周期長等問題還有待處理，總體來說還有較大的待提升空間。

客觀來說，我國煤層氣資源的總儲量處于世界中上等水平，近些年來國家對這類能源加大了開發(fā)。通常情況下，我國的煤礦地質(zhì)勘探人員在實際作業(yè)中常常會采取由上向下的勘探方式。煤層氣資源的總體開采周期較長，基本要經(jīng)過3～5 年才有產(chǎn)出，而且要經(jīng)歷鉆井、壓裂以及排采等一系列高技術(shù)含量的流程，獲取商業(yè)價值的時間較慢。這種在工作人員的長期經(jīng)驗積累中流傳下來的鉆探方式并不完美，相反存在諸多不足，無法保證勘探作業(yè)的施工進程。一旦在勘探作業(yè)中出現(xiàn)一些小的紕漏，將會給地質(zhì)特性的判斷帶來諸多難題，影響勘測結(jié)果。因此，在不斷的摸索與改進中，結(jié)合錄井的技術(shù)應(yīng)用而生。

倘若鉆探研究能夠?qū)F(xiàn)階段發(fā)展中的錄井技術(shù)中具體的鉆時、巖屑、巖芯以及氣測等基礎(chǔ)環(huán)節(jié)加以優(yōu)化，并注意其與精確的煤層氣特征數(shù)據(jù)的密切配合，我國的煤層氣地質(zhì)勘測技術(shù)的水平將更上一層樓。通過多口煤層氣的地質(zhì)錄井工作，發(fā)現(xiàn)氣測錄井運用在煤層氣勘探、評價中，效果比較顯著，能夠為后期開發(fā)提供必不可少的指引。在實際的錄井技術(shù)的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，煤層氣儲層普遍會表現(xiàn)出與上下不同層的劇烈變化，煤層氣儲層在地質(zhì)錄井中表現(xiàn)為鉆時明顯加快，氣測中烴類物質(zhì)的含量明顯增加，尤其是煤層氣含量中占比較高的甲烷氣體含量更是直線上升甚至最終達到飽和狀態(tài)的臨界值。在取心錄井中，可以觀察到氣體從煤心中以肉眼可見的速度逸出。煤層氣錄井的重點在煤巖儲層特征及含氣性描述。其中通過巖屑錄井、煤層取心、氣測錄井等手段來確定煤層氣的含氣量的大小。

1 巖屑錄井反映地下煤層厚度

巖屑錄井是以系統(tǒng)性視角對地層的原始情況進行剖析，由地質(zhì)技術(shù)人員借助精確的科學(xué)繪制工具做出大致的剖面圖。分布在不同煤層的巖屑無論是在顏色還是基本結(jié)構(gòu)等方面都存在著明顯的差異。例如，顏色的明暗程度發(fā)生明顯變化，表示為植物碎屑的數(shù)目逐漸增加或者云母、黃鐵礦等礦石開始出現(xiàn)，而這些特征具有普適性，地質(zhì)勘測人員可以從中讀取煤層的實際分布狀況。在以往的經(jīng)驗積累中，最終總結(jié)出新鉆煤屑的幾大共同特點分別是：呈片狀結(jié)構(gòu)、邊緣地區(qū)參差不齊、屑色的亮度較高。舊的殘留煤屑的結(jié)構(gòu)以及外形特點則恰巧和新的煤屑相反。巖屑錄井法在成本上較其它錄井法有較大優(yōu)勢，操作相對簡單，適合在煤層氣勘探工作中獲得廣泛使用。

2 煤層取心便于直接觀察及解析

在煤層氣勘探過程當(dāng)中，用專用工具將井下煤層柱體取到地面，并對其進行分析研究，從而取得各項資料的過程，其取出的煤層柱體稱為煤層巖心。為了解巖層特征及變化規(guī)律，特別是關(guān)于儲集層的含氣性質(zhì)，需要采集最直觀的巖心資料。因而，在鉆進過程中目的層取心是至關(guān)重要的。通過采用選擇性取心錄井，不僅實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)高效的鉆井任務(wù)，而且可以對儲集層巖芯的含氣性、解析性孔隙度、可鉆性進行深度了解。

3 隨鉆氣測定性預(yù)測含氣量

對煤層氣來講，隨鉆氣測的主要研究對象是解析氣、游離氣和水溶氣等在煤層氣中含量占多數(shù)的幾種氣體。這樣可以直接的發(fā)現(xiàn)煤層中氣體含量的大小，這樣的方法可以在不停鉆的情況下直接發(fā)現(xiàn)氣層，并可以通過氣體的各種成分的含量來判斷氣藏的類型，估算氣藏的地質(zhì)儲量?？偟膩碚f，氣測主要考慮的是脫氣效率和含氣飽和度的測量，此二者是影響氣測曲線的最根本要素，其具體影響的表現(xiàn)形式如下。

3.1 氣測曲線的飽和度與活躍程度有關(guān)

實際氣測成果表明，氣測反應(yīng)的活躍度越高，氣測曲線圖像的變化幅度越明顯。而在由于達到飽和狀態(tài)后反應(yīng)不甚劇烈的煤層中，氣測反應(yīng)往往很難能夠有明顯的變化，這也是需要考慮的。

3.2 氣測曲線的峰值與煤層氣量有關(guān)

在確保所有氣測錄井技術(shù)所涉及的相關(guān)變量都不變的前提下，產(chǎn)氣量的高低與峰值面的寬度、煤層氣體的含量、煤層的厚度等諸多因素成正態(tài)分布。

4 全脫氣分析估算煤層含氣生產(chǎn)能力

全脫氣分析主要采用了真空蒸餾法，將上文中所說的三種氣體充分脫出，這種脫氣方法在諸多實際應(yīng)用中具有成效的，平均脫氣率甚至可以高達90%。但是，這種測量手段偶爾會對揮發(fā)性較強的游離氣無不適用，這也是下一步工作中需要著重注意改善的點。

5 后效氣測作為煤層氣滲透性的依據(jù)

這種氣測方法主要以靜壓下鉆井液流體的擴散為基本原理從而對這些流體的性能進行全方位的分析，并最終達到驗明氣體在煤氣層中的具體富集程度的目的。這種技術(shù)在煤氣層勘測領(lǐng)域已經(jīng)得到了較成熟的利用，甚至已經(jīng)可以準(zhǔn)確地根據(jù)對烴含量的分析推測出煤層氣體含量。這項技術(shù)的使用使得為煤層氣評價提供可靠的第一性資料不再是難事，通過此特性可對該區(qū)域煤層氣進行初步評價，對后期開發(fā)提供借鑒。

6 現(xiàn)場計算增加煤氣量計算的精確性

在煤層氣勘測中，在錄井技術(shù)的配合下，煤氣量的現(xiàn)場計算從構(gòu)想變?yōu)榱爽F(xiàn)實，增加了計算結(jié)果的正確性。相關(guān)勘測人員應(yīng)該以高度謹慎的態(tài)度運用這些數(shù)據(jù)，確保煤層氣的精確性計算。下文具體論述錄井技術(shù)前提下的現(xiàn)場煤層氣量計算基本原理及方法。

6.1 基本原理

在開展鉆井作業(yè)時，鉆頭與煤層之間會發(fā)生相互作用，鉆頭的作用力較強，所以煤層會產(chǎn)生一定程度的破損，而或以吸附態(tài)，或以游離態(tài)存在于煤氣層中的氣體將會發(fā)生泄漏，隨著煤屑涌入到鉆井液中。通過儀器設(shè)備可以對鉆井液中的煤層氣含量進行測量，然后再將這些測量數(shù)據(jù)帶入到煤氣量的基本測算公式中就可以將其算出值。

6.2 基本方法

在進行煤氣量計算時，必須掌握計算所需要的各項數(shù)據(jù)，比如煤的質(zhì)量以及氣體的體積，同時需考慮水文資料。只有這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得以保障，才可以提高氣體參照法計算煤層氣含量的準(zhǔn)確性。首先，要通過鉆頭的直徑合理推測出井眼面積，并以井眼面積為參數(shù)計算煤的體積，從而計算出鉆煤巖的密度以及質(zhì)量；其次，在測算過程中應(yīng)該注意測量儀器的精確性，減少氣體濃度差異所導(dǎo)致的測量誤差，更要注意對其精確測量。

7 結(jié)語

錄井技術(shù)在煤層氣開發(fā)中具有光明的發(fā)展前景，地質(zhì)勘測人員應(yīng)該注重傳統(tǒng)的技術(shù)與新興的錄井技術(shù)的相互配合，汲取二者各自的長處加以整合，并提高現(xiàn)場的檢測技術(shù)，形成集整套勘測技術(shù)及分析流程為一體的綜合錄井技術(shù)。將信息化、數(shù)字化等先進的科研成果運用到煤層氣勘探中，推動煤層氣勘探技術(shù)的升級，更大程度提高勘探的質(zhì)量。在現(xiàn)今以及未來的很長時期內(nèi)，錄井技術(shù)都會作為煤層氣勘探技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，為煤炭資源的利用提供更全面的依據(jù)。