文档介绍：第八章煤储层的地球物理特征*
随着测井技术的发展,测井响应不但能提供岩层层位、岩性、煤岩煤质参数、含水层参数、孔隙度、力学参数及沉积环境分析等多种测井成果。近年来,在煤层气含量拟合、煤体结构评价及煤储层渗透率预测方面也取得了长足发展。
第一节煤层气测井方法
为评价煤层气的储层特征,普遍采用的测井方法有电阻率、自然电位、自然伽玛、密度(伽玛伽玛)、声波、中子、自然伽玛射线能谱、地球化学测井等。
一、电阻率测井
地层电阻率是一种岩石特征,它反映岩石对电流的传导能力。电阻率测井有两种基本形式,一种是“电”测井,另一种是“感应”测井。电测井是一种用一系列电极测量地层电阻率的技术。电流在两个电极之间通过,测得其它电极间的综合电压。根据地层中已知的电流流动模式,可将测得的电压转换成地层的电阻率。电流流动模式是各种参数(如井径、钻井液、盐度等)之间电极距的函数。知道了这些参数,电压量就能换算成地层的电阻率值。因此,一系列读数就变换成地层电阻率的测井值。
电极距的大小影响探测深度。“探测深度”是指从井孔中进入岩石内代表总的读出数据达50%的辐射深度。地层的电阻率随探测深度的变化而变化,因为在钻井过程中,当泥浆柱压力高于地层压力时,泥浆滤液向可渗透的岩层侵入,在渗透层靠近井孔的部分形成泥浆滤液的侵入带,并在井壁上形成泥饼。从而出现泥饼、侵入带和非侵入带电阻率的差异。微电阻率测井的原理正基于此,它测得的是钻孔周围直接相邻地层中,两个不同深度的电阻率,一个是泥饼的电阻率,另一个是地层(或煤层)的电阻率。由于泥饼的电阻率比煤层低,所以,如果在穿越一个煤层段时钻井中有泥饼形成,则两条电阻率曲线将分开。这种微电阻率测井曲线的幅度差,可以定性评价煤层裂隙的发育程度。
目前,煤中裂隙的定量评价可用双侧向测井通过交绘图技术来实现。双侧向测井适合于煤层气井,因为它能在煤层这种具有高电阻率的地层中获得较精确的电阻率测量值。通常,用双侧向测井测得的煤层厚度比用感应测井测得的煤层厚度更加精确。更重要的是,双侧向测井是唯一能够运用深侧向测井和浅侧向测井电阻率值的响应曲线对煤中裂隙(主要为垂直裂隙)进行定量的方法。因为浅侧向测井和深侧向测井电导率的分离以及深侧向测井和煤基质电导率的差值,已被证明为裂隙孔隙度大小和钻井泥浆电导率的函数。双侧向测井主要用于含盐泥浆循环系统钻进的煤层气井,泥浆盐度多为50000×10-6(NaCl)。
电阻率测井给出了作为深度函数的电阻率值和由井孔进人岩石的距离二者之间的测井曲线图。一般情况下,电阻率测井的探测深度从数厘米到数米,微电阻率测井在数厘米之间,深侧向测井达数米的范围。在纯煤中,电阻率测井常常显示高值(图8-1)。
图8-1 煤系基本测井响应(Scholes,1993)
“感应”测井获得的感应电阻率与电的电阻率截然不同,正如其含义,感应电阻率是通过感应电流进人地层而获得的,它通过放置在仪器内的一系列线圈来实现。磁场的存在(由仪器内线圈中电流流动而引起)引起钻孔周围地层中电流的流动,地层电流路径类似围绕井孔的环形线。反过来,地层电流产生磁场,这种磁场引起仪器中其它测量线圈中电流的流动。测量线圈上的电压是地层电流的函数,而地层电流是地层电阻率的反函数。因此,来自测量线圈上的电压经适当转化和校正,即可作为地层电阻率而显示。一般而言,多数感应仪器(如双感应测井仪)有数十厘米到数米的探测深度,垂直分辨率也在这一范围内。已研制出的高分辨感应测井仪(HRI),最新的组合感应测井仪(AIT)能显示5条感应曲线,,。
二、自然电位测井
与电阻率测井(从技术而言并非电阻率测量)常常有关的是自然电位(SP)测井,这种电位由简单的电极组合测得,即测量井内电位与地表电极固定电位之间的差值。自然电位通常来自电化学反应,这种电化学反应发生在当一种盐度的流体(如泥浆滤液)在多孔或可渗透性介质(如储层)中与另一种盐度的流体(如地层水)相遇时。当其它因素已知(如泥浆的电阻率、地层温度等)时,自然电位的主要用途是作为渗透岩石(储层)的指标和计算地层水盐度(电阻率)的来源。因此,在某些地区自然电位测井有时可作为煤层渗透率的定性指标,但自然电位测井不能用于仅为气饱和的煤层气井中。为改善这一条件,可以用水充满井筒,再进行自然电位测井。
三、自然伽玛
测井
自然伽玛测井是测量地层中放射的自然伽玛射线,即记录地层内的天然放射性。所有岩石都显示出一定的天然放射性,这种放射性已经并将继续由地下岩层发射。其发射伽玛射线数量的大小,取决于岩石中钾、钍和铀的含量。含煤地层中砂岩、页岩和煤的总天然放射性不同。一般而言,岩层发射的自然伽玛射线量越高,作为潜在储层的可能性就越低。泥岩通常渗