CN103364844A - 一种计算煤层含气量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算煤层含气量的方法，所述方法包括：选取所测地区的系列煤心样品，测取各煤心样品所对应的最大镜质体反射率R_max及各煤心样品所对应井段的测井曲线值；建立最大镜质体反射率R_max与煤层含气量参数R之间的关系；根据各测井曲线值、煤层含气量参数R建立与煤层含气量V_gas间的计算关系式；本发明通过引入镜质体反射率充分考虑煤阶对煤层含气量的影响，使计算得到的煤层含气量更加符合实际地质情况，同时，仅仅依靠测井资料和镜质体反射率即可得出煤层含气量，其求取方便，成本低，且能够获取连续井段的煤层含气量，具有较好的应用效果。

Description

一种计算煤层含气量的方法

技术领域

本发明涉及煤层气勘探与开发领域，具体地讲，涉及一种计算煤层含气量的方法。

背景技术

煤层气是非常规油气中十分重要的洁净能源，其资源量大，勘探程度低，发展潜力巨大。煤层气的勘探开发对于增加天然气的有效供给、提高煤炭及天然气资源的安全开发及综合利用、发展绿色经济等都具有十分重要意义。在煤层气的勘探开发过程中，煤层含气量是评价煤层气资源量的关键参数之一。煤层含气量直接影响着煤层气储层开发方案的制定。

目前，除了实验室测量煤层含气量外，计算含气量的方法主要有：统计法、背景值法、等温吸附法以及神经网络法等。

1、统计法

该方法主要是运用数学统计原理，寻找含气量与测井曲线或者工业组分之间的关系，建立预测含气量的数学模型。该方法简单直接，但也存在计算结果不准确等问题。

2、背景值法

煤层含气后，其密度测井值、声波时差值、补偿中子值都会发生相应的变化。确定煤层在不含天然气时的测井曲线值，根据煤层气层与背景值之间的差异，利用体积模型计算煤层气层的含气量。

3、等温吸附法

普遍认为煤对甲烷的吸附属于物理吸附，并且采用等温吸附模型来表征。等温吸附模型通常采用兰氏方程来描述，其中兰氏体积与兰氏压力与工业组分存在一定的关系，在确定工业组分后，可通过压力得到含气量。目前，在兰氏方程的基础上发展了多种改进方法，通过引入灰分、固定碳以及地层温度等因素来修正兰氏方程，使计算结果更加符合实际地层。

4、神经网络法

主要采用BP神经网络算法来计算含气量，BP神经网络的学习过程由正向传播和反向传播两部分组成。在正向传播过程中，从输入层经隐含层处理并传向输出层，如果输出层不是期望的输出，则误差从输出层向输入层传播，即反向传播。在反向传播过程中调整各层间连接权以及各层神经元的偏置值，以便减小误差，直至达到满意的输出值为止。BP神经网络算法输入层分别为测井曲线值，输出层为煤层含气量等参数。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点：

以上几种计算煤层含气量的方法中，其中统计法相对简单直接，但存在计算结果不准确等特点；背景值法中背景值的选取困难，难以得到完全不含气的煤层背景值；等温吸附法需要进行等温吸附试验，对于灰分和固定碳的校正还需对煤心进行工业组分分析，其获取过程繁琐；BP神经网络算法计算结果相对准确，但计算过程相对复杂，需要大量的样本进行学习。

发明内容

为了实现对煤层含气量的准确、快速计算，使煤气层的求取更方便、成本更低，并能实现连续井段煤层含气量的获取，本发明提供了一种计算煤层含气量的方法，使煤层含气量更加符合实际地质情况。

所述技术方案如下：一种计算煤层含气量的方法，所述方法包括如下步骤：

选取所测地区的系列煤心样品，测取各煤心样品所对应的最大镜质体反射率R_max及各煤心样品所对应井段的测井曲线值；建立最大镜质体反射率R_max与煤层含气量参数R之间的关系；根据各测井曲线值、煤层含气量参数R建立与煤层含气量V_gas间的计算关系式。

进一步，所述的各煤心样品所对应井段的测井曲线值包括：声波时差AC，岩性密度DEN，补偿中子CNL，原状地层电阻率R_t和自然伽马GR。

所述的原状地层电阻率R_t采用深浅双侧向测井中的深侧向的测井曲线值。

所述的煤层含气量参数R与最大镜质体反射率R_max的关系通过以下关系式表示：

$R=\frac{1}{\mathrm{\σ}\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-\frac{{(R_{\max }-\mathrm{\μ})}^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}}$

其中，σ和μ为常量，分别取为1.5和3.4。

所述的煤层含气量V_gas与各测井曲线值、煤层含气量参数R间的关系通过如下计算关系式表示：

V_gas＝a×((CNL×log₁₀(R_t)/GR)^R)+b×CNL+c×GR+d×(DEN×AC)+e

其中，a、b、c、d、e为待定系数，其通过最小二乘拟合得到，其中的煤层含气量V_gas为吨煤含气量，单位为m³/t。

所述的煤心样品最大镜质体反射率R_max是按照《煤的镜质体反射率显微镜测定方法(GR/T 6948-2008)》进行测取。

所述的测井曲线值是按照《煤田地球物理测井规范(DZ/T 0080-93)》进行测量。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

由于在煤化过程中伴随着天然气的生成，煤阶对含气量影响明显，最大镜质体反射率R_max可以反映煤阶变化情况，本发明通过将最大镜质体反射率R_max引入到煤层含气量的计算关系式中，使计算得到的煤层含气量更加符合实际地质情况，计算结果更加准确。

通过图2中的煤层含气量计算与实验测量煤层含气量结果对比图可以看出，利用本发明计算的煤层含气量，能够达到与实验室煤心按照《煤层气含量测定方法(GB/T 19559-2004)》标准流程进行实验及计算获取的测试效果，而且求取方便、成本低，能够获取连续井段的煤层含气量，具有较好的应用效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提供的计算煤层含气量的方法框图；

图2是本发明计算方法计算煤层含气量与实验测量值的对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明所提供的计算煤层含气量的方法采用下述步骤来实现，下面结合具体实例进行描述：

(1)选取测量地区具有能够代表本地区特征的系列煤心样品，进行实验和计算，得到最大镜质体反射率R_max。

本发明选取20块煤心样品，按照《煤的镜质体反射率显微镜测定方法(GR/T6948-2008)》标准流程进行实验，得到每块煤心样品的最大镜质体反射率R_max。

(2)获取各煤心样品所对应井段的测井曲线值，其包括声波时差AC，岩性密度DEN，补偿中子CNL，原状地层电阻率R_t和自然伽马GR。

本发明测井曲线值的测量是按照《煤田地球物理测井规范(DZ/T 0080-93)》进行的，其中的原状地层电阻率R_t采用深浅双侧向测井中的深侧向的测井曲线值。

(3)把最大镜质体反射率转换反映煤层含气量大小的煤层含气量参数R，所建立的关系式为：

$R=\frac{1}{\mathrm{\σ}\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-\frac{{(R_{\max }-\mathrm{\μ})}^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}}$

其中，σ为1.5，μ等于3.4。μ代表峰值对应的反射率，σ为反映曲线峰值宽窄的一个参数，通过测量大量的镜质体反射率与含气量的关系，然后通过上述关系式拟合得到σ和μ这两参数的数值。

(4)建立煤层含气量计算关系式：

V_gas＝a×((CNL×log₁₀(R_t)/GR)^R)+b×CNL+c×GR+d×(DEN×AC)+e

其中，a、b、c、d、e为待定系数；

通过对上述所取的20个煤心样品所测数据进行最小二乘拟合得到待定系数，a＝55.8264、b＝-0.4106、c＝0.4627、d＝0.0716、e＝-101.5310。

利用本发明计算的煤层含气量，能够达到与实验室煤心按照《煤层气含量测定方法(GB/T 19559-2004)》标准流程进行实验及计算获取的测试效果，而且求取方便、成本低，能够获取连续井段的煤层含气量，具有较好的应用效果。

具体实验测量及计算处理数据见表1。

表1煤心实验测试及本发明公式计算处理数据表

图2是利用本发明方法计算煤层含气量值与实验室按照《煤层气含量测定方法(GB/T 19559-2004)》标准流程进行实验及计算得到煤层含气量对比图，从图中可以看出，利用本发明计算煤层含气量与煤心实际测量值趋于一致，应用效果明显。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种计算煤层含气量的方法，其特征在于，所述方法包括：

选取所测地区的系列煤心样品，测取各煤心样品所对应的最大镜质体反射率R_max及各煤心样品所对应井段的测井曲线值；建立最大镜质体反射率R_max与煤层含气量参数R之间的关系；根据各测井曲线值、煤层含气量参数R建立与煤层含气量V_gas间的计算关系式。

2.根据权利要求1所述的计算煤层含气量的方法，其特征在于，

所述的各煤心样品所对应井段的测井曲线值包括：声波时差AC，岩性密度DEN，补偿中子CNL，原状地层电阻率R_t和自然伽马GR。

3.根据权利要求2所述的计算煤层含气量的方法，其特征在于，

所述的原状地层电阻率R_t采用深浅双侧向测井中的深侧向的测井曲线值。

4.根据权利要求1所述的计算煤层含气量的方法，其特征在于，

所述的煤层含气量参数R与最大镜质体反射率R_max的关系通过以下关系式表示：

$R=\frac{1}{\mathrm{\σ}\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-\frac{{(R_{\max }-\mathrm{\μ})}^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}}$

其中，σ取值为1.5，μ取值为3.4。

5.根据权利要求1-4任一所述的计算煤层含气量的方法，其特征在于，

所述的煤层含气量V_gas与各测井曲线值、煤层含气量参数R间的计算关系式通过如下关系表示：

V_gas＝a×((CNL×log₁₀(R_t)/GR)^R)+b×CNL+c×GR+d×(DEN×AC)+e

其中，a、b、c、d、e为待定系数，其通过最小二乘拟合得到，其中的煤层含气量V_gas为吨煤含气量，单位为m³/t。

6.根据权利要求5所述的计算煤层含气量的方法，其特征在于，

所述的煤心样品最大镜质体反射率R_max是按照《煤的镜质体反射率显微镜测定方法(GR/T 6948-2008)》进行测取。

7.根据权利要求5所述的计算煤层含气量的方法，其特征在于，

所述的测井曲线值是按照《煤田地球物理测井规范(DZ/T 0080-93)》进行测量。

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