CN105092813A

CN105092813A - 一种确定煤层含气量的方法

Info

Publication number: CN105092813A
Application number: CN201510520682.3A
Authority: CN
Inventors: 冯俊贵; 万金彬; 李戈理; 沈志成; 赵建斌; 何羽飞; 田扬; 白松涛; 黄科; 李慧莹
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Logging Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Logging Co Ltd
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2015-11-25

Abstract

本发明公开了一种确定煤层含气量的方法，属于煤层气勘探与开发领域。所述方法是在兰氏等温吸附理论模型推导的基础上，形成不同煤阶情况下对应的兰氏体积的理论取值；在此基础上运用对应的常规测井资料，结合煤岩测试分析与等温吸附实验资料，确定煤层含气量的定量计算。本发明通过对兰氏等温吸附模型的改进，分析最大镜质体反射率与兰氏体积的关系，建立常规测井曲线求取最大镜质体反射率的方法，进而确定煤层含气量。该方法评价认识连续，验证效果较好，极大减少了现有利用实验技术测量含气量带来的实验取样难，以及成本过高的弊端，为目前我国各个盆地煤层气开发提供可靠的储层参数。

Description

一种确定煤层含气量的方法

技术领域

本发明涉及煤层气勘探与开发领域，特别涉及一种确定煤层含气量的方法。

背景技术

煤层气作为非常规能源，其煤储层含气量的定量预测是评价的关键。随着我国多个盆地煤层气勘探的深入，已积累了一系列评价煤层含气量的方法，但还远不能满足煤层气勘探开发的需求。目前亟待解决的问题是如何基于测井多参数资料定量评价煤层含气量，国内外研究主要是基于密度与灰分含量建立关系，然后灰分与含气量建立关系，计算结果很大程度上受密度测量值的影响。因此，为降低预测误差，应遵循多敏感参数的综合评价。

目前，煤层含气量计算方法主要有直接法、解吸法和间接法等：

直接法是通过对煤岩钻井密闭取样然后在实验室测试，在模拟地层温度和压力条件下测定单位重量煤含气体积。

解吸法是通过密闭取心，利用解吸仪测定解吸量随时间的变化规律，是一种以测定井筒煤层气解吸速度为基础的直接测定煤层含气量的方法。

间接法主要分为三类。一类是基于煤层气等温吸附模型的含气量计算，包括基于经验式的Freundlich模型、基于单分子吸附层的(改进的)Langmuir模型(兰氏模型)、基于多分子吸附层的BET方程以及微孔填充吸附理论的(D-R方程)、BET方程改进型、D-A方程、Kelvin方程(通常会出现IV和V型等温线)等。等温线的性质多样，有时是几种类型的混合。目前对于煤层中水分含量介于0和饱和水分之间的吸附等温线主要用Langmuir模型。

第二类是非线性信息预测法，包括最优化、遗传算法、BP神经网络、支持向量机、小波变换以及灰色系统理论等非线性处理方法。通过开展煤心地球物理性质研究和参数建模，建立测井信息与煤层参数之间的非线性关系。

第三类是运用统计回归方法预测煤层含气量，优选影响煤层含气量的敏感性测井参数，构建测井敏感参数与煤层含气量关系的解释模型，经直接法和吸附法刻度，准确定量预测煤层含气量。目前统计回归方法包括单参数回归方法和多元回归方法。其中，单参数回归方法有MullenMJ和Mavor等最早提出用密度测井资料计算煤层含气量的Mullen公式和Mavor公式，发现煤层中灰分与含气量呈反比，灰分含量能通过密度求得，从而建立密度测井资料和含气量之间的关系；其次，是地区经验密度值计算法、中子计算法、电阻率法、消除中子或密度背景值法。单参数回归方法考虑因素单一，所以计算快，但计算误差大(输入曲线易受外界干扰)，相关性差。而多参数回归方法是基于煤层含气量有关的多个测井敏感参数，通过曲线重构和敏感参数优选，建立评价煤层含气量多元回归模型。多元回归模型由于考虑影响含气量的多方面因素，有效减小单一参数风险，且通过对相关性小的多个测井参数采取曲线重构降元处理，进一步减小预测误差的可能性。将预测结果与直接法测量结果拟合，相关性基本在80％以上，极大提高了预测精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确、快速的利用常规测井资料计算煤层含气量的方法。

本发明采用以下步骤实现：

步骤(1)，对煤层进行测试分析实验及等温吸附试验，并获取最大镜质体反射率R_max、工业组分、兰氏体积V_L、兰氏压力P_L数据；并获取煤层对应井段的测井曲线，包括自然伽马GR，补偿密度DEN，声波时差AC，补偿中子CNL，原状地层电阻率Rt，埋深H和温度T；

步骤(2)，利用敏感测井曲线分别表征兰氏压力、地层压力以及最大镜质体反射率值；

步骤(3)，根据步骤(2)计算的最大镜质体反射率值求取煤层兰氏体积值；

步骤(4)，根据步骤(3)所计算不同最大镜质体反射率的兰氏体积值，结合兰氏压力和地层压力值代入改进的兰氏方程求取煤层含气量。

进一步的，在进行步骤(1)中，进行煤层煤心测试分析实验和等温吸附试验：

具体的，所述煤层煤心测试分析实验按照《煤的工业分析方法GB/T212-2008》标准规定的流程进行。

具体的，等温吸附试验按照《煤的高压等温吸附试验方法GB/T19560-2008》标准规定的流程进行。

进一步的，所述步骤(1)中测井曲线的测量按照《煤田地球物理测井规范(DZ/T0080-93)》标准规定的流程进行。

进一步的，所述步骤(2)中煤层兰氏压力、地层压力以及最大镜质体反射率值按照如下公式计算：

P_L＝a×T+b

P＝c×H+d

R_o＝e×GR+f×CNL+g×log₁₀(R_t)+h×H×DEN/AC+C

式中，a、b、c、d、e、f、g、h为待定系数，C为常数；

P为地层压力，

R_o为最大镜质体反射率值。

进一步的，所述步骤(3)中所述煤储层兰氏体积值按照如下公式进行计算：

V_L＝i×R_o ²+j×R_o+k

式中，i、j、k为待定系数，

R_o为最大镜质体反射率值。

进一步的，所述步骤(4)中所述计算煤层含气量具体按照如下公式进行，

V_{g a s} = V_{F C} \times \frac{V_{L} \times P}{P_{L} + P}

V_gas为吨煤含气量，单位为m³/t，

V_FC为工业组分中固定碳体积百分含量，

V_L为兰氏体积，

P_L为兰氏压力，

P为地层压力。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：该方法是在兰氏等温吸附理论模型推导的基础上，形成不同最大镜质体反射率情况下对应的兰氏体积的理论取值；在此基础上运用对应的常规测井资料，结合煤岩测试分析与等温吸附实验资料，确定煤层含气量的定量计算。本发明通过对兰氏等温吸附模型的改进，分析最大镜质体反射率与兰氏体积的关系，建立常规测井曲线求取最大镜质体反射率的方法，进而确定煤层含气量，评价认识连续，验证效果较好，极大减少了现有利用实验技术测量含气量带来的实验取样难，以及成本过高的弊端，为目前我国各个盆地煤层气开发提供可靠的储层参数。

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是本发明实施例提供的确定煤层含气量的方法流程图；

图2为本发明公式计算煤心含气量与实验测量煤心含气量的对比图；

图3为本发明计算煤层含气量与井壁取心实验室测量煤层含气量对比图。

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。

参见图1，本发明实施例提供了一种确定煤层含气量的方法，按照如下步骤进行操作：

步骤一，选取鄂东气田三交北区块31块能够代表本地区特征的系列煤层煤心，按照《煤的工业分析方法GB/T212-2008》和《煤的高压等温吸附试验方法GB/T19560-2008》标准规定的流程对煤层煤心进行实验，所述煤心实验包括煤心测试分析实验和等温吸附试验，并获取最大镜质体反射率R_max、工业组分、兰氏体积V_L、兰氏压力P_L值；按照《煤田地球物理测井规范(DZ/T0080-93)》标准规定的流程进行测井曲线的测量，获取取心深度对应深度测井曲线值，包括自然伽马GR，补偿密度DEN，声波时差AC，补偿中子CNL，原状地层电阻率Rt，埋深H，温度T等。

步骤二，利用步骤一获取的敏感测井曲线分别计算兰氏压力P_L、地层压力P以及最大镜质体反射率R_o，具体按照如下公式进行计算，

P_L＝a×T+b

P＝c×H+d

R_o＝e×GR+f×CNL+g×log₁₀(R_t)+h×H×DEN/AC+C

其中，a＝0.1015，b＝0.0776；c＝78.323，d＝201.35；e＝-0.0043，f＝0.023，g＝0.267，h＝0.025，C＝2.06。

步骤三，利用所计算的最大镜质体反射率R_o求取煤储层兰氏体积V_L值，具体按照如下公式进行计算，

V_L＝i×R_o ²+j×R_o+k

其中，i、j、k为待定系数，

通过最小二乘拟合得到待定系数，i＝-91.7，j＝681.3，k＝-1222.1。

步骤四，将用常规测井曲线计算的各个参数代入改进的兰氏等温吸附模型确定煤层含气量：

V_{g a s} = V_{F C} \times \frac{V_{L} \times P}{P_{L} + P}

式中，V_gas为吨煤含气量，单位为m³/t，V_FC为工业组分中固定碳体积百分含量，V_L为兰氏体积，P_L为兰氏压力，P为地层压力。

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/T19559-2004)》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。

利用本发明方法计算煤层含气量值与煤心测定含气量值对比图见附图1。

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/T19559-2004)》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。

图3是本发明计算煤层含气量与井壁取心实验室测量煤层含气量对比实例，第六道为该井煤层实验室煤心空气干燥基测试含气量和用本发明方法计算含气量比照，本发明方法计算值与实验室测试值相近。

表1煤心实验测试及发明公式计算处理数据表

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种确定煤层含气量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤层煤心测试分析实验按照《煤的工业分析方法GB/T212-2008》标准规定的流程进行，等温吸附试验按照《煤的高压等温吸附试验方法GB/T19560-2008》标准规定的流程进行。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中测井曲线的测量按照《煤田地球物理测井规范(DZ/T0080-93)》标准规定的流程进行。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中煤层兰氏压力、地层压力以及最大镜质体反射率值按照如下公式计算：

P_L＝a×T+b

P＝c×H+d

R_o＝e×GR+f×CNL+g×log₁₀(R_t)+h×H×DEN/AC+C

式中，a、b、c、d、e、f、g、h为待定系数，C为常数；

P为地层压力；

R_o为最大镜质体反射率值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中煤层兰氏体积值按照如下公式进行计算：

V_L＝i×R_o ²+j×R_o+k

式中，i、j、k为待定系数，

R_o为最大镜质体反射率值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中计算煤层含气量具体按照如下公式进行：

V_{g a s} = V_{F C} \times \frac{V_{L} \times P}{P_{L} + P}

式中，V_gas为吨煤含气量，单位为m³/t，

V_FC为工业组分中固定碳体积百分含量，

V_L为兰氏体积，

P_L为兰氏压力，

P为地层压力。