發(fā)布時間：所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：澳大利亞煤層氣資源豐富，尤其是中煤階的煤層氣具有埋藏深度淺、含氣量高、滲透率高等易于商業(yè)開發(fā)的特點。以澳大利亞H區(qū)塊中煤階的煤層氣為研究對象，在測井識別煤層的基礎(chǔ)上，利用測井、錄井、巖心分析等數(shù)據(jù)開展了煤層氣儲層分布、煤質(zhì)、物性以及含
摘要：澳大利亞煤層氣資源豐富，尤其是中煤階的煤層氣具有埋藏深度淺、含氣量高、滲透率高等易于商業(yè)開發(fā)的特點。以澳大利亞H區(qū)塊中煤階的煤層氣為研究對象，在測井識別煤層的基礎(chǔ)上，利用測井、錄井、巖心分析等數(shù)據(jù)開展了煤層氣儲層分布、煤質(zhì)、物性以及含氣性研究，利用取心分析數(shù)據(jù)獲得的動態(tài)蘭氏體積構(gòu)建煤層含氣量及含氣飽和度模型，實現(xiàn)H區(qū)塊煤層氣儲層表征。研究結(jié)果表明，澳大利亞H區(qū)塊煤層氣儲層具有高含氣量、低灰分、低揮發(fā)分、低濕度、高固定碳、高滲透率的特點，具有較高開發(fā)潛力。煤層氣儲層特征評價將為后續(xù)煤層氣開發(fā)奠定基礎(chǔ)，同時為同類型煤層氣儲層評價提供借鑒。
關(guān)鍵詞：煤層氣;儲層特征;含氣量;等溫吸附;含氣飽和度;儲層評價;澳大利亞
煤層氣(coalbedmethane，CBM)是在煤的形成過程及后期改造過程中產(chǎn)生并存儲于煤中的非常規(guī)天然氣，主要由甲烷、二氧化碳、氮氣等組成。分布形式有吸附態(tài)、游離態(tài)和溶解態(tài)等三種，吸附態(tài)占比最大(85%～95%)，溶解態(tài)占比最小。煤層氣開發(fā)不僅能夠保證煤礦安全開采，在減少甲烷直接向大氣中排放、保護(hù)大氣環(huán)境方面也具有重要意義[1-3]。
與常規(guī)油氣相比，煤層氣儲層在賦存方式、物性參數(shù)以及開發(fā)方式等方面有著較大差異[4-5]，常規(guī)儲層評價參數(shù)及方法應(yīng)用于煤層氣儲層評價時準(zhǔn)確率低，穩(wěn)定性差。目前針對煤層氣儲層的研究主要集中在含氣量上，對影響含氣量的煤質(zhì)、孔隙度、滲透率等儲層參數(shù)研究較少。澳大利亞中煤階的煤層氣資源豐富，普遍具有低灰分、低揮發(fā)分、高固定碳及高含氣量等特點[6-8]。
為了系統(tǒng)性、針對性地開展澳大利亞中煤階的煤層氣儲層研究，本文以測井、錄井及取心分析資料為基礎(chǔ)，在煤層識別與煤層空間分布分析基礎(chǔ)上，開展了頂?shù)装鍘r性、煤質(zhì)及儲層物性研究，通過改進(jìn)常規(guī)的等溫吸附模擬方法，構(gòu)建含氣量、飽和度模型，實現(xiàn)了澳大利亞H區(qū)塊中煤階的煤層氣儲層評價。
1研究區(qū)概況
澳大利亞H區(qū)塊位于澳大利亞東部S盆地，構(gòu)造上表現(xiàn)為一個東高西低的單斜構(gòu)造，內(nèi)部僅有很少北-西走向的逆沖斷層，斷層整體上不發(fā)育，構(gòu)造相對簡單。研究區(qū)煤層位于晚二疊世地層中。研究區(qū)煤層劃分為9套單煤層，單煤層厚度為0.1～6.5m，平均厚度2.4m.由于處于沼澤相沉積環(huán)境，煤層連續(xù)性差，單煤層存在少量分叉、合并以及尖滅現(xiàn)象。煤層的鏡質(zhì)體反射率為1.3～1.5，反映出中煤階煤巖的特征;煤層含氣量7.80～26.93m3/t，滲透率0.028×10-3～3.720×10-3μm2，埋藏深度300～700m.埋藏深度較淺，十分有利于煤層氣開發(fā)。
2煤層氣儲層評價
2.1煤層識別
在常規(guī)儲層中，烴源巖與儲層屬于不同的系統(tǒng)。然而在煤層氣儲層中，煤巖不僅是烴源巖，同時也是儲集層[9]。煤巖的準(zhǔn)確識別是煤層氣儲層研究的基礎(chǔ)。以常規(guī)曲線作為識別煤層的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對識別煤層具有天然優(yōu)勢。H區(qū)塊的測井曲線主要有井徑、自然伽瑪、自然電位、電阻率、中子孔隙度及補償密度。
本文根據(jù)煤層的測井響應(yīng)特征和取心數(shù)據(jù)的巖性描述，對巖性描述與測井?dāng)?shù)據(jù)之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在煤層識別過程中，自然伽瑪、補償密度對煤巖反應(yīng)最靈敏，而井徑、自然電位、電阻率、中子孔隙度等測井曲線受圍巖、井眼及泥漿濾液的影響，對煤巖識別的靈敏度較低，故而本文選取自然伽瑪、補償密度作為煤層識別的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
煤巖的取心數(shù)據(jù)表明，H區(qū)塊煤層的補償密度、自然伽瑪識別標(biāo)準(zhǔn)分別為1.85g/cm3，55API.以研究區(qū)煤層補償密度、自然伽瑪?shù)淖R別標(biāo)準(zhǔn)值為依據(jù)，在單井煤層識別基礎(chǔ)上，通過H區(qū)塊單井煤層對比、追蹤，明確了研究區(qū)煤層空間展布，如圖1所示。H區(qū)塊的空間分布特征表明研究區(qū)煤層厚度均勻，局部存在尖滅，埋藏深度與構(gòu)造特征吻合，自東向西埋藏深度逐漸加深。
2.2頂?shù)装鍘r性特征
煤層氣儲層頂?shù)装迮c常規(guī)油氣藏蓋層相似，對于煤層氣保存具有重要意義。良好的煤層氣藏要求煤層氣頂?shù)装寰哂泻芎玫姆忾]性，這樣才能夠阻止煤層氣散溢[10]。本文以測井資料、巖性描述、取心分析資料為基礎(chǔ)，通過對巖性以及物性分析來研究煤層氣頂?shù)装濉＝Y(jié)果表明，H區(qū)塊煤層氣儲層頂?shù)装鍘r性以砂巖和粉砂巖為主，測井密度為2.58～2.64g/cm3，孔隙度為2%～5%.這說明研究區(qū)頂?shù)装鍘r性以致密砂巖為主，有利于煤層氣的保存。
2.3煤質(zhì)特征
煤層氣儲層煤質(zhì)分析即煤層工業(yè)分析，包括固定碳、灰分、水分以及揮發(fā)分。其中，固定碳為煤層氣載體，而灰分、水分及揮發(fā)分的存在不利于煤巖中煤層氣吸附。煤質(zhì)參數(shù)研究對于煤層含氣量評價準(zhǔn)確性意義重大。煤層氣儲層煤質(zhì)參數(shù)的研究方法有兩種：巖心分析法和測井解釋法[11-13]。
巖心分析法通過對密閉取心的巖心進(jìn)行分析以獲得煤層煤質(zhì)分析參數(shù)，該方法精度高，但受樣品數(shù)量、測試費用的限制。與巖心分析法相比，測井解釋法具有連續(xù)性好、縱向分辨率高等特點，該方法多應(yīng)用于煤質(zhì)特征參數(shù)研究。
2.4儲層物性
煤層氣的儲層物性包括孔隙度與滲透率。與常規(guī)儲層相比，煤層氣儲層通常具有雙重孔隙結(jié)構(gòu)：基質(zhì)孔隙度和裂縫。基質(zhì)孔隙度以微孔為主，具有較大內(nèi)表面積，對甲烷的吸附性較強，在一定程度上決定著煤層氣資源量[14]。裂縫則是作為煤層氣滲流通道，維持煤層壓力。孔隙度是表征煤層氣儲層的一個重要參數(shù)。
在計算孔隙度的眾多曲線中，中子孔隙度由于受到煤層中存在的大量束縛水的影響，不能準(zhǔn)確反映煤層孔隙度;聲波時差則因為其采集特性，無法反映次生孔隙度。與中子孔隙度和聲波時差曲線相比，采用補償密度曲線計算孔隙度不僅不受束縛水影響，還能反映煤層氣儲層的次生孔隙度，所以補償密度是計算孔隙度的最佳數(shù)據(jù)。煤層氣開發(fā)過程中，滲透率是煤層氣產(chǎn)能的關(guān)鍵因素，對煤層氣開發(fā)起著決定性作用，直接影響著煤層氣開采效果。滲透率是煤層氣儲層研究難點，影響因素較多，包括地質(zhì)構(gòu)造、應(yīng)力狀態(tài)、煤層埋深、煤體結(jié)構(gòu)、煤巖煤質(zhì)特征、煤級和裂隙系統(tǒng)等[15-17]。滲透率與煤層埋藏深度相關(guān)性分析表明，二者具有很好的相關(guān)性。
2.5含氣量
含氣性對于煤層氣儲層井型布置、井位選擇以及“甜點區(qū)”優(yōu)選具有重要意義。隨著煤層含氣量研究的不斷發(fā)展，對含氣量計算精度的要求越來越高。目前含氣量計算以間接方法為主，主要有密閉取心分析法、煤層含氣梯度法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬含氣量法、基于朗格繆爾方程的煤層含氣量預(yù)測方法等[18]。其中，密閉取心法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法受限于樣品數(shù)量。
3應(yīng)用結(jié)果分析
在儲層評價模型基礎(chǔ)上，以單井測井?dāng)?shù)據(jù)、巖心分析結(jié)果為約束，開展了H區(qū)塊的單井的煤層氣儲層評價。澳大利亞H區(qū)塊中煤階煤層氣儲層評價的結(jié)果為：灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.6%～30.7%，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.00%～32.48%，固定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)32.60%～69.84%，揮發(fā)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.00%～32.54%，孔隙度2.50%～10.35%，滲透率0.10×10-3～3.51×10-3μm2.依據(jù)改進(jìn)的動態(tài)蘭氏體積煤層含氣量的等溫吸附模擬結(jié)果計算出H區(qū)塊含氣量為7.8～19.8m3/t，含氣飽和度為90.6%.
這些數(shù)據(jù)為后續(xù)煤層氣儲層研究奠定了良好的基礎(chǔ)。在煤層氣儲層評價基礎(chǔ)上，筆者進(jìn)行了H區(qū)塊煤層氣儲層的有利區(qū)劃分，結(jié)合實際開發(fā)效果確定了有利區(qū)的評價指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)。煤層氣開發(fā)有利區(qū)的評價指標(biāo)為含氣量、累計厚度、滲透率和頂?shù)装鍘r性。有利區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)為：含氣量大于5m3/t，煤巖累計厚度大于7m，滲透率大于1×10-3μm2，頂?shù)装逯g主要以泥巖或者致密砂巖為主。
4結(jié)論
通過對澳大利亞H區(qū)塊煤層氣儲層的評價研究，得到以下結(jié)論：
1)煤層氣作為重要的非常規(guī)天然氣，與常規(guī)天然氣在賦存方式、物性參數(shù)以及開發(fā)方式等方面存在較大差異。針對于煤層儲層特點，結(jié)合煤層氣開發(fā)實際需要，依據(jù)圍巖特征、煤質(zhì)、孔隙度、滲透率、含氣量和飽和度開展煤層氣儲層評價。
2)采用常規(guī)測井資料與取心分析資料進(jìn)行煤層識別，同時開展煤層頂?shù)装鍘r性識別，為準(zhǔn)確研究煤層氣儲層評價奠定了基礎(chǔ)。基于巖心分析資料與測井資料的煤質(zhì)、儲層物性、改進(jìn)后的動態(tài)蘭氏體積含氣量能夠準(zhǔn)確地對煤層氣儲層開展評價，同時在含氣量計算過程中能夠消除灰分、水分和揮發(fā)分對含氣量與飽和度影響，極大地提高了含氣量計算精度。
3)受限于煤層儲層測井曲線自身精度，煤層氣儲層參數(shù)評價結(jié)果有一定局限性。在后續(xù)的研究中，將考慮采用成像測井資料以提高煤層氣儲層評價結(jié)果準(zhǔn)確性。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄒才能，楊智，朱如凱，等.中國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)與理論技術(shù)進(jìn)展[J].地質(zhì)學(xué)報，2015，89(6)：979-1007.ZOUCN，YANGZ，ZHURK，etal.China'sunconventionaloilandgasexplorationanddevelopmentandtheoreticalandtech-nologicalprogress[J].ActaGeologicaSinica，2015，89(6)：979-1007.
[2]孫粉錦，王勃，李夢溪，等.沁水盆地南部煤層氣富集高產(chǎn)主控地質(zhì)因素[J].石油學(xué)報，2014，35(6)：1070-1079.SUNFJ，WANGB，LIMX，etal.MajorgeologicalfactorscontrollingtheenrichmentandhighyieldofCBMinthesouthernQinshuiBasin[J].ActaPetroleiSinica，2014，35(6)：1070-1079.
[3]孟召平，劉翠麗，紀(jì)懿明.煤層氣/頁巖氣開發(fā)地質(zhì)條件及其對比分析[J].煤炭學(xué)報，2013，38(5)：728-736.MENGZP，LIUCL，JIYM.Geologicalconditionsofoalbedmethaneandtheircomparisonandshalegasexploitationanaly-sisandshalegasexploitationanalysis[J].JournalofChinaCoalSociety，2013，38(5)：728-736.
[4]淮銀超，張銘，楊龍偉，等.基于相控的煤層氣藏三維地質(zhì)建模[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2017，39(2)：275-285.HUAIYC，ZHANGM，YANGLW，etal.Facies-controlledthree-dimensionalgeologicalmodelingforCBMreservoir[J].
相關(guān)刊物推薦：《石油學(xué)報》雜志是由中國科協(xié)主管、中國石油學(xué)會主辦的石油及天然氣科學(xué)技術(shù)方面的綜合性學(xué)術(shù)刊物。根據(jù)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所2005年底最新發(fā)布的《中國科技期刊引證報告》，《石油學(xué)報》的影響因子為1.055，在1608種統(tǒng)計源期刊中排序為第74位;總被引頻次為1388，在1608種統(tǒng)計源期刊中排序為第83位。
