确定目标煤层的煤层气含量的方法与流程

本发明涉及非常规油气井勘探开发
技术领域：
，尤其涉及评价目标煤层的煤层气含量的方法。
背景技术：
：煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属于非常规天然气。煤层气的热值是通用煤的2-5倍，与天然气相当，而且燃烧后几乎不产生废气，是良好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气在空气中的体积含量达到5％-16％时，遇明火就会爆炸(即，瓦斯爆炸)。因此，在采煤之前如果先开采煤层气，可大幅降低煤矿瓦斯爆炸的几率。综上，煤层气的开发和利用具有非常有益的作用。现有技术中，评价煤层气储层含气量最直接的方法是：钻取煤层岩心，然后测定岩心镜煤的反射率、碳、氢含量和发热量等参数。之后，依据煤阶划分标准确定煤阶，并利用解析法、艾瑞法、等温吸附线法及开姆法等多种方法求得储层含气量。应用上述方法求得煤层气储层含气量，是在勘探开发初期进行准确评价煤层所必不可少的。然而，这些方法的实施成本较高，并且需要的时间也较长，造成效率低下。因此，需要一种经济有效地确定煤层含气量的方法。技术实现要素：针对上述问题，本发明提出了一种确定目标煤层的煤层气含量的方法。通过本发明的方法可得到目标煤层的煤层气含量Sg的计算式。通过该计算式，可以仅借助于测井获得的目标煤层的表观测井孔隙度、表观密度和灰分的体积含量，就可以获得目标煤层的不同位置的煤层气含量，大大降低了施工成本并且施工效率也较高。根据本发明的确定目标煤层的煤层气含量的方法，包括以下步骤，步骤一： 获得目标煤层的多个位置处的孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2和点含气量Sdg，步骤二：根据孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2与点含气量Sdg之间的关系构建目标煤层的煤层气含量Sg的计算式，步骤三，由步骤二中的煤层气含量Sg的计算式来确定目标煤层的不同位置的煤层气的含量。申请人发现，对于煤层而言，煤层的孔隙度值和测井密度值都能够反映煤层气的含量，但是单独使用两者中的任何一种方式都不能准确地表征煤层气的含量。由此，申请人创造性地将煤层的孔隙度和密度都作为煤层气含量Sg的计算式的因素，这样就能够提高由煤层气含量Sg的计算式得到的结果的精度。此外，根据本发明的方法，在评价目标煤层的其他位置的煤层气含量时，仅需要借助于煤层气含量Sg的计算式就可以得到，而不再需要对该位置钻取煤层岩芯了。这样就极大地降低了施工成本并且施工效率也较高。在一个实施例中，目标煤层的煤岩包括煤基质和灰分，孔隙度特征参数K1不包含灰分的影响，密度特征参数K2不包含灰分的影响。申请人发现，煤层气主要存在于煤基质中，而在灰分中几乎不含有煤层气。因此，从孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2中除去灰分的影响因素，能够避免灰分对测试结果的不良影响，由此进一步提根据本发明的方法获得的煤层气含量的精度。在一个实施例中，孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2的表达式为：K1＝CNL×(1-Aad)，K2＝DEN×(1-Aad)，其中，CNL为目标煤层的表观测井孔隙度值，DEN为目标煤层的表观密度值，Aad为目标煤层中灰分的体积含量。在一个优选地实施例中，在步骤二中，由孔隙度特征参数K1和点含气量Sdg获得第一含气分量Sg1的计算式，由特密度征参数K2和点含气量Sdg获得第一含气分量Sg2的计算式，煤层气含量Sg是第一含气分量Sg1和第一含气分量Sg2的函数。申请人意外发现，可以使用目标煤层中的灰分的体积含量来表征其对孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2中灰分的影响，使用孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2得到煤层去含量Sg的表达式或函数能够进一步提高所计算的目标煤层中煤层气的含量的准确性。在一个实施例中，表观测井孔隙度值通过中子测井获得，表观密度值通过密度测井获得，灰分的体积含量通过自然伽马测井获得，点含气量Sdg通过分析在相应位置处取得的煤层的岩石样品而获得。这些测井方法和实验室分析岩石样品的方法是本领域的技术人员所熟知的技术。由此，施工人员可方便地使用本发明 的方法，这进一步降低了施工成本。在一个实施例中，第一含气分量Sg1的计算式和第二含气分量Sg2的计算式通过最小二乘法拟合而得到。在一个具体的实施例中，第一含气分量Sg1由下式表示：Sg1＝a1×K1+b1，第二含气分量Sg2由下式表示：Sg2＝a2×K2+b2，其中，对于具体的目标煤层而言，参数a1、b1、a2和b2为固定值，并且参数a1和a2大于零。在一个实施例中，目标煤层的煤层气含量Sg是第一含气分量Sg1和第二含气分量Sg2的加权和。在一个具体的实施例中，目标煤层的煤层气含量Sg由下式表示：Sg＝C1×Sg1+C2×Sg2，其中，C1和C2分别为第一含气分量Sg1和第二含气分量Sg2的权系数，并且C1+C2＝1。对于不同的目标煤层而言，孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2所表征的地层因素对煤层气的含量的影响并不相同，因此使用第一含气分量Sg1和第二含气分量Sg2的加权和能更准确地表示目标煤层的不同位置的煤层气的含量Sg。在一个实施例中，C1和C2的数值均为1/2。在本申请中，技术用语“表观孔隙度”和“表观密度值”是指从整体来看目标煤层经某种测井方法得到的测量值，这是本领域的技术人员所熟知的技术用语。与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)申请人创造性地将煤层的孔隙度和密度都作为煤层气含量Sg的计算式的因素，这样就能够提高由煤层气含量Sg的计算式得到的结果的精度。(2)根据本发明的方法，在评价目标煤层的其他位置的煤层气含量时，仅需要借助于煤层气含量Sg的计算式就可以得到，而不再需要对该位置钻取煤层岩芯了。这样就极大地降低了施工成本并且施工效率也较高。(3)本方法不受地区局限，便于应用。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：图1是实施根据本发明的方法的步骤示意图；图2是本发明实施例的第一含气分量Sg1的拟合图像；以及图3是本发明实施例的第二含气分量Sg2的拟合图像。具体实施方式下面将结合附图对本发明作进一步说明。图1示意性地显示了实施根据本发明的确定目标煤层的煤层气含量的方法的步骤。步骤1：获得目标煤层的多个位置处的孔隙度特征参数K1、密度特征参数K2和点含气量Sdg。步骤2：根据特征参数K1和特征参数K2与点含气量Sdg之间的关系构建目标煤层的煤层气含量Sg的计算式。步骤3：由煤层气含量Sg的计算式来确定目标煤层的不同位置的煤层气的含量。对于上述步骤一，申请人发现，煤层的煤岩通常都包括煤基质和灰分。灰分例如可以是颗粒度较小的石英。煤层气通常存储于煤基质中，而在灰分中存储的量非常少，甚至为零。因此，孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2中均不应当包含灰分的影响。由此，申请人创造性地使用灰分在煤层中的体积含量来表征其对孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2的影响，并且进一步地得到了孔隙度特征参数K1的计算式(如式1)和密度特征参数K2的计算式(如式2)，K1＝CNL×(1-Aad)，式1K2＝DEN×(1-Aad)，式2其中，CNL为目标煤层的表观测井孔隙度值，DEN为目标煤层的表观密度值，Aad为目标煤层中灰分的体积含量。对于上述步骤二，由特征参数K1和点含气量Sdg获得第一含气分量Sg1的计算式，由特征参数K2和点含气量Sdg获得第一含气分量Sg2的计算式。煤层气含量Sg是第一含气分量Sg1和第一含气分量Sg2的函数。优选地，第一含气分量Sg1由式3表示，第二含气分量Sg2由式4表示：Sg1＝a1×K1+b1，式3Sg2＝a2×K2+b2，式4对于具体的目标煤层而言，参数a1、b1、a2和b2为固定值，并且参数a1和a2大于零。此外，对于该具体的目标煤层而言，式3和式4的具体计算式可通过最小二乘法拟合而得到。目标煤层的煤层气含量Sg是第一含气分量Sg1和第二含气分量Sg2的加权和。例如，目标煤层的煤层气含量Sg由式5表示：Sg＝C1×Sg1+C2×Sg2式5，其中，C1和C2分别为第一含气分量Sg1和第二含气分量Sg2的权系数，并且C1+C2＝1。在一个实施例中，C1和C2的数值均为1/2。实施例1：经测井得知，15号煤层(即，目标煤层)包括煤基质和灰分。在多个位置对15号煤层进行钻井，进行中子测井、密度测井和自然伽马测井，由此获得多组CNL值、DEN值和Aad值。在井内取样，然后在实验室分别测定这些样品的含气量Sdg。数据如表1所示。在表1中还显示了孔隙度特征参数K1和密度特征参数K2。表1编号CNLDENAadSdgK1K2X1521.160.0514.349.31.1X2471.270.0611.244.41.2X3491.170.0612.946.21.1X4501.120.0214.648.91.1X5481.240.0312.746.41.2X6491.140.0313.747.31.1X7441.280.0611.840.61.2X8431.290.0612.040.21.2X9531.150.0514.850.11.1X10541.180.0714.550.11.1X11461.140.0312.644.51.1X12471.270.059.244.71.2X13541.230.0313.352.41.2X14511.460.049.148.51.4X15411.370.056.938.71.3将表1中K1作为横坐标，Sdg作为纵坐标进行拟合得到第一含气分量Sg1的计算式，如式6。图2显示了第一含气分量Sg1的拟合图像。Sg1＝0.5393×K1-15.121式6。将表1中K2作为横坐标，Sdg作为纵坐标进行拟合得到第二含气分量Sg2的计算式，如式7。图3显示了第二含气分量Sg2的拟合图像。Sg2＝-33.784×K2+54.057式7。当C1＝C2＝1/2时，T1井的15号煤层的含气量Sg可由式8表示。Sg=Sg12+Sg22]]>式8。使用式8对15号煤层的其他位置含气量Sg进行评价，并且以实验室分析样品所得的结果作为对照。结果如表2所示。表2从表2中可得到，使用发明的方法，在15号煤层的多个不同的位置得到的煤层气的含量Sg与实验室测得的煤层气的含量相差很小，这说明根据本发明的方法得到的煤层气的含量Sg的计算式能够准确地评价目标煤层的煤层气的含量。虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起 来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。当前第1页1 2 3