专利名称：一个探测煤层气富集高渗区的碳氢检测因子与使用方法
技术领域：
本发明涉及一个探测煤层气富集高渗区的碳氢检测因子和使用该碳氢检测因子探測煤层气富集高渗区的方法，具体地，本发明涉及ー种利用地震资料，计算地震反射波振幅随入射角变化的截距和梯度，将截距与梯度之差作为碳氢检测因子，探測煤层气富集高渗区的方法。
背景技术：
煤层气就是煤层中的瓦斯，其主要成分是甲烷，是导致煤矿瓦斯突出和爆炸的原因。但是，在开采煤炭之前，将瓦斯抽取出来，就是天然气，是清洁能源，被称为煤层气。据报道，在煤炭资源丰富的中国、美国、加拿大、澳大利亚等国家，煤层气资源量大于或相当于常规天然气资源量。煤层气已经是人类重要的新的清洁能源。90%以上的煤层气以吸附态赋存在煤层中，不能自由移动。煤层是非均值介质，煤 层吸附煤层气的能力受多种因素的影响，吸附能力差别大。煤层气生成过程中和生成之后，可能经历多次地质构造运动，造成煤层气从煤层中逸散和在煤层内部的运移。地层压力、温度等因素对煤层气储层吸附能力有重大影响；地下水径流也影响煤层气的运移和赋存。上述种种原因，造成煤层气空间分布具有很大的非均一性。因此，煤层气在煤层中是局部富集的，含气量空间变化大。煤层中的孔隙主要是微孔隙，基本上是不连通的；少量的大、中孔隙主要是植物残留孔、煤层气生成过程中的气泡残留孔等等，连通性很差；因此，煤层气储层是低滲透率储层。煤层气储层渗透率主要决定于煤层节理裂隙的发育程度，而节理裂隙受多种因素的影响，其发育程度空间变化大，因此，滲透率同样空间变化大。李五忠等人统计了中国煤层渗透率与单井日产气量的关系，他们发现，单井日产气超过IOOOm3的煤层气井煤层原始滲透率要大于O. I毫达西，单井日产气量超过2000m3的煤层气井煤层原始滲透率要大于O. 5毫达西(參见李五忠，田文广，陈刚，孙钦平，2010年，“不同煤阶煤层气选区评价參数的研究与应用”，开发工程，第30卷第6期，第45 47页)。煤层气储层的含气量和滲透率是煤层气井高产的最重要的两个因素，含气量大是高产的物质基础，渗透率大是高产的必要条件。但是，煤层气储层含气量和渗透率的空间变化大，导致距离一口高产井很近的另一口井可能是一口令人失望的低产井。因此，预测煤层气储层含气量和滲透率的空间变化，预测煤层气的富集高渗部位，指导勘探井和开发井井位部署，对于提高钻井成功率，提高煤层气井的产量，有极大的实际意义。迄今为止，煤层气勘探开发主要依靠地质研究成果、地震资料常规处理解释成果、钻探、测井资料。地质研究成果能够提供指导方向，很难提供准确的依据。钻探、测井资料可靠性高，但是，成本高、数量少。地震资料常规处理成果提供了煤层的空间分布形态、断裂体系、厚度等等，是勘探井位选择、开发井网布设的重要依据。但是，地震资料常规处理成果不能提供煤层气局部富集高渗的部位。因此，煤层气勘探开发行业需要新技术，预测煤层气局部富集高渗部位。
煤层气勘探开发已经有将近三十年的历史。但是，世界各国的煤层气产业仍然都是在政府的税收优惠等政策支持下维持运作的。尽管煤层气行业投入-产出效益低，但是，政府为了环境保护和煤矿生产安全等目的，不得不给予政策支持。但是，煤层气行业不可能永远依靠政府的优惠政策生存和发展，它的生命力在于自身提高投入-产出效益。为了提高煤层气产业的投入-产出效益，需要新的技木，预测煤层气局部富集高渗的部位，从而提闻勘探井的成功率，提闻开发井网的闻广井比例。在勘探石油和天然气时，人们致カ于从地震资料中提取与油气赋存直接相关的信息，寻找能够指示岩石孔隙流体性质变化的參数，这样的參数被称为直接碳氢检测因子，也简称为碳氢检测因子。碳氢检测因子异常使人们能够在地震图上“看到”油气的赋存，因此，根据碳氢检测因子异常，人们能够预测石油和天然气在地层中赋存的位置。AVO(Amplitude versus Offset)技术利用纵波反射振幅随偏移距的变化预测天然气储层(參见 Ostrander, W. J. , 1984, “Plane-wave reflection coefficients forgas sands at non_norma丄 angles of incidence，，， Geophysics, Vol. 49， p. 1637-1648),取得了成功。利用AVO技术从地震资料中提取的截距、梯度等地震參数是勘探天然气储层 的最基本的碳氢检测因子。曾经有人试图将适用于常规天然气勘探开发的AVO技术移植到煤层气勘探开发中来，但是，没有获得煤层气行业认可的成功(參见Ramos，A. C. B.，andDavis, T. L. ,1997, “3_D AVO analysis and modeling applied to fracture detectionin coalbed methane reservoirs，，,Geophysics, V. 62,p. 1683-1695)。自 1990 年代末期至今，包括美国、澳大利亚、加拿大等主要煤层气生产大国在内，国际地球物理学界已经完全停止了在煤层气勘探开发中使用AVO技术的研究和探索。但是，中国学者一直在进行这方面的探索(参见 Suping Peng, Huajing Chen, Ruizhao Yang, YunfengGao, Xinping Chen,2006, “Factors facilitating or limiting the use of AVO for coalbed methane,Geophysics, V. 71，C49-C56)。尽管煤层气和天然气的主要成分都是甲烷，但是，以吸附态赋存在煤层中的煤层气完全地不同于以自由态赋存在砂岩中的天然气。为了将适用于天然气勘探开发的AVO技术应用于煤层气勘探开发，需要从理论到方法的创新，需要寻找新的适用于煤层气的碳氢检测因子，需要使用新的碳氢检测因子以及使用它们探測煤层气富集高渗部位的方法。
发明内容
本发明涉及一个探测煤层气富集高渗区的碳氢检测因子和使用该碳氢检测因子探測煤层气富集高渗区的方法，具体地，本发明涉及ー种利用地震资料，计算地震反射波振幅随入射角变化的截距和梯度，将截距与梯度之差作为碳氢检测因子，探測煤层气富集高渗区的方法。本发明是采用以下技术手段实现的本发明涉及一个探测煤层气富集高渗区的碳氢检测因子和使用该碳氢检测因子探測煤层气富集高渗区的方法，具体地，本发明涉及ー种利用地震资料，计算地震反射波振幅随入射角变化的截距A和梯度B，将截距与梯度之差(A-B)作为碳氢检测因子，探测煤层气富集高渗区的方法。该方法由下列步骤组成
(a)设计多次覆盖的地震观测系统，采集共中心点地震道集资料，要求地震波在作为勘探目标的煤层的反射界面的最大入射角之值在25° 40°之间；(b)对地震资料作预处理，将共中心点地震道集转换为只包含一次反射波能量的多次覆盖的共反射点地震道集；(C)计算共反射点地震道集中每ー个地震道的每ー个采样时间的地震波入射角和折射角的平均值Θ ;(d)将同一共反射点地震道集同一时间的反射信号振幅值、对应的入射角和折射角的平均值Θ代入Zeoppritz方程组ニ项近似式R( Θ ) A+Bsin2 Θ从而构成ー个超定线性方程组，其中
权利要求
1.一个探测煤层气富集高渗部位的碳氢检测因子和使用该碳氢检测因子探测煤层气富集高渗区的方法，其特征在于利用地震资料，计算地震纵波反射波振幅随入射角变化的截距和梯度，将截距与梯度之差作为碳氢检测因子，直接探测煤层气富集高渗区；包括以下步骤 (a)设计多次覆盖的地震观测系统，采集共中心点地震道集资料，要求地震波在作为勘探目标的煤层顶板和底板反射界面的最大入射角的取值在25° 40°之间； (b)对地震资料作预处理，将共中心点地震道集转换为只包含一次反射波能量的多次覆盖的共反射点地震道集； (c)计算共反射点地震道集中每一个地震道的每一个采样时间的地震波入射角和折射角的平均值Θ ; (d)将同一共反射点地震道集同一时间的反射信号振幅值、对应的入射角和折射角的平均值Θ代入Zeoppritz方程组二项近似式R( Θ ) ^ A+Bsin2 θ 从而构成一个超定线性方程组，其中
2.根据权利要求1，其中所述的探测煤层气富集高渗部位的碳氢检测因子，其特征是截距 A 与梯度 B 之差
3.根据权利要求1，其中所述的采集多次覆盖共中心点地震道集资料的步骤(a)，其特征是要求地震波在作为勘探目标的地下岩层反射界面的最大入射角达到并且只需要达到25。 40°的范围。
4.根据权利要求1，其中所述的绘制碳氢检测因子异常图的步骤(i)，其特征是绘制的图包括剖面图、平面图、顺层图、立体图、振幅包络图。
5.根据权利要求1，其中所述的使用碳氢检测因子异常图的步骤(j)，其特征是(A-B)异常强度大的部位是含气量大、渗透率高的部位，因而是煤层气富集高渗的部位。
全文摘要
本发明提供了一个探测煤层气富集高渗区的碳氢检测因子和使用该碳氢检测因子探测煤层气富集高渗区的方法；该碳氢检测因子是AVO(Amplitude versus Offset)截距A与梯度B之差(A-B)，该方法利用地震资料，计算地震反射波振幅随入射角变化的截距和梯度以及截距与梯度之差(A-B)，以(A-B)为绘图数据绘制碳氢检测因子异常图，包括剖面图、平面图、层拉平图、立体图、振幅包络图；根据这些图件确定煤层气富集高渗部位的空间位置，(A-B)异常强度大的部位是含气量大、渗透率高的部位，因而是煤层气富集高渗的部位。
文档编号G01V1/36GK102844682SQ201280000326
公开日2012年12月26日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者陈信平 申请人:陈信平