基于測井曲線區分沁水研究區塊15號煤層煤體結構方法

蔡瑞豪 周文革 陸小霞 胡曉賢

(中聯煤層氣有限責任公司研究中心,北京 100011)

基于測井曲線區分沁水研究區塊15號煤層煤體結構方法

蔡瑞豪 周文革 陸小霞 胡曉賢

(中聯煤層氣有限責任公司研究中心,北京 100011)

針對沁水盆地研究區塊(以下稱研究區塊)受到構造破壞，煤體結構復雜，易于垮塌，對煤層氣開發影響較大，目前對區內煤體結構分布規律研究不足，制約了區內煤層氣產能提高。通過利用研究區塊測井資料與鉆井取芯樣品進行對比分析，本文選擇雙側向電阻率曲線、自然伽馬曲線、密度曲線等測井曲線對15號煤層煤體結構精細劃分，建立了煤體結構劃分標準。

測井曲線 15號煤層 煤體結構劃分標準

1 區塊概況

研究區塊位于沁水盆地北部緊鄰陽泉煤礦，區塊內發育3號煤、8號煤、 9號煤和15號煤，并且15號煤層發育厚度在5～8m的厚度，巖心分析孔隙度達到5.5%～7.3%，研究區域15號煤埋深一般在711～805m，屬于中部埋藏的厚煤層,具有較高的可采性;并且該地區15號煤層上下圍巖多為灰巖或者砂質泥巖局部地區發育少量的泥質砂巖段, 砂質泥巖對該區塊有良好的封蓋特性。

2 煤體結構分類

2.1 煤體結構

由于原生結構煤比圍巖硬度小，并且在后期的構造運動中使煤體發生變化，這種變化一般是摩擦作用、擠壓應力、剪切應力、碎裂作用、揉皺等造成的，使原生結構煤變成構造煤。構造煤在物理化學性質上都有了明顯的不同。煤體結構與煤心的對應關系見表1。

表1 煤體結構與煤心形狀、粒度、破碎程度對應關系

注：在原焦作礦業學院四類劃分法的基礎之上進行了較大地改進和完善。

2.2 本地區煤體結構特征

根據對現場的巖芯分析以及伽馬曲線和密度曲線的劃分，以中間夾矸分類，對研究區塊15號煤儲層以夾矸為界劃分三大類：15-1(煤)、15-2(煤)、三類(夾矸)。

經過分析統計以及實驗后得到的研究結果是：研究區塊15號煤層基本分為柱塊狀、塊柱狀、塊狀(碎裂結構為主)；塊粉狀、塊粒狀、粒狀(碎粒結構為主)，極少數發育原生結構和糜棱結構。本文重點對一口井15號煤層巖芯煤體結構進行描述，15-1煤上部多以碎裂結構為主，黑色，煤樣碎裂，以塊狀，斜方狀為主，煤體被多組相互交切的裂縫切割，可捻搓成cm、mm級碎塊；15-2煤多以碎塊結構為主，黑色，光澤暗淡，主要粒級在1mm以上極易捻碎。圖1、2為該井15號煤層取芯圖，從圖中也能清晰地看到15號煤層上部與下部煤層差距很大。

圖1 15號煤儲層上段現場取芯照片

圖2 15號煤儲層下段現場取芯照片

圖3 巖芯對應井徑、自然伽馬、電阻率、密度交會圖

3 測井曲線判斷煤體結構的方法

煤體結構不止之前表1里介紹的宏觀結構上的變化在物理性質、電學性質、和放射性質等方面都有差異。利用五口井29個分析數據，分析研究區塊15號煤層的密度、自然伽馬、電阻率、井徑等特征，得到圖3關系圖，通過圖3中對巖芯描述所對應的測井數值做交會圖分析，本區塊煤的破裂程度與電阻率相關性高。圖3中趨勢線顯示該區塊15號煤電阻率特征和密度特征是：碎裂結構>碎粒結構。其中只有塊狀煤分布比較明顯在圖中圓圈位置，其余煤體結構均分布不明顯，由此建立15號劃分標準見表2。

表2 15號煤不同煤題結構劃分標準

圖4 對不同煤儲層進行煤體結構劃分典型測井曲線成果圖

圖5 各井15號層煤體結構分布圖

利用上述建立的煤體結構劃分標準，對研究區塊29口生產井進行了煤體結構的精細劃分。圖4是對15-1和15-2煤的煤體結構劃分典型測井曲線圖。

從區塊井的資料得到結論，該區塊15號煤層以塊狀煤和塊粉狀煤為主少量發育塊粒狀煤和塊柱狀煤，少數煤層氣井發育粒狀煤。本區塊15號煤層多發育0.4m～0.6m夾矸。從圖5中的煤體結構分布圖中可以得到：15-1煤多發育塊狀煤和塊粉狀煤而15-2煤多發育塊狀煤。

[1] 傅雪海，姜波，秦勇，等. 用測井曲線劃分煤體結構和預測煤儲層滲透率[J]. 測井技術，2003,42(2):140-143.

[2] 姚軍朋，司馬立強，張玉貴.構造煤地球物理測井定量判識研究 [J].煤炭學報，2011，36(增)：94-96.

[3] 陳躍，湯達禎，許浩，等.應用測井資料識別煤體結構及分層[J].煤田地質與勘探，2014(1)：19-23.

(責任編輯 黃 嵐)

Method of Coal Seam Structure Study on No.15 Coal Seam in Qinshui Block Depending on Logging Curves

CAI Ruihao, ZHOU Wenge, LU Xiaoxia, HU Xiaoxian

( Research Center，China United Coalbed Methane Co., Ltd, Beijing 100011)

The Qinshui Basin block is affected by structural damage, and the coal body structure is complex and easy to collapse. CBM development here suffers great influence from the structural movement, and the lack of coal seam structure distribution pattern study becomes the obstacle of CBM exploitation in the study block. By using logging data, drilling core samples, dual lateral resistivity curves, natural gamma curves and density curves to describe the No.15 coal seam structure, we build a coal body structure classification standard.

Logging curve; No.15 coal seam; division standard of coal body structure

蔡瑞豪，男，本科，目前從事山西地區致密氣煤層氣測井解釋工作。