利用測(cè)井交會(huì)圖技術(shù)建立GZ地區(qū)煤層氣分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

魏 剛

（中國(guó)石化河南油田分公司油氣勘探管理部，河南南陽(yáng)473132）

GZ地區(qū)煤層氣預(yù)測(cè)資源量30 561.80×108m3，平均資源豐度 1.12×108m3/km2，可采資源量 13 791.26×108m3，占資源總量的45.31%。煤的煤巖組分主要為暗煤、亮煤，其次是鏡煤、絲炭，呈條帶狀、細(xì)條帶狀及線(xiàn)理狀分布或交替呈現(xiàn)，煤體結(jié)構(gòu)劃分為原生結(jié)構(gòu)煤、碎裂煤、碎粒煤、碎粉煤和糜棱煤[1-3]。煤層氣分布主要表現(xiàn)為淺（埋藏深度小于1 000 m）、薄（厚度小于2 m的煤層占總煤層數(shù)的80%以上）的特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)這類(lèi)煤層氣儲(chǔ)層常用的評(píng)價(jià)方法是基于常規(guī)天然氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)思想的定性識(shí)別方法、體積模型的儲(chǔ)層解釋方法、概率統(tǒng)計(jì)模型的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法[4]，這些方法能識(shí)別煤層氣儲(chǔ)層，可建立定性、定量的評(píng)價(jià)參數(shù)（灰分、固定碳、水分、含氣量）。對(duì)薄煤層的煤層氣排采，若要提高排采產(chǎn)量，就需要研究煤層氣的分類(lèi)，建立一套評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選出多個(gè)較好的煤層氣儲(chǔ)層，進(jìn)行組合排采，提高排采率[5-6]。本次研究利用交會(huì)圖技術(shù)，構(gòu)建識(shí)別和劃分不同類(lèi)型煤層氣有利儲(chǔ)層段，制定煤層氣儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)煤層氣有利儲(chǔ)層段的劃分和評(píng)價(jià)，從而提高煤層氣的排采產(chǎn)量。

1 單井、單層產(chǎn)氣量劃分原則

在已有的30多口排采井中，每口井都是多層合采，單井日產(chǎn)氣量都不穩(wěn)定，日產(chǎn)氣量并不能代表某個(gè)層位的真實(shí)產(chǎn)量。進(jìn)行產(chǎn)氣量分析時(shí)，選取最高穩(wěn)產(chǎn)時(shí)的平均產(chǎn)氣量作為單井日產(chǎn)氣量，測(cè)井計(jì)算的每層的噸煤含氣量和單層厚度的乘積代表每層的產(chǎn)氣能力；然后再按照產(chǎn)氣能力的比重，將日產(chǎn)氣量按產(chǎn)氣能力百分比分配給各層，再以每口井的各個(gè)小層作為計(jì)量單位，具體各小層產(chǎn)氣量分配方法如下：

式中：Q為單層產(chǎn)氣能力，m3；Vq為測(cè)井計(jì)算的含氣量，m3/t；H為單層厚度，為單井射開(kāi)所有煤層的產(chǎn)氣量，m3；Qci為單層產(chǎn)氣量，m3；Qi為單層產(chǎn)氣能力，m3；Tq為單井日產(chǎn)氣量，m3。

利用上述計(jì)算公式，對(duì)研究區(qū)域30多口排采井進(jìn)行單井單層產(chǎn)量分配。

2 煤層氣分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

目前，該地區(qū)按照煤層氣井單井產(chǎn)量工業(yè)效益劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將煤層氣井分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)井，其中，單井日產(chǎn)氣不低于900 m3的井為Ⅰ類(lèi)，單井日產(chǎn)氣量為590～900 m3的井為Ⅱ類(lèi)，單井日產(chǎn)氣量小于590 m3的井為Ⅲ類(lèi)。

分別作測(cè)井計(jì)算的噸煤含氣量、灰分、含碳量、水分、鏡質(zhì)組反射率、累計(jì)厚度和單層日產(chǎn)氣量交會(huì)圖，分析結(jié)果顯示，相關(guān)性較好的是噸煤含氣量、灰分、含碳量、累計(jì)厚度，相關(guān)系數(shù)均在0.45以上。因此，利用四參數(shù)確定 GZ地區(qū)煤層氣井儲(chǔ)層分類(lèi)下限標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 單井產(chǎn)氣層累計(jì)厚度與單井日產(chǎn)量交會(huì)分析

研究區(qū)域單井排采主要是采用多層合采的方式，每口井一般為2～7層。對(duì)30多口井日產(chǎn)氣量和單井射開(kāi)煤層厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，要求單井日產(chǎn)氣量大于590 m3，且累計(jì)厚度大于5 m的井。因此，把單井累計(jì)厚度5 m作為煤層氣開(kāi)采下限標(biāo)準(zhǔn)（圖1）。

圖1 射開(kāi)煤層累計(jì)厚度與日產(chǎn)氣量關(guān)系

2.2 測(cè)井計(jì)算的灰分含量與單層日產(chǎn)量交會(huì)分析

灰分含量小于15.00%的層段，這些單層合采后單井日產(chǎn)氣量均超過(guò) 900 m3，而灰分含量為15.00%～21.00%的層段，合采后日產(chǎn)氣量主要為590～900 m3，當(dāng)灰分含量大于21.00%時(shí)，合采產(chǎn)氣量均小于590 m3（圖2）。因此，可以利用測(cè)井計(jì)算的灰分含量來(lái)對(duì)單個(gè)煤層進(jìn)行分類(lèi)：Ⅰ類(lèi)煤層灰分含量不低于 15.00%,Ⅱ類(lèi)煤層灰分含量為 15.00%～21.00%,Ⅲ類(lèi)煤層灰分含量不低于21.00%。

圖2 測(cè)井計(jì)算的灰分含量與單層日產(chǎn)氣量關(guān)系

2.3 測(cè)井計(jì)算的含碳量與單層日產(chǎn)氣量交會(huì)分析

含碳量大于75%的層段，單層合采后單井日產(chǎn)氣量均大于900 m3；而含碳量小于75%的層段，合采后日產(chǎn)氣量均小于900 m3（圖3）。因此，可以利用測(cè)井計(jì)算的含碳量對(duì)單個(gè)煤層進(jìn)行分類(lèi)：Ⅰ類(lèi)煤層的含碳量大于75%，Ⅱ、Ⅲ類(lèi)煤層的含碳量小于75%。

2.4 測(cè)井計(jì)算的含氣量與單層日產(chǎn)氣量交會(huì)分析

含氣量大于17%的層段，單層合采后單井日產(chǎn)氣量均大于900 m3；而含氣量為14%～17%的層段，合采后日產(chǎn)量主要為590～900 m3，當(dāng)含氣量小于14%的層段，合采產(chǎn)量均小于590 m3（圖4）。因此，可以利用測(cè)井計(jì)算的含氣量來(lái)對(duì)單個(gè)煤層進(jìn)行分類(lèi)：Ⅰ類(lèi)煤層的含氣量大于17%，Ⅱ類(lèi)煤層的含氣量為14%～17%，Ⅲ類(lèi)煤層的含氣量小于14%。

圖3 測(cè)井計(jì)算的含碳量與單層日產(chǎn)氣量關(guān)系

2.5 建立煤層氣儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

綜合上述單層產(chǎn)氣量與測(cè)井計(jì)算的累計(jì)厚度、灰分、含碳量及含氣量交會(huì)分析[7-8]，建立研究區(qū)煤層氣儲(chǔ)層分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)：①單井排采時(shí)，單井累計(jì)厚度需要達(dá)到5.0 m以上；②灰分含量、含碳量和含氣量和3個(gè)參數(shù)計(jì)算結(jié)果有2個(gè)以上參數(shù)值在同一個(gè)類(lèi)型儲(chǔ)層的區(qū)間范圍內(nèi)，則定量評(píng)價(jià)為該區(qū)間的儲(chǔ)層類(lèi)別；③灰分含量、含碳量和含氣量3個(gè)參數(shù)計(jì)算值均不在同一個(gè)類(lèi)型儲(chǔ)層的區(qū)間內(nèi)，以含氣量值的區(qū)間作為定量判斷儲(chǔ)層類(lèi)別的標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

圖4 測(cè)井計(jì)算含氣量與單層日產(chǎn)氣量關(guān)系

表1 煤層氣儲(chǔ)層分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

3 應(yīng)用效果分析

利用上述煤層氣分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及形成的評(píng)價(jià)規(guī)則，對(duì)研究區(qū)80口新井和老井進(jìn)行了二次處理，分類(lèi)評(píng)價(jià)。

GZ-X井于2015年10月開(kāi)始排采，截至2017年10月，共排采了729 d，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)期平均日產(chǎn)氣量1 442 m3。利用測(cè)井解釋模型和分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該井射開(kāi)層段進(jìn)行重新評(píng)價(jià)解釋?zhuān)u(píng)價(jià)結(jié)果詳見(jiàn)表 2。測(cè)井評(píng)價(jià)的灰分為 13.41%～14.52%，含碳量為77.76%～78.88%，產(chǎn)氣量為 17.34～19.09 m3/t。按分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，三個(gè)參數(shù)均為屬于Ⅰ類(lèi)，按照評(píng)價(jià)規(guī)則，綜合評(píng)價(jià)5個(gè)煤層均為Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層。

表2 GZ-X井測(cè)井分類(lèi)評(píng)價(jià)成果

該井評(píng)價(jià)Ⅰ類(lèi)煤層5層，累計(jì)厚度9.50 m，共射開(kāi)5段，井段分別為482.9～486.3 m，501.1～502.4 m，523.6～525.6 m，529.2～530.6 m，541.3～542.7 m，射開(kāi)厚度8.95 m，最高穩(wěn)定日產(chǎn)氣1 442 m3，達(dá)到工業(yè)開(kāi)采價(jià)值，排采產(chǎn)氣量與評(píng)價(jià)結(jié)果吻合。

利用煤層氣儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì) 76口井進(jìn)行處理檢驗(yàn)，測(cè)井解釋符合率達(dá)到90.24%。

4 結(jié)束語(yǔ)

GZ地區(qū)煤層氣產(chǎn)氣量與測(cè)井計(jì)算的噸煤含氣量、灰分、含碳量、累計(jì)厚度關(guān)系較密切，相關(guān)性均在0.45以上，與噸煤含氣量相關(guān)性最好，用上述4個(gè)參數(shù)確定的分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和形成的評(píng)價(jià)規(guī)則準(zhǔn)確、可靠，適應(yīng)性好，可以作為該地區(qū)煤層氣排采依據(jù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。