煤田地質資料深度開發及其在煤系氣勘探中的應用

竇新釗 張文永 孫 貴 丁 海

(1.安徽省煤田地質局勘查研究院，安徽 230088；2.安徽省非常規天然氣工程技術研究中心，安徽 230088；3. 中國科學技術大學地球和空間科學學院,安徽 230000)

1 煤田地質資料深度開發存在的主要問題

在最近幾年煤系氣勘探工作中發現，煤系氣勘探過程中的煤田地質資料再次利用和深度開發主要存在以下幾個方面的問題：

首先，資料管理方面，以安徽省為例，煤田系統以往的勘探資料呈現出格式不統一、數據不規范、存放分散化等特點，致使資料難以查詢，而且利用起來不夠便捷，在后期的煤系氣勘探中發揮不出來煤田地質資料的管理效率和服務能力。

其次，鉆井資料方面，以往煤田勘查目的層位是煤層，砂巖、泥頁巖賦存層位、巖性特征和含氣性等方面研究較為薄弱。

第三，測井資料方面，雖然以往煤田測井資料豐富，但從實際應用來看，測井曲線資料僅在巖煤層巖性劃分及定厚解釋等方面發揮著作用，未能實現測井資料的深入細致解釋，這在一定程度上造成了信息資料的浪費。

第四，地震資料方面，以往的地震解釋僅針對構造和主要煤層，缺少砂巖、泥頁巖等層位的解釋，在后期煤系氣勘探中，需要重新開展地震資料的處理和解釋工作。

2 煤田地質資料深度開發技術體系

2.1 總體思路

整合以往煤田勘探資料，建立煤田地質資料數據庫系統。在此基礎上，以煤系含氣系統為研究對象，以煤層氣、頁巖氣和致密氣目的層為切入點，重新處理和解釋分析鉆井、測井和地震等煤田勘探資料，綜合分析目的層展布、有機地球化學、儲層物性和含氣性等參數，最終形成煤系氣勘探過程中的煤田資料深度開發技術體系。具體流程見圖1。

圖1 煤田地質資料深度開發技術體系

2.2 數據庫技術方案

以安徽省為例，目前省內煤田系統使用的地測軟件有“龍軟”、“煤礦空間信息系統”、“煤礦地測信息系統”等，這些系統都存在著基礎資料兼容性問題。“煤礦地測信息系統”是安徽省煤田地質局自主開發的，系統比較完善，基本滿足各類地質報告、科研項目等使用。為了更好的利用全省的煤炭地質資料，提高工作效率，為下一步的生產科研等提供地質依據，安徽省可以“煤礦地測信息系統”為基礎，針對不同的地測軟件研發一套完整的數據接口，科學分類，統一格式，規范數據，完成全省各類地質資料的整合，建立煤田地質資料數據庫系統。

2.3 鉆井資料技術方案

以非常規天然氣目的層作為切入點，以往煤田鉆井資料再分析主要包括4項內容(圖2)。(1)提取數據文件。全面整理和分析地質報告等資料，重點提取單井地層綜合柱狀圖(含地層、巖性柱子、測井曲線)及其數據文件；(2)構造-沉積環境分析。利用煤田地質報告、鉆井報告及柱狀圖資料，分析各地區構造、沉積特征，結合測井解釋物性與巖心分析物性特征，詳細研究沉積環境及層序；(3)地層劃分與對比。通過地層巖性、時代識別目的層位巖層界面，確定主要目的層位巖層厚度，建立各個層位對比格架；(4)多井目的層空間對比。通過對不同地區多井分析，制作連井剖面，確定目的層空間分布特征，結合構造和沉積條件分析，確定主要煤層、頁巖和砂巖層位的厚度、層位、埋深、巖性等地質參數。

圖2 鉆井資料技術方案

2.4 測井資料技術方案

測井方法是非常規天然氣儲層評價的重要手段，不同學者對其做了深入的研究和探討。煤田常規測井資料在煤系氣勘探中主要開展以下幾個方面內容(圖3)。(1)測井資料及分析化驗測試資料的分類和收集。測井資料包括區塊內常規煤田測井資料以及其它測井數據。分析化驗測試數據主要是與測井建模相關的煤層含氣量測試數據、巖石物理力學參數測試數據、巖石聲波波速測試數據、巖石電性參數測試數據、巖石孔滲參數測試數據等；(2)測井曲線的標準化。選取合適的關健井、標準層為基準，對測井曲線進行標準化。對于數字測井曲線老舊的紙質材料還存在數字化的問題。將各種測井曲線數字化、標準化后形成數據庫；(3)測井建模與解釋評價。綜合利用收集的測井資料和各類測試數據，選擇合適的測井參數，建立模型，對區塊煤層含氣量、煤層頂板巖石力學性質、煤層頂板砂巖層段賦水性等進行解釋評價；(4)解釋結果分析評價與應用。結合煤層氣綜合測井資料、分析化驗測試資料等對常規煤田測井解釋結果進行對比分析、修正等。最終形成一套煤田勘探過程中適用的常規煤田測井精細解釋方法。

圖3 測井資料技術方案

2.5 地震資料技術方案

地震勘探可以提供煤層、泥頁巖、砂巖的空間分布形態、埋深、厚度、巖性甚至含氣性等地質信息，從而進行煤系氣富集區的預測。基于以往煤田勘探地震資料現狀，提出了下一步煤系氣勘探過程中地震資料重新處理和解釋的主要內容包括如下(圖4)。(1)通過測井合成記錄標定，地質戴帽以及層位引入等方法，進行時間剖面同相軸地震地質意義的標定，明確地震波的層位屬性，應用二維地震資料，進行全區的對比追蹤；(2)利用二維地震資料，以常規剖面及特征屬性剖面相結合，精細落實斷層發育特點，精細刻畫斷裂體系，分析構造發育特征和演化史；(3)利用測井數據和地震速度譜，建立區內速度場，進行時深轉換，構造成圖；(4)根據實際地震資料品質和鉆井、測井等資料條件，采用地震多屬性分析技術，預測目的層(煤層、泥頁巖、砂巖)厚度變化和空間分布特征；(5)綜合精細構造解釋成果，目的層埋深、厚度變化特征以及保存條件分析等，尋找非常規天然氣勘探開發有利區域。

圖4 地震資料技術方案

3 淮南煤系氣勘探中的煤田地質資料深度開發技術應用

3.1 淮南煤田西部鉆井資料分析

以往淮南煤田煤系氣勘查工作主要集中在東部復向斜區域，西部很少涉及。2019年，中國地質調查局油氣資源調查中心在煤田西部阜陽地區實施了一口煤系氣探井(阜××井)，通過該井與以往煤田鉆井資料的對比分析，基本查明了淮南煤田西部阜陽地區地層特征。

選取阜××井、口孜集43-2井、口孜集37-7井、口孜集31-1井、口孜集26-3井等5口井，制作一條NW向的石炭-二疊系連井剖面。通過連井剖面的對比分析，可以確定阜陽地區煤系是淮南煤田一部分，石炭-二疊紀沉積了同一套含煤地層。阜××井有機地化測試分析表明，成熟度與淮南煤田一致，結合區域構造演化特征，可以看出，印支運動前，阜陽地區與淮南煤田主體部分經歷了相似的埋藏-受熱史。N-Q時期，區域上呈現為坳陷式的均勻沉降，在口孜集正斷層的控制下，阜陽地區沉積了厚度超過1000m的新生界，遠遠大于淮南煤田東部。

3.2 淮南潘集外圍地震屬性分析

3.2.1 疊后波阻抗反演

疊后波阻抗反演是根據鉆孔測井數據縱向分辨率高的有利條件，對井旁地震資料進行約束反演，并在此基礎上對孔間地震資料進行反演，推斷煤系地層巖性在平面上的變化情況。從潘集外圍D5線反演剖面可以看出，在6條鉆孔測井曲線的約束下，把具有高縱向分辨率的已知測井資料與連續觀測的地震資料聯系起來，實行優勢互補，大大提高地震資料的縱、橫向分辨率，從而精細厘定目的層段的厚度變化和空間分布特征。

3.2.2 瞬時振幅屬性分析

瞬時振幅是反射強度的量度，屬于復數道屬性，是通過將相地震道的振幅部分和相位部分分開獨立顯示計算出來的。從潘集外圍L0-1線瞬時振幅屬性圖上可以看出，煤層的瞬時振幅值較其他地層大，除了已標示的煤層顯示較突出外，還有部分高值層位存在，說明其中還有其他類似的煤巖層，事實上確實有11煤、6煤、4煤等煤層發育，從振幅屬性形成“亮點”從而反映地層含氣程度的角度來說，高值層段推測是含氣地層的有利地段，也與鉆孔解釋的高含氣地段相吻合。

3.2.3 甜點屬性分析

甜點屬性是與振幅與頻率兩個屬性相關的地震屬性，一般而言，振幅增強，頻率變低，甜點屬性對油氣異常起到放大作用，從而指示出沉積地層中的局部油氣有利區，稱之為甜點。從潘集外圍 19～20線甜點屬性圖可以看出，剖面上有大小不同的甜點區出現，與主要煤層重疊，較好的反映了煤系的含氣性特征。但是，淺部地層內出現了屬性值更大的“偽”甜點區，這是因為甜點屬性僅是一種計算值，并不能自動有效地指出油氣有利區，需要對目標層段有基本的地質認識。