[发明专利]一种利用测井资料定量评价煤层气开采难易程度的方法

摘要

一种利用测井资料定量评价煤层气开采难易程度的方法，先进行煤层气排采产水量与测井参数相关性分析构建煤层气排采产水量预测模型：再计算煤体结构指数、预测煤储层的完井品质指数、计算煤层气开采难易程度评价指数，最终确定煤层气开采难易程度评价标准划分煤层气开采难易程度评价：本发明既充分考虑了排采出水量对煤层气开采难易程度的影响，又兼顾了煤体结构和完井品质指数的影响，所评价的煤层气开采难易程度与煤层气开采实际生产情况较为吻合。

主权项

1.一种利用测井资料定量评价煤层气开采难易程度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、煤层气排采产水量与测井参数相关性分析：利用测井参数与实际煤层气排采产水量进行相关性分析，筛选出煤层气排采产水量较为敏感的测井参数；步骤二、构建煤层气排采产水量预测模型：基于步骤一可知，煤层气顶底板的出水量与砂岩厚度、孔隙度及砂岩距煤层距离具有良好的相关性，据此，构建了如下煤层顶底板出水量预测模型：式中：Qwtb为煤层气排采出水量，m3/d；Htb为顶底板岩层厚度，m；Φ为砂岩孔隙度，％；S为砂岩距煤层的距离，m；W1、W2、W3为分别为砂岩厚度、孔隙度及砂岩距煤层距离的权系数，无量纲；由煤层排采自身产水量敏感性参数研究可知，密度、声波时差、电阻率及煤层厚度与煤层出水量关系较为密切，于是，利用该组参数构建了式(2)所示的煤层自身排采出水量预测模型：Qwc＝‑7.518‑0.375×ρb+0.021×Δt‑0.184×log(Rt)+0.128×Hc R2＝0.739   (2)式中：Qwc为煤层自身排采出水量，m3/d；ρb为煤层的体积密度，g/cm3；Δt为煤层的声波时差，μs/m；Rt为煤层的电阻率，Ω.m；Hc为煤层的厚度，m；其他参数量纲同前；基于煤层顶底板和自身排采出水量，便可得到方程(3)所示的煤层气排采产水量；QW＝Qwtb+Qwc    (3)式中：QW为总的排采出水量，m3/d；其他参数量纲同前；步骤三、计算煤体结构指数：煤层的完整性系数能够在一定程度上反映煤体结构，于是在构建煤体结构指数计算模型时引入完整性系数，据此，定义式(4)所示的煤体结构指数测井计算模型；式中：ICS为煤体结构指数，无量纲；Kv为煤层的完整性系数，无量纲；Vp为岩体的纵波声速，可用测井纵波声速代替，m/s；Vr为岩石骨架的理论纵波声速，m/s；其他参数量纲同前；煤体结构指数ICS越大，表明煤岩越趋近于原生结构煤；煤体结构指数ICS越小，表明煤岩越趋近于碎粒煤和糜棱煤；步骤四、预测煤储层的完井品质指数：泊松比反映了煤岩在应力作用下的破裂能力，而弹性模量反映了煤岩破裂后的支撑能力，弹性模量越高、泊松比越低，煤岩的脆性越强，于是，采用式(6)～式(8)来计算煤岩的脆性指数；式中：IBE、IBμ分别为杨氏模量和泊松比法计算的脆性指数，％；IB为煤层的脆性指数，％；E为煤层的杨氏模量，104MPa；μ为煤层的泊松比；Δt、Δts为煤层的纵、横波时差，μs/m；其他参数物理意义同前；用纵横波时差和密度测井资料计算的杨氏模量与岩石骨架的杨氏模量相比较来表征煤层的裂缝发育程度，裂缝发育程度指数计算模型如方程(11)所示：式中：RF为煤层的裂缝发育指数；Etma为无裂缝煤层的杨氏模量值，MPa；其他参数量纲如前所示；煤层与顶底板层间水平主应力差计算方程如式(12)所示；Δσ＝σs‑σc      (12)式中：Δσ为煤层及其顶底板间的地应力差，MPa；σs为顶底板的最小水平主应力，MPa；σc为煤层的最小水平主应力，MPa；σv为垂向地应力，MPa；α为Biot系数，无量纲；Pp为地层孔隙压力，MPa；β为构造应力系数，无量纲；其他参数量纲如前所示；采用方程(14)来计算煤层内部的水平应力差异系数：式中：KH为煤层水平主应力差异系数，无量纲；σ1为煤层的最大水平主应力，MPa；σ2为煤层的最小水平主应力，MPa；利于煤层的脆性指数、裂缝发育系数、层间地应力差及水平应力差异系数，构建了方程(15)所示的煤层完井品质指数预测模型：式中：ICP为煤层完井品质指数，无量纲；其他参数量纲如前所示；步骤五、计算煤层气开采难易程度评价指数：基于步骤二～步骤四中的计算的出水量、煤体结构指数及完井品质指数，将其进行归一化处理后，考虑到1m有8个测井采样数据点、煤层厚度和顶底板厚度的影响，并考虑到含水量增大会加大煤层气开采难度，煤体结构指数和完井品质指数值高时易于成功压裂，构建了方程(16)所示的煤层气开采难易程度评价指数的定量计算模型：式中：IER为煤层气开采难易程度评价指数，无量纲；i为待计算的测井数据点数，无量纲；ICSN、ICPN、QWN分别为归一化后的煤体结构指数、完井品质指数及排采出水量，无量纲；步骤六、确定煤层气开采难易程度评价标准：依据步骤五中计算的煤层气开采难易程度评价指数值，在系统对比煤层气实际开发资料的基础上，给出了表1所示的煤层气开采难易程度等级划分标准：表1 煤层气开采难易程度评价等级划分表煤层气开采难度类型煤层气开采难易程度指数I_ER易I_ER＞0.8较易0.6<I_ER≤0.8较难0.4<I_ER≤0.6难I_ER≤0.4步骤七、煤层气开采难易程度评价：基于步骤二～步骤四中的煤层气开采难易程度各个评价指标计算模型，在编制处理解释程序的基础上，计算出水量、煤体结构指数和完井品质指数，进而利用步骤五中的模型计算出煤层气开采难易程度评价指数，最后依据步骤六中所示的煤层气开采难易程度评价标准，确定出所评价煤层气开采难易程度评价。