煤层气储层物性影响因素和预测方法综述与展望

为了解决煤储层物性的预测方法问题,本文基于大量的文献调研,梳理了煤储层孔隙性和渗透性的影响因素和预测方法,并进行了预测技术展望.研究表明,孔隙性影响因素主要有煤层埋深、压实作用、变质程度和显微组分等,孔隙度预测方法主要有双侧向迭代法、阿尔奇公式裂缝孔隙度估算法、双侧向数值模拟法、相关分析方法及支持向量机等方法;渗透性影响因素主要有煤层埋深、储层压力、煤的变质程度、煤体结构、煤岩组分、应力状态、基质收缩作用和裂隙系统发育程度等,渗透性预测方法主要有F-S计算方法、基于达西定律的计算方法、相关分析法及多层次模糊综合评判法等其他方法.本文认为遵循"地质约束测井、岩心刻度测井"的原则,加强煤层气储层岩石物理研究和物性影响因素分析是基础;常规测井信息与测井新技术信息结合,"多尺度信息融合"建立煤岩孔隙度和渗透率解释新模型,充分发挥多种非线性数学方法的优势构建煤岩物性非线性数学预测方法有一定的实际意义.     

沁水盆地南部煤层气储层压裂过程数值模拟研究

储层改造是煤层气井提高产能的重要措施,水力压裂是煤层气储层改造的重要方法.为研究煤层气储层压裂过程及其天然裂缝对煤储层压裂时破裂压力的影响,本文以山西沁水盆地南部高煤级煤矿区为研究区,运用有限元数值模拟方法,计算不同地应力条件下、裂缝处于不同位置时煤储层的破裂压力.结果表明:(1)不同类型地应力场对破裂压力的影响不同.对于均匀应力场,破裂压力随着围压的增大而增大,其增幅约为围压的两倍;对于非均匀应力场,当一个水平主应力不变时,破裂压力会随着水平主应力差的增加而减少;(2)如果地应力条件不变,煤储层破裂压力随着天然裂缝与最大水平主应力方向夹角的增加而增加,水平主应力差越大煤储层破裂压力增幅也越大;(3)在有天然裂隙的地层中进行压裂,当天然裂缝的方位不同时压裂裂缝既可能是沿着天然裂缝扩展的裂缝,也可能是压裂过程中产生的新裂缝,因此天然裂缝的方位对破裂压力具有一定的影响.     

煤储层弹性能及其对煤层气成藏的控制作用

煤层气成藏维系于其能量平衡系统, 其核心是能量的有效传递及其地质选择过程. 煤储层弹性能包括煤基块弹性能、水体弹性能和气体弹性能. 在结合煤样力学实验的基础上, 对不同弹性能进行了定量分析研究, 并深入探讨了煤储层弹性能对煤层气成藏的控制作用, 结果表明: 当气藏无边水、底水时, 在成藏初期阶段, 储层的储气能力主要由煤基块弹性能控制, 气体弹性能的影响力次之, 水体弹性能影响最小. 在成藏中后期阶段, 储能主要受气体弹性能控制; 当气藏有边水、底水时, 初期阶段的储能主要以煤基块弹性能和气体弹性能为主, 但是随着水体增大, 水体弹性能的影响力增大. 中后期阶段, 还是以气体弹性能的影响为主, 占中后期全部储能的80%以上. 总之, 煤层气藏在形成初期以储存煤基块弹性能为主, 中后期以储存气体弹性能为主, 整个过程中, 水体越大, 水体弹性能对成藏的影响越大. 研究认为: 煤储层弹性能越高, 越有利于煤层气的富集成藏. 其中, 高的煤基块弹性能和气体弹性能, 有利于气藏高产, 而高的水体弹性能, 则有利于气藏稳产. 因此, 评价煤层气成藏的关键是煤储层弹性能量.     

煤储层分形孔隙结构中流体运移格子Boltzmann模拟

耦合理论模型与数值模拟方法,详细分析了煤储层孔隙结构分形特征对煤层气运移的控制作用．首先,采用Menger海绵体构造思想模拟了三维煤岩介质的非线性孔隙结构;随后,借助多孔介质渗透率的串联,并联模式预测模型,推导出分形多孔介质渗透率同孔径分布特征之间的关系,并采用格子波尔兹曼方法验证了其有效性．基于耦合方法,系统分析了分形多孔介质孔隙度仍孔隙结构分形维数仇,孔径范围[rmm,rmax]等参数对其渗透率椭影响,结果表明：①最大孔径rmax形成的通道主宰k,呈近2次方关系;②最大孔径同最小孔径比越大,渗透率越高;③D。与x2_间呈负幂乘关系,并表现出分段特征,拐点为Db=2．5附近．综合以上分析结果,推演出分形多孔介质渗透率预测模型为盯=Cyr n/max其中C为常量,F／为接近2的常量,．厂是同孔隙结构信息相关的表达式．最后,本文还讨论了Db=2时,本文预测模型与Kozeny和Carman模型r=-Cr2的等效性．     

高煤级煤储层渗透性与应力耦合模型及控制机理

煤储层应力敏感性是影响煤层气井产能的地质因素,以鄂尔多斯盆地东南缘高煤级煤储层为对象,通过煤样的应力敏感性实验和现场测试,建立了高煤级煤储层渗透性与应力之间的相关关系和模型;探讨了渗透性变化的控制机理.研究结果表明, 煤储层渗透率随应力的增加按负指数函数规律降低.在应力小于5 MPa时,煤储层渗透率随应力增加快速下降,应力敏感性最强;应力在5~10 MPa时,渗透率随应力增加而较快下降,应力敏感性较强;而当应力大于10 MPa后,渗透率随应力的增加下降速度减缓,应力敏感性减弱.与沁水盆地南部高煤级煤样实验结果对比认为,鄂尔多斯盆地东南缘山西组2煤层应力敏感性要小于沁水盆地南部山西组3煤层的应力敏感性.煤储层渗透性是在应力作用下煤储层中裂隙产生压缩(压密)变形,裂隙开度急剧减小的结果.因此在煤层气开发过程中控制排采速度,尤其是排采早期降液速度,对于防止煤储层应力敏感性,提高采收率具有实际意义.     

基于等效介质理论的煤层气储层岩石物理建模与应用

地震岩石物理建模作为表征油气储层物性参数与地震参数间映射关系的主流工具,鲜有应用于煤层气储层,关键制约因素在于煤层气储层特有的吸附气和双重孔隙的等效计算问题尚未有效解决.为此,本文将吸附气视为类似煤基质的固相,将双重孔隙分解为基质孔隙和裂隙两部分;尝试利用自相容近似模型计算煤基质、吸附气和基质孔隙混合后煤基质干骨架的等...     

特低渗储层测井评价技术综述与展望

特低渗储层的测井响应特征与常规储层不同。测井响应值难以有效表征孔隙中的油气,不同品质储层间的差异性不明显.利用单一的测井解释方法容易引起多解性和模糊性,测井参数解释难度大,油气识别非常困难.为了更好地实现特低渗储层的测井精细评价,提升测井解释的符合率,本文在大量文献调研的基础上,依托前人的研究成果,详细归纳总结了裸眼井和套管井的测井系列之后,对其特低渗储层的常规测井评价方法及其优缺点进行了系统梳理和深入剖析,并探讨了核磁共振测井、高分辨率阵列感应测井、电阻率成像测井等新技术和非线性数学方法在特低渗储层中应用状况.最后基于特低渗储层地球物理测井技术的发展现状,指出了当前测井评价技术面临的困难和问题,并展望了特低渗储层地球物理测井技术的发展趋势.     

煤层气储层裂隙检测的WOA-BP算法及应用研究

煤层气储层中裂隙的发育及空间展布特征对煤层气的勘探、开发和利用具有至关重要作用.煤层气储层裂隙检测的WOA-BP算法是将WOA（Whale Optimization Algorithm）与BP（Back Propagation）有机结合形成优势样本和二次误差控制的稳健而有效的储层裂隙检测方法.在实际地震数据中提取反映煤层裂隙的相干属性、方位角属性、倾角属性、曲率属性、构形张量属性、加权瞬时频率属性,并将其作为WOA改进的BP神经网络的输入数据,进行煤层气储层裂隙综合检测分析.以井数据、已知井产量数据、岩心薄片分析结果综合建立优势样本作为WOA优化算法改进的BP神经网络的输出评判标准,对研究区域煤层气储层裂隙综合检测分析的结果表明：WOA-BP网络能够继承和发展已有属性的优势,获得裂隙发育水平S_evlt值及分级标准,对煤层气储层裂隙发育程度进行了精细刻画,在研究区内,划分出四个裂缝存在区块,获得了优质煤层气储层,取得了很好的地质效果和勘探开发效果.WOA-BP方法促进了微裂缝预测的发展,将微裂缝预测提高到一个新的水平.

     

富含煤层气储层的叠前地震反演预测方法研究——以山西晋东南测区为例

叠前地震反演技术能够将地震中振幅、偏移距和入射角等多种有效信息与油气的敏感参数结合起来,在有效识别油气藏“甜点”方面虽发挥了重要的作用,但对于煤层气的有效预测仍需研究.针对煤层气与石油天然气的赋存地质条件不同,本文以山西沁水盆地煤层气地震资料为例,借鉴叠前地震反演技术的多参数预测思想,通过模型正演和实测资料处理,得到纵波、横波速度和密度等不同的数据体,利用数据体和弹性参数关系式,采用Aki&Richard近似公式与叠前宽角度反演联合的方法,寻找出富含煤层气储层的敏感参数.从而实现富含煤层气储层的有效预测.经与测井曲线结果对比,吻合率较高,说明了该方法具有可行性与实用性.     

油田开发后期储层岩石导电机理的实验研究

储层岩石中一般含有一定量的粘土成分.粘土与电解质溶液相接触时,在颗粒表面形成双电层,它是粘土导电的机理.当注水开发的油田到了后期,由于水的注入改变了粘土颗粒表面双电层的结构,从而有可能改变粘土的导电性能.本研究通过对实际岩芯样品进行的研究表明:由于水的注入,粘土导电性下降,从而导致整个储层电导率的降低.     

低渗特低渗砂岩储层流体识别技术研究综述和展望

低渗、特低渗储层是国内外油田地质研究的重点,而其流体识别问题更是一个焦点问题.本文根据以往的研究成果,再认识了低渗、特低渗储层流体识别的难点,进而梳理和归纳了流体识别的常规技术和新技术.研究表明,利用单一的测井解释方法容易引起多解性,技术风险高;基于地区地质、岩心、录井等资料,结合多种测井曲线,开展流体的综合识别评价是一个重要的技术思路;将现代地质数学方法和信号分析技术引入流体识别中将会产生积极地意义,本文对此进行了展望.     

煤层气储层含气量与其弹性参数之间的关系——思考与初探

首先研究了天然气AVO技术的岩石物理基础--Gassmann方程和Biot理论(以下统称为"Gassmann-Biot理论")--对煤层气AVO技术的适用性.根据该理论创始人在建立其理论时的假设条件、煤层气储层的双相孔隙特征、煤层气的双相赋存特征,本文推理认为,由于煤层气储层的基质型孔隙体系的连通性差,裂隙性孔隙在宏观上是非均质的,并且是各向异性的,因此,总体上来说,Gassmann-Biot理论不完全适用于煤层气储层.特别地,当煤层的水饱和状态保持不变而煤层的含气量变化时,因为煤层中孔(裂)隙中流体的体积压缩模量不变或基本不变,即使煤层的弹性参数发生变化,Gassmann-Biot理论也不可能预测其变化趋势.因此,天然气AVO技术的岩石物理基础完全地不适用于水饱和煤层气储层.研究发现,煤层气储层含气量与其密度、纵波速度、横波速度之间存在负相关关系,即含气量高,密度小、纵波速度小、横波速度小;含气量低,密度大、纵波速度大、横波速度大.但是,这些负相关关系不是现有岩石物理理论能够预测或能够解释的.依据煤层气地质学理论以及负相关关系与现有岩石物理理论的一致性,本文提供了对某勘探区A号煤层含气量与其密度、纵波速度、横波速度之间负相关关系的解释,并认为煤层气储层的含气量与其弹性参数之间的负相关关系可能是这类储层内在的固有的规律性的关系.本文证明含气量与其密度、纵波速度、横波速度之间负相关关系可以作为煤层气AVO技术的岩石物理基础,建立了AVO异常与煤层气储层"甜点(即富集高渗部位)"之间的关系,从而能够使用AVO异常探测煤层气富集高渗部位.     

油气储层随机模拟方法综述

油气储层随机模拟方法是近年来新发展起来的一门油气预测技术,它在综合了地质、地球物理信息的基础上充分利用了已知点的储层信息,根据所要预测的储层属性的来选择不同的随机模型,其最终模拟结果可以有任意多个供油藏描述选择．文章简要介绍了目前比较常用的储层属性随机模拟方法、原理以及各方法的优缺点、适用情况、今后的发展趋势．     

储层物性的地震预测技术综述

想要掌握储层物性的空间分布情况,地震预测是不可或缺的手段.近半个世纪期间,主要出现了 7种有关储层物性地震预测的方法技术,包括阻抗反演技术、储层物性间接反演技术、储层物性波动方程反演技术、地质统计方法和人工智能预测方法,以及以上方法技术所依赖的机理性岩石物理分析技术和统计岩石物理分析技术,本文论述了这些方法技术的原理及...     

裂缝型储层地震检测方法综述

裂缝型油气藏在新增储量中占有越来越大的比重.准确预测裂缝发育带是评价裂缝型储层的前提,更是裂缝型油气藏提高勘探效率和开发水平的关键.本文介绍了裂缝型储层的理论介质模型;重点研究了国内外较成熟的裂缝型储层地震检测方法,如纵波振幅、速度、旅行时、和波阻抗检测,横波检测以及多波多分量检测等地震技术.纵波资料对裂缝的敏感度不够,而横波资料勘探难度大,成本高.目前,在进行裂缝型储层检测时,比较普遍使用包含有纵、横波信息的转换波勘探,尤其在海上勘探方面,已经进入商业化应用阶段.然而,地震检测方法也有其自身的缺陷,我们需要综合分析岩芯露头、测井、以及VSP资料,才能更有效地预测裂缝型储层.     

基于等温吸附线的煤层气储层的测井评价技术

煤层气以吸附状态赋存在煤层中而有别于常规天然气,导致传统评价常规天然气储层的方法不再适于评价煤层.煤层气含量的计算是煤层评价中最重要的一个环节,总结对比前人应用地球物理技术评价煤层气含量各种方法得出,兰格缪尔等温吸附法是计算煤层气最合适的方法,因此被广泛应用到煤层气的评价中.一般的兰格缪尔等温吸附方程都是由某一温度下甲烷的等温吸附试验数据,得出适用于该温度条件下甲烷的等温吸附方程,而不能预测其它温度.本文针对烟煤和无烟煤提出了适于不同温度条件的等温吸附方程,此外还重点论述了在无煤心实验数据情况下的煤质测井分析方法.     

华北晚古生代成煤沼泽微环境与煤中硫的成因关系研究

通过采用新建和改造后的煤相参数(凝胶化程度、植物结构保存指数、植物指数、搬运指数、地下水影响指数、水介质指标和沼泽类型指数等), 探讨了华北晚古生代成煤沼泽微环境与煤中硫的成因关系. 研究表明, 受海水明显影响的煤层, 对于煤中硫的聚集, 水介质特征在诸多沼泽微环境控制因素中发挥着主导作用; 淡水沼泽中硫的聚集与植物类型、水动力条件及覆水深度关系更为密切. 硫同位素地质分馏效应反映出煤中硫的聚集经历了多阶段演化. 煤中黄铁矿硫的形成早于有机硫, 其硫同位素d 34Sp值明显低于有机硫的d 34Sp值. 海水影响的煤中, 硫聚集时间的跨度大, 硫同位素分布发散, 煤的含硫量高. 受淡水影响的煤, 硫的聚集主要发生在同生-准同生阶段和早期成岩阶段, 硫的含量低且以有机硫为主.     

不同煤体结构的高阶煤储层物性特征及煤层气产出机理

煤储层物性是影响煤层气解吸、扩散、渗流的关键因素,其好坏直接决定煤层气井的产气效果.本文以高阶煤为例,基于压汞、低温液氮吸附、等温吸附、煤粒甲烷放散初速度测试以及煤层气井现场自然解吸数据,系统探讨了构造破坏作用下高阶煤的孔隙性、吸附性、扩散性、渗透性等物性的响应规律,建立了不同煤体结构高阶煤储层几何模型、扩散模式图及气体产出综合模式图.研究认为,高阶煤经历构造作用后孔隙性得到改造,不同孔径段孔隙数量均有所增加,中、大孔增加最为明显,孔隙连通性发生差异性变化,这种孔隙性的变化是造成不同煤体结构煤的吸附/解吸性、扩散性等储层物性出现差异的根本所在.原生结构和碎裂结构煤基质孔隙以微孔为主,相对缺少大孔以及大孔连通性较差的孔隙特征,制约着初期气体的解吸和扩散,而较小孔径段孔隙连通性相对较好利于后期气体的解吸和扩散,更由于气体解吸衰减速度慢,易形成长期的产能;碎粒结构和糜棱结构煤吸附、解吸能力增强,自然条件下气体扩散能力强,但储层条件下渗透率的强应力敏感性,导致该类储层渗透性最差,渗流能力弱制约了扩散和解吸的发生;气体综合产出过程中,不同煤体结构的煤储层随着储层压力的变化基质孔隙气体扩散模式发生动态演化,过渡型扩散不断增强,Fick扩散不断弱化,气体的扩散能力不断降低,其中微孔和过渡孔是限制气体扩散的主要孔径因素;提出的储层条件下气体产出的综合模式图可以显示制约不同煤体结构煤储层气体产出的关键因素所在,有助于对储层进行针对性改造.     

测井储层分类评价方法研究进展综述

测井储层分类方法多样,每种方法的原理、计算步骤及所需资料各不相同,且各方法的适用性及应用效果均存在很大差异,本文通过文献调研,将测井储层分类方法归纳为四大类:(1)基于交会图版法的半定量储层分类方法,此方法操作简单、应用范围广但适用性不强;(2)基于流动单元概念的测井储层分类方法,此方法基于岩心物性数据可以迅速达到储层分类的目的 ,具有明确的地质意义,但结果依赖于取心数据;(3)基于多元统计法及机器学习算法的测井储层分类方法,此类方法可以有效地避免人为因素的干扰,速度快、方法多样,可以实现储层的定量分类评价,是未来发展的趋势,但分类结果意义不明确;(4)基于测井新技术新方法的储层分类方法,该方法携带了大量的地质信息,与其他分类方法结合可以更有效、更准确地评价储层.最后比较了四种分类方法的优缺点并给出了相应的选择建议,该研究对测井储层分类方法的优选具有一定的参考意义.     

碳酸盐岩裂缝性储层测井识别及评价技术综述与展望

由于碳酸盐岩裂缝发育机制的复杂性,开展碳酸盐岩裂缝性储层的识别与评价一直是测井分析的热点和难点.本文基于大量文献调研,梳理了碳酸盐岩裂缝的定义、成因和分类,系统归纳了碳酸盐岩裂缝性储层的测井响应特征及评价方法,并进行了实例分析.研究表明,常规测井方法对碳酸盐岩裂缝均有不同程度的揭示,基于不同原理的常规测井方法对碳酸岩盐裂缝的响应程度差异显著,利用常规测井方法对碳酸岩盐储层裂缝识别应遵循综合识别原则;碳酸盐岩裂缝成像测井识别方法中,电阻率成像测井、偶极声波测井和核磁共振测井反映裂缝较为直观,但成本高;基于常规测井资料的灰色关联识别方法、神经网络识别方法、小波多尺度识别方法等非线性数学方法,弥补了常规测井和成像测井识别碳酸盐岩裂缝的不足,并且取得较好的应用效果.