煤的煤層氣含量、鏡質體反射率、水分、灰分、揮發(fā)分等參數是研究煤層組分，作為評價煤層氣勘探、工業(yè)分析、經濟效果的依據。

煤層的重要參數

當前第1頁\共有114頁\編于星期三\9點煤的煤層氣含量、鏡質體反射率、水分、灰分、揮發(fā)分等參數是研究煤層組分，作為評價煤層氣勘探、工業(yè)分析、經濟效果的依據。1.煤層含氣量解吸：在未開采之前，煤層氣以分子狀態(tài)吸附在煤顆粒表面。隨著儲層壓力的降低(如抽水)，地層能量的衰減，壓力降到解吸壓力以下，以分子狀態(tài)存在的解吸氣變?yōu)橛坞x氣。擴散：煤層甲烷解吸之后，在煤基質與割理之間的濃度不一致。由濃度差異引起甲烷氣體擴散，氣體從基質進入割理。流動：由于氣體的解吸、擴散，割理與井眼之間的壓力梯度發(fā)生了變化，引起氣體由割理向井眼流動。直接法測定含氣量包括三部分，即散失氣量、解吸氣量和殘余氣量，煤層含氣量為三者之和。煤層含氣量的單位為m3/t。散失氣量指煤心快速取出，現場直接裝入解吸罐之前釋放出的氣量。根據散失時間的長短及實測解吸氣量的變化速率進行理論計算。解吸氣量指煤心裝入解吸罐之后解吸出的氣體總量。實驗過程中求出氣量隨時間的變化規(guī)律，結合一些基礎數據計算解吸氣量。解吸過程一般延續(xù)兩周至四個月，根據解吸氣量大小而定，一般在一周內每克煤樣的解吸量小于0.05cm3/d時可終止解吸。殘余氣量指終止解吸后仍留在煤中的那部分氣體。需將煤樣加熱真空脫氣，再粉碎、加熱真空脫氣，測定其解吸總量。當前第2頁\共有114頁\編于星期三\9點2.煤層鏡質體反射率鏡質體反射率（R0）是煤（鏡質組）光片表面的反射光強與入射光強的百分比值，是確定煤級的最佳標準。煤級是影響煤巖生氣率、含氣量和煤層物性的一個重要因素。鏡質體反射率是煤層變質程度的一個重要指示，煤層的鏡質體反射率在很大程度上決定煤層的電性、物性、煤層含氣量等。（1）電性特征反映煤層的變質程度。從測井響應值對比分析中看出，煤層的鏡質體反射率越大，好的煤層電阻率越高，中子孔隙度變小，體積密度增大，縱、橫波的聲波時差減小。（2）變質程度越高孔隙度相應減小。（3）變質程度不同煤層機械力學性質也有所不同。煤層的力學參數，有隨變質程度增加破裂壓力減小，坍塌壓力也減小的趨勢。（4）變質程度越高煤層氣含量增加的趨勢。煤層的氣含量，有隨變質程度增加，煤層氣含量增加的趨勢。當前第3頁\共有114頁\編于星期三\9點3.煤層的水分煤層水分是指空氣干燥狀態(tài)下吸附或凝聚在煤層顆粒間毛細管中的水分，測定值稱為空氣干燥基水分（Mad），簡稱水分，即Mad=m1/m·100%式中m1——煤干燥后失去的質量；m——煤樣的質量。4.煤層的灰分灰分（Aad），是指煤中所有可燃物全部燃燒，煤中的礦物質在一定溫度下產生一系列分解、化合等復雜反應剩下的殘渣。煤的灰分來自煤中的礦物質，但其組分和重量與煤中的礦物質不完全相同。Aad=m1/m·100%式中m1——殘留物的質量；m——煤樣的質量。5.揮發(fā)分揮發(fā)分是表征煤中有機質性質的重要指標，它與煤的成因、煤層顯微組分及煤化程度等因素有關。煤樣質量減少的百分含量減去該煤樣水分含量即為揮發(fā)分產率，簡稱揮發(fā)分。Vdaf=m1/m·100%－Mad式中m1—煤樣加熱后減少的質量；m—煤樣的質量。當前第4頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層的地球物理特征

通過工業(yè)分析方法，用煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳四大組分來描述煤的組成。水分、灰分是無機組成，有機質主要由碳、氫、氧等元素組成，構成煤有機大分子骨架和側鏈、官能圖。隨著煤化程度增高，碳元素含量增大，呈對數曲線特征；隨著煤化程度增高，氫含量緩慢降低；隨著煤化程度增高，氧含量降低；揮發(fā)分也隨著煤化程度增高含量降低。1.具有很高的含氫指數煤分子式中相應x的數值為358～849

名稱分子式

電阻率Ω·m密度g/cm3Peb/e補償中子%時差μs/m無煙煤CH358N009O002

1～1031.510.1638345煙煤CH297N015O078

10～1061.270.1760400褐煤CH849N015O0211

10～1021.230.252575當前第5頁\共有114頁\編于星期三\9點2.煤的真密度值小煙煤的電子密度指數在1.272～1.59g/cm3無煙煤的電子密度在1.442～1.852g/cm3之間對構成地層的大多數元素和化合物來說，地層視密度近似等于電子密度指數，因此煤層的密度是很低的。4.煤層的聲波時差大地層的聲波傳播速度決定于骨架、孔隙度、孔隙中的流體性質，碳和甲烷的聲波時差都大，分別約為328μs/m和2370μs/m，因此，煤層的時差值也很大。5.煤層的電阻率變化大以甲烷為代表的烴類氣體的電阻率為104～109Ω·m，煤層的電阻率變化范圍很大，從幾十歐姆·米到幾百萬歐姆·米。

3.煤的光電吸收截面小巖石的光電吸收截面指數（Pe）按定義：Pe=(Z/10)3.6單位為巴/電子（b/e），式中Z是原子序數，碳的原子序數為6，計算得到碳的Pe值為0.1589，煤以碳為主，因此煤層的Pe應很小。當前第6頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層的物性特征

煤層具有三高三低的物性特征，并因煤的變質程度不同，測井響應值也有所差別。物性特征三高為：(1)電阻率值為中高值，變化范圍大。雙側向的數值在幾十歐姆米至幾千歐姆米；好的煤層，深側向和淺側向之間有明顯的正差異。(2)補償中子值大。數值一般在50%左右，高者可達70%以上。(3)聲波時差值大，煤層縱波時差值在350～450μs/m之間，橫波時差在500～700μs/m之間。物性特征三低為：(1)自然伽馬值低：一般在20～80API之間，煤質不純的最大值可達200API。釷，鈾和鈾的含量也低，個別煤層鈾含量高。(2)體積密度值低：煤層的體積密度值低，煤層體積密度值在1.2～2.0g/cm3。(3)光電有效截面值低：煤層光電有效截面值在0.5～1.2b/e范圍內。煤層的井徑曲線受鉆井工藝和鉆井液性能影響，煤層會發(fā)生垮塌，使井徑擴大。煤層的聲反射系數比其它地層都小，聲波井周成像是記錄聲波在井壁處反射波的能量，由于煤層反射系數小，聲波透過地層的能量多，而反射的能量少，因此圖像顏色深。當前第7頁\共有114頁\編于星期三\9點煤儲層孔滲特征

1.煤儲層孔隙結構屬裂縫—孔隙型結構，煤基質被天然裂縫（割理）網分隔成許多方塊，每個方塊由煤粒和微孔隙組成?；|是儲氣空間，甲烷被吸附在微孔的表面，滲透率很低，一般為（10-2～10-6）×10-3μm2。在濃度差的作用下，甲烷透過基質擴散到裂縫中，裂縫在煤的總孔隙體積中占次要地位，儲氣功能很低，可有少量游離氣儲存其中，但裂縫的滲透率高，是甲烷滲流的主要通道。煤中的天然裂縫(割理)是煤化作用和構造應力影響的結果。成大致相互垂直的兩組，主要的、延伸較大的一組叫面割理，次要的、與面割理大致垂直的一組叫端割理。割理是煤中流體運移的主要通道，并且有方向性，因而它是控制煤層氣方向滲透的主要因素，割理間距是煤儲層模擬中的一個重要參數。2.煤的表面積煤是一種多孔介質，其中含有大量的表面積（也稱內表面）。微孔和微微孔體積還不到總孔隙體積的55%，而其孔隙表面積卻占整個表面積的97%以上。通常用比表面積（即單位重量煤樣中所含有的孔隙內表面積）度量煤表面積的大小，煤的比表面積與煤的變質程度有關，用CO2做吸附測量煤的表面積，低變質煤（長焰煤—氣煤）的比表面積為50～90m2/g，中等變質煤（肥煤—瘦煤）為20～130m2/g，高變質煤（貧煤-無煙煤）為90～190m2/g。當前第8頁\共有114頁\編于星期三\9點3.煤的孔隙測定煤的孔隙度目前有兩種方法，一種是用水測定，一種是用氦測定。這兩種方法所測量的孔隙度有較大的差別，前者一般小于后者1%～2%，這是由于氦分子的直徑小于水分子，因而能進入微小孔隙之中造成的。煤的孔隙均以微細孔隙為主，較大孔隙發(fā)育較差。霍多斯提出煤的孔隙的分級標準：超微孔和微孔：孔徑＜10nm，為煤的吸附容積；小孔（或過渡孔）：孔徑為10～100nm，為毛細管凝結和瓦斯擴張空間；中孔：孔徑為100～1000nm，為煤緩慢的層流滲透空間；大孔：孔徑＞1000nm，為強烈的滲透空間。當前第9頁\共有114頁\編于星期三\9點煤的體積模型及解釋公式

煤的組成成分比較復雜。如果忽略那些相對體積含量小于1%的成分（如二氧化硅、硝酸鹽、菱鐵礦、硫和一些稀散元素），認為煤層由三個主要部分組成，即：純煤（主要指煤中可燃燒的碳、揮發(fā)分等成分，有時簡稱為碳）；灰分（包括泥質及其它礦物雜質）；水分，水分則僅指充滿顆粒空隙中的水。為使煤層模型更接近于原生狀態(tài)，模型中的灰分還包含有泥質及其它礦物成分在原生狀態(tài)下所含有的水及其在燃燒過程中的揮發(fā)物。為與化驗室中的灰分相區(qū)別，這部分成分稱濕灰分；對比泥質砂巖體積模型和煤的體積模型：泥質砂巖的巖石骨架相當于碳分，泥質相當于灰分，而孔隙水則相當于水分。碳灰分水分純煤濕灰分水分當前第10頁\共有114頁\編于星期三\9點煤的聲波測井、密度測井及中子測井解釋公式與泥質砂巖的測井解釋公式具有相同的形式：上式中Va’=V0/V為灰分的相對體積含量;Δtc、Δta、Δtf分別為碳、灰、水的聲波時差；δc、δa、δf分別為碳、灰、水的體積密度；Φc、Φa、Φf分別為碳、灰、水的含氫指數；為水分的相對體積含量。

對于電阻率測井，可以近似地認為煤的電阻Rt是由碳分電阻RC、灰分電阻Ra及水分電阻Rf三者并聯(lián)而成，即有由此可導出煤的電阻率測井解釋公式為：當前第11頁\共有114頁\編于星期三\9點響應方程

(1)電阻率測井

在高阻煙煤的情況下，純煤具有極高的電阻率，可與泥質巖石中的骨架相類比?；曳忠蚱渲饕煞峙c泥質相近，可與泥質巖石中的泥質成分類比。因此，煤層的電阻率測井也可寫出阿爾奇公式為煤層的地層因素；為灰分與水分的混合導體的等效電阻率。

θ為煤層中灰分和水分的總體積含量當前第12頁\共有114頁\編于星期三\9點(2)聲波測井與泥質巖石模型類似，可以建立聲波測井的響應方程(3)密度測井θ為煤層中灰分和水分的總體積含量當前第13頁\共有114頁\編于星期三\9點(4)中子測井

θ為煤層中灰分和水分的總體積含量當前第14頁\共有114頁\編于星期三\9點電阻率測井、聲波測井、密度測井及中子測井的交會圖響應關系當前第15頁\共有114頁\編于星期三\9點t聲波-中子交會圖版密度-聲波交會圖版當前第16頁\共有114頁\編于星期三\9點巖性-孔隙度交會圖版（M-N圖）

這是一種在二維坐標系統(tǒng)中表現三種孔隙度測井特征的一種交會圖版。1.純巖石巖性-孔隙度交會圖的縱、橫坐標分別是參數M和N。它們分別由兩種孔隙測井來定義。M的定義為實際上是密度-聲波交會圖中巖性線的斜率

參數N的定義為密度-中子交會圖上巖性直線的斜率

當前第17頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層模型的孔隙度交會圖版不是一條直線，而是一簇直線。每一條直線具有一個斜率，因而在M-N圖上對應一個點，且煤層的直線簇在M-N圖上表現為許多的點。直線的兩個端點分別為純煤點C和灰分點A。2.煤層當前第18頁\共有114頁\編于星期三\9點巖性分析

對于砂巖骨架（石英）、純泥巖（泥質）和孔隙水的密度、中子響應值，可以在中子-密度交會圖上建立三個點：骨架點、泥巖點及水點。同樣對煤層建立碳點、灰點和水點，采用的測井方法為中子-密度測井組合。水當前第19頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層氣測井

煤層氣，又稱煤層吸附氣、煤層甲烷或煤礦瓦斯。煤層氣是一種自生自儲吸附于煤分子表面的一種非常規(guī)天然氣，是一種蘊藏量巨大的新興潛在能源，它儲存于煤層復雜的裂縫－孔隙系統(tǒng)中。煤層氣是煤變質作用的產物。煤在變質作用下產生的甲烷分子被吸附在煤體表面，吸附量的多少決定于壓力、溫度和煤質，即在一定的溫度、壓力條件下，甲烷分子主要以單分子狀態(tài)吸附于煤體的細微孔隙表面，并和微孔隙中的游離甲烷分子處于不斷交換的動態(tài)平穩(wěn)狀態(tài)，即煤顆粒表面分子通過范德華力吸附周圍的氣體分子，當氣體分子碰到煤表面時，其中的一部分在范德華力的作用下暫時“停留”在煤表面上，并釋放出吸附熱，稱為吸附過程；被吸附的氣體分子中當其熱運動的能量足以克服吸附引力場的作用時可重新回到游離氣相，并吸收解吸熱，稱為解吸過程。吸附和解吸互為逆過程。煤層中天然氣以三種狀態(tài)儲存于煤層中：

游離狀態(tài)、吸附狀態(tài)和溶解狀態(tài)。煤層氣大部分（70%～90%）呈吸附狀態(tài)保存在煤的基巖孔隙內表面上，與常規(guī)砂巖中天然氣的儲集有本質的區(qū)別。當前第20頁\共有114頁\編于星期三\9點我國劃分煤階的標準

煤階揮發(fā)分％含碳量％鏡質反射率R0/％孔隙度pu褐煤＜0.58.05煙煤長焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤＞45760.5～0.72.11～10.4645~40820.7~0.93.6～5.4140~35840.9~1.20.7～8.6835~30861.2~1.71.33～6.8730~20901.7~1.92.26～12.1820~10911.9~2.51.15～8.18無煙煤無煙煤Ⅲ無煙煤Ⅱ無煙煤Ⅰ＜102.5~44~6＞63.36～4.172.92～7.696.74～7.18按鏡質組反射率的大小順序劃分煤階類型。

當前第21頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層氣測井評價標準

富含氣煤層含氣煤層厚度＞10――含氣量（m3/t）＞106~10割理密度（條/m）＞40――滲透率（md）＞0.50.1~0.5蓋層厚度（m）＞5泥巖、灰?guī)r2~5砂巖、灰?guī)r蓋層滲透率（md）＜0.010.1~0.01煤的吸附性能煤的吸附性能與它的變質程度、煤巖組分有關，還與溫度、壓力和水分含量有關。壓力對吸附作用有明顯的影響，可用朗格謬爾方程描述溫度升高會使煤的吸附能力下降；由于水分子占據孔隙一部分體積，隨著煤中水分的增加，其吸附甲烷量就減少。當前第22頁\共有114頁\編于星期三\9點1.煤層氣儲層測井評價系列

評價內容測井方法劃分煤層、夾層、巖性自然伽馬、自然電位、密度（伽馬—伽馬）、側向測井、聲波時差等煤質參數計算聲波時差、密度、中子等計算孔隙度、滲透率、飽和度、含水性等參數聲波時差、密度、中子、側向、微電極等機械強度指數、地層壓力、井眼狀況等聲波時差及全波列、密度、井徑、微電極等計算煤層含氣量聲波、密度、中子、側向等煤層對比、沉積環(huán)境分析側向（感應）、自然伽馬、自然電位等煤層裂縫發(fā)育分析聲成象、電成象，側向、微電極等當前第23頁\共有114頁\編于星期三\9點2、煤層的劃分、巖性識別煤層氣井的測井資料解釋，首先是識別煤層氣層，然后才是煤層氣層上儲層參數的計算，因此，同樣在煤田測井資料的解釋中，需標定煤層（氣層），劃分巖性。煤層相對于圍巖，物理性質差異明顯，它具有密度低（密度孔隙度高）、聲波時差大（聲波孔隙度高）、含氫量高（中子孔隙度高）、自然伽馬低、自然電位有異常（由氧化還原作用產生的自然電位）、電阻率高（注：煙煤、褐煤電阻率高；無煙煤的電阻率低）等特點。通?？梢圆捎萌斯そ忉尩姆椒▌澐置簩?、巖性識別、或采用模式識別方法自動劃分煤層、識別巖性。利用上述特點，以及相應的測井曲線組合用于劃分煤層以及確定煤層厚度、位置，巖性識別等，一般都能得到較為滿意的結果。當前第24頁\共有114頁\編于星期三\9點3、煤質參數計算

煤層煤質參數通常可由煤樣實驗室分析、測井體積模型法以及數學處理方法如概率模型法來確定。測井體積模型法利用孔隙度測井(如密度、聲波等)建立響應方程組，采用最優(yōu)化等方法來求解方程組，所求煤質參數為煤層開采提供依據。測井體積模型法確定的煤質參數與煤樣實驗室分析得出的工業(yè)分析指標不能直接相對照。就灰分而言，測井法中所指的是煤在原生狀態(tài)下一些不可燃燒的部分，而在煤樣實驗室分析法中所指的是煤樣經過燃燒后得到的殘渣，二者在成分、數值上均不一樣。但二者之間往往具有區(qū)域性的規(guī)律。煤樣實驗室分析要花費大量的人力、資金和時間。如果以測井體積模型法為基礎，結合概率模型法，配合一定量的煤樣實驗室分析資料來建立確定煤質參數的解釋模型，則這3種確定煤質參數的方法之間可以優(yōu)勢互補。近似地把煤看成由純煤(包含有固定碳和揮發(fā)分)、濕灰分(包含不可燃燒的固體礦物和這些礦物在燃燒過程中釋放出來的揮發(fā)分)和水分3部分組成。測井體積模型法據此建立等效體積模型和相應的測井響應方程組，求解得到純煤、灰分和水分的相對體積含量。

為了便于兩者之間的直接對照，也可以設煤的組成成分由固定碳、灰分、揮發(fā)分和水分4部分組成，據該模型寫出密度、聲波、自然伽馬響應方程和物質平衡方程式。當前第25頁\共有114頁\編于星期三\9點1)孔隙差異法在煤層氣層測得的聲波時差測井值偏高，密度測井值偏低，補償中子測井值（與含氫指數成正比）偏低，使計算得到的聲波孔隙度

S偏高，密度孔隙度

D偏高，中子孔隙度N偏低，因此有：

S－N＞0，

D－

N＞0即聲波與中子孔隙度是正差異，密度與中子孔隙度是正差異指示為煤層氣層，而非含煤層氣地層上這兩種孔隙度差異為負或很小的正差異，或無差異。2)聲波差值法聲波差值測井定義為測量縱波時差Δt與合成縱波時差Δtsys之差值

DΔt＝Δt－Δtsys

DΔt＞0指示為煤層氣，DΔt＜0指示為非煤層氣。當前第26頁\共有114頁\編于星期三\9點3)空間模量差比空間模量差比ΔM為

M1是目的層為非煤層氣儲層巖石的空間模量，M2是目的層為煤層氣儲層巖石的空間模量。

縱波在巖石中的傳播速度與巖石的空間模量之間的關系為

利用密度測井值、聲波縱波時差確定空間模量差比ΔM的計算公式當前第27頁\共有114頁\編于星期三\9點4)電阻率比值法

地層電阻率比值I等于測量的原狀地層電阻率ρT與計算的水層電阻率ρo之比地層臨界電阻率比值Ic等于計算的煤層氣儲層臨界電阻率ρTC與計算的水層電阻率ρ0之比煤層氣儲層上的電阻率一般表現為高阻特征，因此可利用I和IC直觀指示煤層氣儲層，當I>IC時，指示目的層為煤層氣儲層；當I<IC時，指示目的層為非煤層氣儲層。

當前第28頁\共有114頁\編于星期三\9點當前第29頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層的物理結構是一個雙重孔隙，即煤層中含有由基質孔隙和裂縫孔隙的孔隙系統(tǒng)，其裂縫孔隙又由主裂理(面割理)和次級割理(端割理)組成。其裂縫孔隙度可采用深、淺側向測井曲線值計算裂縫孔隙度及裂縫滲透率

總孔隙度是基質孔隙度b與裂縫孔隙度f之和

=b+f

基質孔隙度b可以采用孔隙度測井方法求得裂縫孔隙度指數mf是與巖石結構有關的常數，通常在1~1.2的范圍取值當前第30頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層孔隙體積和孔隙度是煤儲層的重要參數之一。由于煤層的各向異性，用聲波時差、體積密度、補償中子計算煤層孔隙度比較困難。研究煤層裂縫的測井方法主要有微側向、雙側向和成像測井等方法。微側向測井曲線上，在裂縫不發(fā)育處的值為煤基質電阻率相對高值；在裂縫發(fā)育層段顯示為相對低值，或鋸齒形變化。微側向的數值還決定鉆井液的導電性能，在高礦化度鉆井液條件下，裂縫發(fā)育處電阻率降低非常明顯。微側向的探測深度約10cm左右，反映井壁附近裂縫，但受井徑不規(guī)則的影響。煤層電阻率比較高，對于高電阻率地層，如果發(fā)育垂直裂縫，在雙側向曲線上，會出現正差異，即深側向電阻率大于淺側向電阻率。差異大小決定于鉆井液濾液電阻率與地層水電阻率的大小，以及裂縫發(fā)育程度。當前第31頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層氣含量

煤層甲烷在煤儲層中的儲集及滲流與常規(guī)天然氣大不相同，其影響因素多樣而復雜。影響煤層含氣量的主要因素是煤階、壓力（埋深）、煤層厚度、礦物質含量、煤層滲透率等因素有關。煤層含氣量隨著煤階的增加而增加，在同樣溫度和壓力（深度）條件下，高煤階吸附甲烷能力明顯高于低煤階的吸附能力。煤層含氣量隨著隨礦物質含量的增加而減小，如隨灰分含量的增加而減小。煤層含氣量隨著煤層水分含量的增加而減小。煤層含氣量隨孔隙度和微孔隙的增加而增加。煤層氣含量在一定程度上取決于煤層的埋深。另外既然煤層甲烷吸附在基質孔隙的表面，那么微孔隙的數量與甲烷的總量密切相關，而微孔隙的數量與固定碳Qc和灰分校正量(1-Qa)又密切相關?？衫妹嘿|分析和解吸測定等資料，建立方程式來評估煤層含氣量。

當前第32頁\共有114頁\編于星期三\9點煤對甲烷的吸附能力與溫度和壓力有關：當溫度一定時，隨壓力升高吸附量增大，當達到一定高的壓力時，煤的吸附能力達到飽和，再增加壓力，吸附量也不再增加。Q＝VLPp/(Pp+PL)

Q表示一定壓力下，煤吸附氣體的量，m3/t；Pp表示壓力，MPa；VL表示Langmui體積，m3/t；PL表示Langmuir壓力，MPa。

利用測井資料預測煤層氣含氣量的主要方法可以大致歸納為：1）利用含氣量與Vc、Va等的關系建立模型；2）利用Langmuir(朗格謬爾)實驗定律；3）利用非線性理論，預測煤層氣含氣量。當前第33頁\共有114頁\編于星期三\9點含煤巖系中其它有益礦產分析

一、硫的分析硫與一般造巖礦物（如方解石、石英等）相比，密度?。?.03g/cm3），聲波時差顯著大（400μs/m）。硫的存在通常會造成以石灰?guī)r作為骨架計算的密度孔隙度和聲波孔隙度明顯增大。這種特征便于識別硫的存在。研究表明，硫對中子測井的影響不大。一般認為用井壁中子法測井，硫對測井結果的影響可以忽略不計。因此，若將視石灰?guī)r的密度孔隙度與中子孔隙度N重疊繪出，將會發(fā)現在不含硫的石灰?guī)r段D與N基本重合；而在含硫段D與N曲線則分開，且D＞N

當前第34頁\共有114頁\編于星期三\9點二、蒸發(fā)巖分析某些蒸發(fā)巖礦物的測井特征礦物成分ρg/cm3Δtμs/mN%GR(API)d=203mm視K2O%巖鹽NaC12.032220000硬石膏CaSO42.977164000石膏CaSO4·2H2O2.3511724900天然堿Na2CO2·NaHCO3·2H2O2.1002134000鉀鹽KC11.8632430～50093.0光鹵石KC1·MgC12·6H2O1.5702566520017.0無水鉀鎂釩K2SO4·2MgSO42.820171027522.6雜鹵石K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2.7901891518015.5鉀鹽鎂釩MgSO4·KC1·3H2O2.120-4522518.9當前第35頁\共有114頁\編于星期三\9點三、瀝青砂巖與油頁巖的評價瀝青與普通石油的不同之處是它的密度在15℃時為1g/cm3，且粘度很高，不能在巖石中流動。因此，瀝青的密度孔隙度為1，而中子孔隙度為0.9。通常，選用自然γ、密度、中子和電阻率（雙側向或雙感應）測井來識別與定量評價。油頁巖是一些富含干酪根的泥灰炭。干酪根是一種在溫度加熱到425℃時能降解為油和氣的固體物質，密度為1，從重量含量來看其中有80%的碳和10%的氫。油頁巖的定量參數往往用產率（單位體積中生成的油氣體積，常用升/噸）表示。油頁巖層段一般很厚，但巖性很不均勻，常夾有薄層。用自然γ曲線或感應測井曲線可定性確定頁巖的位置。密度或聲波可建立它們與產率之間的線性關系。

四、含水層評價含水層的鑒別，一般是根據自然電位、電阻率及自然γ等測井方法。用常規(guī)測井資料可對含水層中水的礦化度、含水層孔隙度等作定量評價當前第36頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層作為煤層氣的儲層，儲層評價主要需要以下參數：煤層的深度、厚度及其結構、工業(yè)分析、含氣量、滲透率、巖石力學性質、儲層溫度等。作為煤層氣開發(fā)階段的重要一環(huán)——固井質量的好壞，直接關系到井筒是否可以正常抽出煤層氣。煤層氣測井的任務，就是用測井資料計算這些儲層參數及檢測固井質量。進行煤層的判別和深度、厚度及結構的確定，主要是用密度、自然伽馬和電阻率等測井參數，輔以聲波、自然電位、井徑等參數。利用補償密度曲線及補償聲波測井所測的時差曲線可以直接計算出巖石的力學性質，而儲層溫度可用井溫儀直接測量。當前第37頁\共有114頁\編于星期三\9點目前利用測井方法可以確定的煤層氣儲層參數包括：(1)煤層氣儲層的含氣量(飽和度)、孔隙度(基質孔隙度和裂縫孔隙度)和滲透率(基質滲透率和裂縫滲透率)；(2)煤巖工業(yè)分析參數指煤的揮發(fā)分、固定碳、灰分、水分和煤階；(3)煤層氣的吸附/解吸特性參數；(4)煤層厚度、深度、儲層壓力、溫度和產能等。煤層氣地質儲量是指在原始地層條件下，具有產氣能力的煤層中天然氣的總量。煤層的孔隙結構為基質微孔和割理(裂縫)雙重介質。煤層氣有兩種狀態(tài)：吸附在煤層基質體顆粒表面的吸附氣；懸浮在微孔隙中的游離氣。而在割理(裂縫)中則認為100%含水。這兩種氣體由于貯存條件不同，物理狀態(tài)不同，儲量計算公式也不同。煤層氣類似于常規(guī)天然氣儲層的測井響應模式(如，高阻、聲波時差增大、低密度和小中子孔隙度等)，可通過對大量已知煤層氣儲層的測井曲線及其信息變化規(guī)律的分析總結其定性識別準則。當前第38頁\共有114頁\編于星期三\9點煤及煤層氣測井方法的響應

(1)電阻率測井：在煤田地球物理測井中，電阻率是劃分地層巖性剖面必不可少的測井參數。地層受沉積環(huán)境影響，形成的泥巖、砂巖、灰?guī)r、煤等各種巖性，其電性反映差異比較大，且具有一定的反映規(guī)律，配合其他測井參數作為區(qū)分不同巖性地層的主要依據。電阻率方法根據煤層及圍巖的電阻率值而定，高值時選用側向測井，低值時選用感應測井；純煤的電阻率一般較高，煤中粘土（灰成分）常常引起電阻率讀數低，因為粘土經常伴生的結合水增加了導電性。當前第39頁\共有114頁\編于星期三\9點(2)自然伽馬測井：煤田及煤層氣測井常用的方法之一。受沉積環(huán)境影響，各種巖性地層在沉積過程中所吸附的放射性元素數量不盡相同，規(guī)律性比較強，是劃分巖性地層剖面及地層單位的重要測井參數。純煤的自然伽馬值很低。粘土礦物的存在引起較高的讀數，因為粘土礦物吸附天然放射性元素。其它灰成分如細砂，通常對煤的自然伽馬讀數無影響。當前第40頁\共有114頁\編于星期三\9點(3)密度測井：劃分煤層、評價煤質及計算煤層氣含量的最佳測井方法。體積密度測井曲線可確定煤層的埋深及厚度，評價煤質及確定煤層中的夾矸。煤的體積密度一般為1.25~1.75g/cm3。當煤層中有煤矸石存在時，煤的體積密度將會增高，煤質變差。煤的體積密度和圍巖的體積密度(>2.3g/cm3)具有明顯差別。由于密度測井儀是帶推靠臂的，當井眼擴徑時，體積密度曲線的數值受井眼泥漿的影響而減小，因此，用密度曲線判斷煤層時要結合井徑、自然伽馬等曲線。由于煤基質密度低，所以顯示低密度值（高的視孔隙度）?；页煞秩缂毩Ｊ⒛芤鹈芏戎翟龈?。與密度測井相關聯(lián)的光電效應（Pe）曲線在純煤中為0.17~0.20，灰成分會導致極度增高（灰成分礦物的光電效應至少是煤的10倍）。在用密度測井計算煤巖成分及煤層氣含量時，其回歸公式都是區(qū)域性的。地區(qū)、煤階及地質構造作用不同，其煤質和煤層中氣體的含量也不相同。因此，應分地區(qū)回歸公式，以減少計算誤差當前第41頁\共有114頁\編于星期三\9點(4)中子孔隙度測井。煤層的中子孔隙度一般為40%~50%，和圍巖的孔隙度具有明顯的區(qū)別。可以用中子孔隙度測井曲線確定煤層的埋深及厚度，定性地判斷煤質。用中子孔隙度曲線劃分煤層時，也要考慮井徑的影響。井徑擴徑時，中子孔隙度值會相應地增加。也要結合井徑及自然伽馬等曲線。在煤中常常顯示高的視孔隙度，因為它常把煤中氫作為孔隙度的指示。粘土礦物對煤的視孔隙度無大影響，其它灰成分如細粒石英可能降低煤的視孔隙度。當前第42頁\共有114頁\編于星期三\9點(5)聲波測井：測量煤層孔隙度，在煤中顯示高孔隙度（高傳播時間）。粘土礦物對煤的這些測井值無大影響，因為純粘土與煤的視孔隙度范圍相同。其它灰成分如細粒石英可能降低煤的視孔隙度?？捎糜诿簩託饩墓叹|量檢測。煤層氣井對固井質量要求比較高，但由于煤層氣井是在質地較硬的老地層中成井，固井過程中，井壁受固井壓力變化不易變形，水泥環(huán)與井壁結合較好，所以煤層氣井固井質量檢測主要以聲波測量中的聲幅為主。(6)其他測井。在煤層氣測井中，同時還需要一些必要的測井技術方法，如三側向、自然電位、井溫及井斜、方位等。中子伽馬能譜：可以識別煤層中碳和氫。也可以指示多種元素如硅、鈣、鐵、鉀等。自然伽馬能譜測井：純煤中顯示低值。粘土中鉀、釷、鈾的含量會影響測量值。其它灰成分如細粒的砂一般對應低計數率。當前第43頁\共有114頁\編于星期三\9點目前關于煤層氣儲層測井評價主要包括如下幾個方面的內容：

煤層識別和確定煤層厚度煤巖的工業(yè)分析和確定煤階煤儲層裂縫孔隙度和滲透率的計算煤層氣含量的評價當前第44頁\共有114頁\編于星期三\9點吸附氣組份有甲烷、輕烴、二氧化碳和氮氣,其中以甲烷為主煤層的孔隙結構裂縫孔隙基質孔隙煤儲層煤質特征發(fā)育變質程度很低的褐煤、長焰煤和氣煤是東部凹陷煤層變質程度的一大特點,其煤階主要由埋深控制當前第45頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層氣的產出機理

煤層的壓力降低到臨界解吸壓力時,煤層吸附的氣體就與微孔隙內表面分離，氣體通過基質和微孔隙擴散進入裂縫網絡流向井筒煤層氣的測井特征煤層含氣后體積密度值相對減小,補償中子值相對減小,聲波時差值相對增大當前第46頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層物性變化的控制因素變質程度對煤層物性的影響埋藏深度對煤層物性的影響顯微組份對煤層物性的影響厚度對煤層物性的影響當前第47頁\共有114頁\編于星期三\9點常見煤和巖石的地球物理性質當前第48頁\共有114頁\編于星期三\9點某井東部凹陷煤層測井密度與中子交會圖當前第49頁\共有114頁\編于星期三\9點

某井東部凹陷煤層測井密度與聲波交會圖當前第50頁\共有114頁\編于星期三\9點某井東部凹陷煤層測井密度和自然伽瑪交會圖當前第51頁\共有114頁\編于星期三\9點某井東部凹陷煤層測井密度與深側向交會圖當前第52頁\共有114頁\編于星期三\9點目前評價煤質廣泛使用兩種解釋模型體積模型概率統(tǒng)計模型體積模型法對于煤層來說，其組成成分是復雜的，如果忽略相對體積小于1%的成分,那麼可以把煤層粗略地看成是由碳、灰和水三部分所組成碳灰份水分純煤濕灰水分

煤層體積模型當前第53頁\共有114頁\編于星期三\9點由測井資料可得時差：中子：密度：電阻率：其中：當前第54頁\共有114頁\編于星期三\9點例如用聲波、密度兩種測井曲線可得到三個方程組成的線性方程組。解這個方程組，可得：基于測井資料的煤質成份和煤階確定方法當前第55頁\共有114頁\編于星期三\9點概率統(tǒng)計分析法概率統(tǒng)計分析法就是把巖性、物性和測井參數都當作是隨機變量，從概率論的角度出發(fā)，對這些變量進行統(tǒng)計分析，從大量有代表性的實際資料（樣本）的統(tǒng)計中得到相應的數學表達式基于測井資料的煤質成份和煤階確定方法當前第56頁\共有114頁\編于星期三\9點固定碳含量與灰份含量相關關系圖當前第57頁\共有114頁\編于星期三\9點揮發(fā)份含量與灰份含量相關關系圖當前第58頁\共有114頁\編于星期三\9點水分含量與灰份含量相關關系圖當前第59頁\共有114頁\編于星期三\9點基于測井資料的煤質成份和煤階確定方法經過數學統(tǒng)計分析，分別建立固定碳與灰份、揮發(fā)份與灰份、水分與灰份的關系式，如下：當前第60頁\共有114頁\編于星期三\9點根據物質平衡方程水分可采用如下公式計算基于測井資料的煤質成份和煤階確定方法當前第61頁\共有114頁\編于星期三\9點通過上述分析可看出：在四種煤層工業(yè)組分中，灰份起著主導作用上面所用的密度值是實驗室測得的密度值，而實際測井中，所測的密度值與實驗室測得的密度值并不一致，而是存在著一定的線性關系基于測井資料的煤質成份和煤階確定方法當前第62頁\共有114頁\編于星期三\9點基于測井資料的煤質成份和煤階確定方法鏡煤反射率與深度相關關系圖當前第63頁\共有114頁\編于星期三\9點基于測井資料的煤質成份和煤階確定方法灰份含量與測井密度相關關系圖當前第64頁\共有114頁\編于星期三\9點基于測井資料的煤質成份和煤階確定方法巖心測試密度與測井密度相關關系圖當前第65頁\共有114頁\編于星期三\9點煤階的確定方法衡量煤巖變質程度最常用的參數是鏡煤反射率，煤層的煤階主要由埋深控制，我們把從實驗室獲得的煤芯的鏡煤反射率Ro與深度DEP進行回歸基于測井資料的煤質成份和煤階確定方法當前第66頁\共有114頁\編于星期三\9點

煤層含氣量的測井估算方法及其儲量預測利用蘭氏方程求含氣量蘭氏吸附等溫線方程簡稱蘭氏方程，它是將煤質分析結果（含灰量和含水量）和含氣量聯(lián)系起來的最常用的方程，其具體形式如下：當前第67頁\共有114頁\編于星期三\9點如果假設煤巖芯初始壓力和純煤儲層是均勻的，根據上述蘭氏吸附等溫線方程，可得如下方程：當前第68頁\共有114頁\編于星期三\9點

含氣量與非煤含量相關關系圖當前第69頁\共有114頁\編于星期三\9點得線性關系式求出純煤含氣量，這與美國在幾個煤田所作的和(+)之間的交會圖獲得的是非常接近的煤層含氣量的測井估算方法及其儲量預測當前第70頁\共有114頁\編于星期三\9點利用吸附等溫線求含氣量吸附等溫線是指一定溫度下，煤對甲烷的吸附量和壓力的關系曲線圖。它一般通過實驗室作吸附實驗獲得。一般認為煤層的吸附等溫線符合蘭氏吸附等溫式，其數學表達式為煤層含氣量的測井估算方法及其儲量預測當前第71頁\共有114頁\編于星期三\9點

與相關關系圖當前第72頁\共有114頁\編于星期三\9點與可燃質相關關系圖當前第73頁\共有114頁\編于星期三\9點得關系式如下當前第74頁\共有114頁\編于星期三\9點利用煤層氣層背景值求含氣量煤層氣層背景值指煤層氣層不含天然氣時的測井讀數，以常用的測井曲線密度、中子、聲波為例，計算煤層氣層密度、中子、聲波背景值的響應方程為：當前第75頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層含氣量的測井估算方法及其儲量預測當前第76頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層氣層測量值是指從測井中實際測得的煤層氣層的數值，以密度、中子、聲波為例，其響應方程是：當前第77頁\共有114頁\編于星期三\9點由此可以建立求解煤層氣含量的計算公式當前第78頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層氣儲量預測當前第79頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層孔隙度的計算方法煤層的孔隙按其結構可分為裂縫和基質孔隙。其中，基質孔隙中一般不含可動水（除可作為流體流動通道的相互連通的大孔外），割理中則在原始狀態(tài)下含100%的可動水，因此，在研究煤層孔隙度時，主要研究裂縫孔隙度。當前第80頁\共有114頁\編于星期三\9點煤的體積模型可近似看作由碳、灰和孔隙三部分組成，其中孔隙又分為基質孔隙和裂縫孔隙VcVaVbVf

煤層的雙孔隙體積模型當前第81頁\共有114頁\編于星期三\9點對于電阻率測井，可以把所測的電阻率看成是由碳、灰、基質孔隙和裂縫孔隙四部分電阻率并聯(lián)的結果，可寫為當前第82頁\共有114頁\編于星期三\9點若采用雙側向測井資料，可以得到以下兩個式子當前第83頁\共有114頁\編于星期三\9點假設煤在原生狀態(tài)下，含水飽和度約為100%，又由于深側向探測的主要是地層的電阻率，淺側向探測的主要是侵入帶的電阻率，又根據阿爾奇公式，上面兩式又可寫為當前第84頁\共有114頁\編于星期三\9點前面兩式相減得整理得當前第85頁\共有114頁\編于星期三\9點當地層水電阻率與泥漿濾液電阻率相比較大時，上式可簡化為：

當地層水電阻率與泥漿濾液電阻率相比較小時，上式又可簡化為：當前第86頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層滲透率的計算方法煤層滲透率的計算我們主要采用兩種方法利用Faivre和Sibbit兩位學者的研究方法（簡稱F-S計算方法）利用達西定律推導得出的滲透率公式當前第87頁\共有114頁\編于星期三\9點F-S計算方法平行井眼的垂直裂縫由下式計算估算裂縫空間由下式計算當前第88頁\共有114頁\編于星期三\9點裂縫滲透率由下式計算：當前第89頁\共有114頁\編于星期三\9點榮37井測井曲線圖當前第90頁\共有114頁\編于星期三\9點榮37井利用體積模型法計算煤質及含氣量當前第91頁\共有114頁\編于星期三\9點榮37井利用體積模型計算三孔隙度當前第92頁\共有114頁\編于星期三\9點榮37井利用回歸分析法計算煤質及含氣量當前第93頁\共有114頁\編于星期三\9點榮37井利用回歸分析法計算三孔隙度當前第94頁\共有114頁\編于星期三\9點榮37井裂縫孔隙度、滲透率、鏡煤反射率曲線圖當前第95頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層的測井響應測井系列選擇合理與否，對整個煤層氣勘探開發(fā)至關重要。為識別煤層氣(儲層)和確定煤層厚度，在裸眼井中一般采用：1、密度測井系列；2、感應或側向測井系列；3、聲波測井系列；4、井徑、自然電位及自然伽馬等輔助測井。在特殊復雜情況下或為了計算巖石力學參數等特殊需要，可增加使用1)微電阻率測井；2)中子系列測井；3)陣列聲波或聲波全波列測井；4)地球化學測井；5)碳氧比(C/O)能譜測井。當前第96頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層識別和確定煤層厚度煤和巖石的地球物理性質煤和巖石ρ/(g.cm-3)Pe/(10-24.cm2)GR/APIФN/%△t/(μs.m-1)ρt/(Ω.m)砂巖2.65～2.701.81010～30-2250～380低到中等泥巖2.20～2.653.42080～14025～75>300低值白云巖2.83～2.893.14比砂巖低低值155～250高值石灰?guī)r2.715.08比砂巖低低值155～250高值硬石膏2.94～3.005.05最低0約164高值巖鹽2.034.17最低0約220高值甲烷煤無煙煤煙煤褐煤0.00071681.4～1.81.2～1.50.7～1.50.180.1610.180<70>50104～10910-3～15×102～10310～2×103當前第97頁\共有114頁\編于星期三\9點根據DEN、GR、AC、Rt、RS、CNL測井曲線，劃分井的煤層層段。具體的定厚方法：方法1曲線異常較好，界面清楚時，取視電阻率異常與密度曲線異常的解釋深度的算術平均值做煤層的確定深度。方法2當曲線有異常，但界面不清，特別是頂、底板為高阻層時，視電阻率曲線就沒有明顯的界面，遇有這種情況需要增加分析參數(如聲波測井曲線等)。方法3界面不清時，可以對參數曲線進行微分處理，得出兩個方向相反的尖峰，靠近目的層的尖峰為解釋點。

當前第98頁\共有114頁\編于星期三\9點劃分滲透層、并確定滲透層厚度當前第99頁\共有114頁\編于星期三\9點煤質分析

目前利用測井資料可以確定的煤層氣儲層參數內容主要包括如下幾個方面：(1)煤層厚度和深度等；(2)煤質成分參數指煤的固定碳、揮發(fā)分、灰分、水分；(3)煤層氣儲層的含氣量、孔隙度和滲透率以及巖石力學參數；(4)煤層氣的吸附/解吸特性參數；(5)煤階的計算；

當前第100頁\共有114頁\編于星期三\9點利用煤儲層體積模型計算煤質

Vc+Va+Φ=1在中子—密度交會圖上，根據已知的碳點(Φc、c)、灰點(Φa、a)及水點(Φa、a

)的坐標，可以建立一個煤質交會三角形，將煤層的CNL與DEN的測井值包含在三角形內。

當前第101頁\共有114頁\編于星期三\9點當前第102頁\共有114頁\編于星期三\9點煤層氣的識別方法三孔隙度曲線分析法

煤階的評價方法評價煤巖變質程度最常用的參數是鏡煤反射率(R0)。按照我國煤階劃分標準，各煤階對應的鏡煤反射率分別為褐煤：小于0.5％；長焰煤：0.5％~0.65％(0.70%)；氣煤：0.65％(0.70％)~0.9%。

當前第103頁\共有114頁\編于星期三\9點鏡煤反射率R0與深度及深度的對數都呈比較好的線性相關關系

當前第104頁\共有114頁\編于星期三\9點七、煤層氣含量計算

利用蘭式方程求含氣量：Vg=Gcp*[1-(Wa+Ww)]當前第105頁\共有114頁\編于星期三\9點當前第106頁\共有114頁\編于星期三\9點對煤層頂底板的深度、厚度及結構的確定以物性特征為研究點，任何一種物性參數，只要具備異常特征，就可以用來確定煤層的頂底板深度；一般情況下使用2種物性參數對煤層進行定厚。對煤層的解釋，就是對從不同鉆井中取得的不同性質的物性參數數據及曲線異常特征，進行綜合分析