蔡瑞豪 周文革 陸小霞 胡曉賢

(中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司研究中心,北京 100011)

基于測(cè)井曲線(xiàn)區(qū)分沁水研究區(qū)塊15號(hào)煤層煤體結(jié)構(gòu)方法

蔡瑞豪 周文革 陸小霞 胡曉賢

(中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司研究中心,北京 100011)

針對(duì)沁水盆地研究區(qū)塊(以下稱(chēng)研究區(qū)塊)受到構(gòu)造破壞，煤體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易于垮塌，對(duì)煤層氣開(kāi)發(fā)影響較大，目前對(duì)區(qū)內(nèi)煤體結(jié)構(gòu)分布規(guī)律研究不足，制約了區(qū)內(nèi)煤層氣產(chǎn)能提高。通過(guò)利用研究區(qū)塊測(cè)井資料與鉆井取芯樣品進(jìn)行對(duì)比分析，本文選擇雙側(cè)向電阻率曲線(xiàn)、自然伽馬曲線(xiàn)、密度曲線(xiàn)等測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)15號(hào)煤層煤體結(jié)構(gòu)精細(xì)劃分，建立了煤體結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn)。

測(cè)井曲線(xiàn) 15號(hào)煤層 煤體結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn)

1 區(qū)塊概況

研究區(qū)塊位于沁水盆地北部緊鄰陽(yáng)泉煤礦，區(qū)塊內(nèi)發(fā)育3號(hào)煤、8號(hào)煤、 9號(hào)煤和15號(hào)煤，并且15號(hào)煤層發(fā)育厚度在5～8m的厚度，巖心分析孔隙度達(dá)到5.5%～7.3%，研究區(qū)域15號(hào)煤埋深一般在711～805m，屬于中部埋藏的厚煤層,具有較高的可采性;并且該地區(qū)15號(hào)煤層上下圍巖多為灰?guī)r或者砂質(zhì)泥巖局部地區(qū)發(fā)育少量的泥質(zhì)砂巖段, 砂質(zhì)泥巖對(duì)該區(qū)塊有良好的封蓋特性。

2 煤體結(jié)構(gòu)分類(lèi)

2.1 煤體結(jié)構(gòu)

由于原生結(jié)構(gòu)煤比圍巖硬度小，并且在后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中使煤體發(fā)生變化，這種變化一般是摩擦作用、擠壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力、碎裂作用、揉皺等造成的，使原生結(jié)構(gòu)煤變成構(gòu)造煤。構(gòu)造煤在物理化學(xué)性質(zhì)上都有了明顯的不同。煤體結(jié)構(gòu)與煤心的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 煤體結(jié)構(gòu)與煤心形狀、粒度、破碎程度對(duì)應(yīng)關(guān)系

注：在原焦作礦業(yè)學(xué)院四類(lèi)劃分法的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了較大地改進(jìn)和完善。

2.2 本地區(qū)煤體結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的巖芯分析以及伽馬曲線(xiàn)和密度曲線(xiàn)的劃分，以中間夾矸分類(lèi)，對(duì)研究區(qū)塊15號(hào)煤儲(chǔ)層以?shī)A矸為界劃分三大類(lèi)：15-1(煤)、15-2(煤)、三類(lèi)(夾矸)。

經(jīng)過(guò)分析統(tǒng)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)后得到的研究結(jié)果是：研究區(qū)塊15號(hào)煤層基本分為柱塊狀、塊柱狀、塊狀(碎裂結(jié)構(gòu)為主)；塊粉狀、塊粒狀、粒狀(碎粒結(jié)構(gòu)為主)，極少數(shù)發(fā)育原生結(jié)構(gòu)和糜棱結(jié)構(gòu)。本文重點(diǎn)對(duì)一口井15號(hào)煤層巖芯煤體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，15-1煤上部多以碎裂結(jié)構(gòu)為主，黑色，煤樣碎裂，以塊狀，斜方狀為主，煤體被多組相互交切的裂縫切割，可捻搓成cm、mm級(jí)碎塊；15-2煤多以碎塊結(jié)構(gòu)為主，黑色，光澤暗淡，主要粒級(jí)在1mm以上極易捻碎。圖1、2為該井15號(hào)煤層取芯圖，從圖中也能清晰地看到15號(hào)煤層上部與下部煤層差距很大。

圖1 15號(hào)煤儲(chǔ)層上段現(xiàn)場(chǎng)取芯照片

圖2 15號(hào)煤儲(chǔ)層下段現(xiàn)場(chǎng)取芯照片

圖3 巖芯對(duì)應(yīng)井徑、自然伽馬、電阻率、密度交會(huì)圖

3 測(cè)井曲線(xiàn)判斷煤體結(jié)構(gòu)的方法

煤體結(jié)構(gòu)不止之前表1里介紹的宏觀(guān)結(jié)構(gòu)上的變化在物理性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、和放射性質(zhì)等方面都有差異。利用五口井29個(gè)分析數(shù)據(jù)，分析研究區(qū)塊15號(hào)煤層的密度、自然伽馬、電阻率、井徑等特征，得到圖3關(guān)系圖，通過(guò)圖3中對(duì)巖芯描述所對(duì)應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)值做交會(huì)圖分析，本區(qū)塊煤的破裂程度與電阻率相關(guān)性高。圖3中趨勢(shì)線(xiàn)顯示該區(qū)塊15號(hào)煤電阻率特征和密度特征是：碎裂結(jié)構(gòu)>碎粒結(jié)構(gòu)。其中只有塊狀煤分布比較明顯在圖中圓圈位置，其余煤體結(jié)構(gòu)均分布不明顯，由此建立15號(hào)劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 15號(hào)煤不同煤題結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn)

圖4 對(duì)不同煤儲(chǔ)層進(jìn)行煤體結(jié)構(gòu)劃分典型測(cè)井曲線(xiàn)成果圖

圖5 各井15號(hào)層煤體結(jié)構(gòu)分布圖

利用上述建立的煤體結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)研究區(qū)塊29口生產(chǎn)井進(jìn)行了煤體結(jié)構(gòu)的精細(xì)劃分。圖4是對(duì)15-1和15-2煤的煤體結(jié)構(gòu)劃分典型測(cè)井曲線(xiàn)圖。

從區(qū)塊井的資料得到結(jié)論，該區(qū)塊15號(hào)煤層以塊狀煤和塊粉狀煤為主少量發(fā)育塊粒狀煤和塊柱狀煤，少數(shù)煤層氣井發(fā)育粒狀煤。本區(qū)塊15號(hào)煤層多發(fā)育0.4m～0.6m夾矸。從圖5中的煤體結(jié)構(gòu)分布圖中可以得到：15-1煤多發(fā)育塊狀煤和塊粉狀煤而15-2煤多發(fā)育塊狀煤。

[1] 傅雪海，姜波，秦勇，等. 用測(cè)井曲線(xiàn)劃分煤體結(jié)構(gòu)和預(yù)測(cè)煤儲(chǔ)層滲透率[J]. 測(cè)井技術(shù)，2003,42(2):140-143.

[2] 姚軍朋，司馬立強(qiáng)，張玉貴.構(gòu)造煤地球物理測(cè)井定量判識(shí)研究 [J].煤炭學(xué)報(bào)，2011，36(增)：94-96.

[3] 陳躍，湯達(dá)禎，許浩，等.應(yīng)用測(cè)井資料識(shí)別煤體結(jié)構(gòu)及分層[J].煤田地質(zhì)與勘探，2014(1)：19-23.

(責(zé)任編輯 黃 嵐)

Method of Coal Seam Structure Study on No.15 Coal Seam in Qinshui Block Depending on Logging Curves

CAI Ruihao, ZHOU Wenge, LU Xiaoxia, HU Xiaoxian

( Research Center，China United Coalbed Methane Co., Ltd, Beijing 100011)

The Qinshui Basin block is affected by structural damage, and the coal body structure is complex and easy to collapse. CBM development here suffers great influence from the structural movement, and the lack of coal seam structure distribution pattern study becomes the obstacle of CBM exploitation in the study block. By using logging data, drilling core samples, dual lateral resistivity curves, natural gamma curves and density curves to describe the No.15 coal seam structure, we build a coal body structure classification standard.

Logging curve; No.15 coal seam; division standard of coal body structure

蔡瑞豪，男，本科，目前從事山西地區(qū)致密氣煤層氣測(cè)井解釋工作。