关键词:
煤变质程度
煤储层流体
声波速度
含气饱和度
含气量
摘要:
本文通过煤岩工业分析、镜质体反射率测定、显微组分测定、扫描电子显微镜观察、单轴压缩实验、煤岩超声纵横波测试实验及气驱实验等实验方法,研究了煤岩基础特性、不同变质程度煤样、不同饱和度混合相流体煤样的声学响应变化规律,以沁水盆地樊庄区块为例,分析了以声波时差测井为主的各测井参数特征,提出了多测井参数预测含气量模型,并基于声学实验得到了含气饱和度预测模型,预测了樊庄区块3#煤层含气量及含气饱和度分布。主要研究成果如下:(1)剖析了9组不同煤阶煤样的基础特性,镜质体反射率Ro,m在0.34-2.54%之间。低变质煤样中孔隙较小,连通性较低,可见收缩缝和裂缝,部分孔隙可见高岭石充填;随煤阶升高,出现连通孔隙,可见短线状气孔、狭缝型孔等,少数孔隙充填粘土矿物。高变质煤样中出现大量变质孔隙,多见矿物充填。(2)阐释了煤岩的纵波速度Vp、横波速度Vs与煤岩密度、Ro,m之间分别呈正相关。在声学各向异性上,Vp、Vs随伪方位角的变化关系为周期180°的余弦函数,各煤样Vp、Vs的相对各向异性较为离散,为7%-21%,Vs相对各向异性变化幅度大于Vp。(3)基于静态法与动态法研究了煤岩力学性质,揭示了与干燥煤样相比,饱和水煤样单轴抗压强度降低、弹性模量降低、泊松比升高,饱和水构造煤各参数降幅和增幅均大于原生结构煤。各煤样的动弹性模量与Vp、Vs为线性正相关,动泊松比则无明显相关性。煤岩的动弹性模量大于静弹性模量,而动泊松比则小于静泊松比。(4)揭示了随煤岩含水饱和度Sw的不断增大,Vp、Vs出现近指数变化的增长,Vp随Sw的变化更为显著。随煤岩变质程度的升高,Vp、Vs的增幅均有一定程度的下降。随含气饱和度Sg的不断增加,Vp、Vs呈近指数变化的下降,Vp随Sg的变化更显著。各煤样Vp、Vs相对各向异性均与Sw呈线性正相关,Vp相对各向异性更为明显。(5)选取沁水盆地樊庄区块,阐明了煤中有机质及孔隙流体的存在使得测井曲线表现为高声波时差。樊庄区块声波时差值分布在311.14-532.07μs/m,均值为399.54μs/m,建立了煤储层含气量与声波时差之间的相关分析模型。选取声波时差、密度、自然伽马、补偿中子和深度数据,利用SPSS软件建立了多测井参数预测含气量模型,计算得出预测含气量,樊庄区块含气量分布范围在12.80-22.57m3/t,呈现“西高东低、西北最高”的特征。基于声学实验,构建了以声波时差为参数的高煤阶煤储层含气饱和度预测模型,计算得出预测含气饱和度,主要分布在61.56%-83.25%,呈现“西北高、东南低”的趋势。