利用陕北地区测井资料识别煤层技术分析及对策

2015-12-15白奋飞王菲菲

地下水 2015年4期

白奋飞，赵倩，杜燕，周康，王菲菲

(陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安710075)

陕北地区是一个水资源严重匮乏的地区，同时也是一个能源富集的地区，蕴藏着丰富的石油、煤炭、天然气等资源，平面分布广，纵向上叠置，同一个钻孔基本均能见到煤层和油层[1，2]。此外，能源勘查工作耗水量大，投资高，为减少重复勘查，避免地下水浪费，节约勘查投资，需进行协同勘查。陕北地区石油、煤炭勘探技术比较成熟，但目前仍以单矿种勘查为主，协同勘查基本处于理论阶段[3，4]，现场实践很少。测井技术是“一孔多用”协同勘查中重要手段，为更好地利用陕北地区丰富的油田测井资料，本文对目前常规的陕北油田测井资料识别煤层技术进行了分析，并针对存在的问题提出了解决对策。

陕北地区石油主要分布在三叠系延长组和侏罗系延安组，煤炭层位分布较多，主要有石炭系-二叠系太原组和山西组、三叠系延长组顶部(瓦窑堡煤系)和侏罗系延安组。从层位分布可以看出，延安组和延长组都是赋存有石油和煤炭资源的层位，这为协同勘查提供了重要的物质基础。

1 油田测井资料识别煤层分析

1.1 煤层定性识别

1.1.1 测井资料定性识别煤层存在的问题

油田测井和煤田测井都是通过测量井壁附近岩石的物理性质研究钻孔地质剖面。但由于两种测井方式采用的测井仪器及采样间隔不同，导致测井结果在岩性识别和厚度划分精度等方面存在着一定差异。

密度曲线为煤层主要判断依据[5，6，7]，但陕北地区多数油气探井为了节约经费，三孔隙度测井只测声波时差一项，缺失煤炭测井必测的密度测井。这就造成了在利用油气测井资料对煤层的定性存在偏差。

根据研究需要对子长地区理A、理B两口井同时实施了油田、煤田两种方式测井。大多数煤层在油田测井图上呈现出低自然伽马、高声波时差、高电阻的特征。实际应用中，根据油田测井曲线组合无法将图1理A井554～562 m的2个高声波时差、高自然伽马、高电阻特征确定岩性，但是通过图2，利用煤田测井系列中的密度测井可以将上部地层判断为煤层，下部判断为泥岩。此外，理A井560 m处的煤层段自然伽马并没有降低趋势呈现高值，这与“低自然伽马、高声波时差、高电阻”的普遍特征相悖，只有依靠密度测井来做出判断。高自然伽马是瓦窑堡煤系5#煤的测井特征之一[8]。

表1 一些岩石的密度与孔隙率[5]

图1 理A井油田测井曲线特征

图2 理A井煤田测井曲线特征

煤田测井方法确定的理A井的煤层，主要是依据密度测井曲线。其他测井特征也是一种判断依据，但不是最直观的。

1.1.2 测井资料定性识别煤层问题解决对策

大量的岩心实验数据证明地层的声波时差与其孔隙度呈线性关系，且为正相关关系，即:

n=AΔT+B

式中:A，B为与岩石岩性、孔隙中流体性质有关的系数;ΔT，n-岩石的声波时差和孔隙度。

从表1可以看出，随着从褐煤、烟煤到无烟煤的变质程度的加深，煤层的孔隙度减小，密度增大。这样就建立了声波时差与岩石密度之间的关系。从前人建立的密度-声波时差交会图可以看出[9]，随着声波时差的增大，密度减小。煤层密度比大多数的岩石矿物小，故声波时差应该为高值。

通过对大量探井的岩心与测井资料的对比，认为在已有资料的基础上，可以选择声波时差来代替密度测井，达到煤层定性的目的。煤层的曲线特征可以概括为“两高一低”，即高电阻、高声波时差、低自然伽马。此方法在煤层厚度较大的靖边-定边地区得到了很好的推广应用。图3是定边地区定A井的实测资料图，煤层在测井响应上呈现出明显的“电阻、高声波时差、低自然伽马”特征。