井径曲线与煤体结构关系探讨——以沁水盆地南部樊庄区为例

程相振，胡秋嘉，杨莹莹

(1.中国石油华北油田分公司科技信息处， 河北任丘 062552；2. 中国石油华北油田分公司长治煤层气勘探开发分公司，山西长治 046000；3. 中国石油华北油田分公司第一采油厂地质研究所，河北任丘 062552)



井径曲线与煤体结构关系探讨
——以沁水盆地南部樊庄区为例

程相振1，胡秋嘉2，杨莹莹3

(1.中国石油华北油田分公司科技信息处， 河北任丘 062552；2. 中国石油华北油田分公司长治煤层气勘探开发分公司，山西长治 046000；3. 中国石油华北油田分公司第一采油厂地质研究所，河北任丘 062552)

摘要：中国煤层气具体地质情况有别于国外成功开采区块，在实际勘探开发中需要针对具体区块摸索出适合不同地区的研究方法。针对煤体结构研究较少、煤体结构研究区域针对性不够的问题，以沁水盆地南部樊庄区为例，在参考常规测井曲线中电阻率及自然伽马的物理性质变化的基础上，补充了钻井过程对井径曲线的影响，研究了井径曲线与煤体结构的关系。结果显示，樊庄区井径主要受煤岩煤质和地质构造的影响，井径曲线可分为“直线”型、 “锯齿”型和“大肚”型，煤体结构与井径曲线存在较好的相关性，得出原生型、过渡型及碎裂型煤体结构对应的井径范围。结合微电阻率成像与岩心标定常规测井，建立了樊庄区电阻率与井径曲线快速划分煤体结构的标准。

关键词：井径曲线；煤体结构；划分标准；樊庄区块

世界经济快速发展对能源的需求量不断扩大，仅仅依靠常规油气开采已不能满足经济快速发展的需要。最新资源评估结果显示，俄罗斯、加拿大、中国、美国及澳大利亚都已跻身煤层气大国行列[1]；但中国煤层气研究起步较晚，具体地质情况有别于国外成功开采区块，不能完全借鉴国外成熟的研究理论，对煤层气开采技术手段的完善迫在眉睫。

作为煤层气的载体，煤层自身的物理特性与煤层气的产出密切相关。目前，由于煤层气勘探程度较低，煤田地质勘探成果中没有直接描述煤体结构的信息[2]，且不同地区煤体结构差异较大，对煤体结构研究的区域针对性不够。本文在参考常规测井曲线中电阻率及自然伽马物理性质变化的基础上[3-12]，补充了钻井过程对井径曲线的影响，进一步研究井径曲线与煤体结构的关系，完善了煤体结构的划分方法。

1 钻井过程对井径的影响

对于煤层而言，井径主要受钻井液体系、钻井液密度、地层浸泡时间、煤岩煤质和地质构造(倾斜地层，褶皱构造或断裂构造)5方面影响。樊庄区块从2006年投入开发以来，钻井均采用水基钻井液，密度为1.05～1.15g/cm3，数值较为稳定；地层浸泡时间可通过钻井时间来体现，从钻井时间与井径数据来看，随着钻井时间的延长，井径扩径程度并未明显增大(图1)。因此井径值的大小在一定程度上反映了煤岩煤质和地质构造的差异，可作为划分煤体结构的参数之一。

2 煤体结构类型划分依据

樊庄区位于山西省东南部沁水盆地，构造上以燕山期北北东向、近南北向和喜马拉雅期形成的北西向褶曲为主[12]。本次研究探索井径曲线在煤体结构划分上的应用，在樊庄区建立一种简单、易操作的煤体结构划分方法，通过分析樊庄区煤层气井的测井曲线资料，发现该区井径曲线主要有如下3种类型。

(1)“直线”型：煤层段与顶底板井径曲线几乎为一直线(图2a)，不存在扩径现象，煤体结构为原生结构。

(2)“锯齿”型：煤层个别井段存在扩径现象(图2b)，非扩径处为原生结构，扩径处为碎裂结构。

(3)“大肚”型：整个煤层段有不同程度的扩径现象，形状类似一个大肚子(图2c)，对应煤体结构为碎裂结构。

对典型井典型煤层段测井曲线进行分析，发现煤体结构与井径曲线形态及扩径值存在较好的相关性，按煤层段扩径值大小及曲线形态，将相关性分为如下3种类型。

(1)原生型：煤层段与顶底板井径曲线几乎为一直线，不存在扩径现象，煤层段平均井径为19.8～24cm。

(2)过渡型：煤层个别井段存在扩径现象，煤层段平均井径为21～28cm。

(3)碎裂型：整个煤层段均存在扩径现象，煤层段平均井径大于25cm。

3 煤体结构平面展布特征

对樊庄区215口井煤体结构统计(表1)可知，樊庄区块共140口井、成庄区块39口井、郑村区块36口井，整体上樊庄区内煤体结构以原生型和过渡型为主，成庄区块和郑村区块以过渡型为主(渗透率较高)，碎裂型多分布在断层附近(图3)。

表1　樊庄区煤体结构统计表

4 煤体结构划分标准建立

充分利用煤体结构中变质程度、含水性、破坏类型、煤层气、地应力、温度等参数与电阻率测井曲线的响应关系，进一步划分煤体结构。发现樊庄区电阻率主要受地应力控制，局部受构造、含气性控制。利用微电阻率成像与岩心标定常规测井，建立了电阻率与井径曲线粗略快速划分煤体结构的标准(表2)。

表2　樊庄区煤体结构划分表

5 结束语

通过井径影响因素的分析，明确了樊庄区井径主要受煤岩煤质和地质构造的影响，因此将井径曲线变化作为划分煤体结构的参数之一。进一步分析樊庄区煤层气井的测井曲线资料，将该区井径曲线分为“直线”型、“锯齿”型和“大肚”型3种结构，认为煤体结构与井径曲线存在较好的相关性，并得出原生型、过渡型及碎裂型煤体结构对应的井径。进一步结合微电阻率成像与岩心标定常规测井，建立了樊庄区电阻率与井径曲线快速划分煤体结构的标准，为樊庄区煤层气勘探开发简化繁冗的工作，提高效率。

参考文献

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Discussion about Caliper Curves and Coal Structure——A Case Study of Fanzhuang Area in Qinshui Basin

Cheng Xiangzhen1,Hu Qiujia2,Yang Yingying2

(1.Technological Information Division of PetroChina Huabei Oilfield Company, Renqiu ,Hebei 062552,China;2.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopmentofPetroChinaHuabeiOilfieldCompany,Changzhi,Shanxi046000,China;3.No.1ExploitationFactoryofPetroChinaHuabeiOilfieldCompany,Renqiu,Hebei062552,China)

Abstract:The geological condition of coal-bed methane (CBM) in China is different from that of successful exploitation blocks abroad, so it is necessary to seek the methods targeted for particular blocks during practical exploration and development. In view of the problems like less study on coal structure and lack of pertinence of coal structure study area, we took Fanzhuang Area in southern Qinshui Basin as an example, based on referring to changes of physical properties of resistivity and natural gamma in conventional logging curves, supplemented the influence of drilling on caliper curves, and probed into the relationship between caliper curves and coal structure. Results showed that the caliper was mainly influenced by the lithotype and coal quality and the geological structure, the caliper curves could be divided into “linear” type, “zigzag” type and “big belly” type, and the coal structure and the caliper were related to each other. We got different caliper range corresponding to the original-type coal, the transitional-type coal and the fragmentation-type coal. Combined with microresistivity imaging and core calibration logging, we established the criteria for rapid division of coal structure by means of resistivity and caliper curves.

Key words:caliper curves; coal structure; division standard; Fanzhuang Area

基金项目：国家科技重大专项“山西沁水盆地煤层气水平井开发示范工程”(2011ZX05061)；煤层气勘探开发关键技术研究与示范工程(2013E-22)。

第一作者简介：程相振(1983年生)，男，硕士，工程师，从事项目管理研究工作。邮箱：cy1_cxz@petrochina.com.cn。

中图分类号：P631.8

文献标识码:A