摘 要

摘　要：煤層氣“甜點(diǎn)區(qū)”系指煤層埋藏深度適中、厚度較大、熱演化程度合適、含氣量相對(duì)較高、孔滲性相對(duì)較好、單井產(chǎn)量高且穩(wěn)產(chǎn)的煤層氣富集區(qū)帶。尋找和優(yōu)選煤層

摘　要：煤層氣“甜點(diǎn)區(qū)”系指煤層埋藏深度適中、厚度較大、熱演化程度合適、含氣量相對(duì)較高、孔滲性相對(duì)較好、單井產(chǎn)量高且穩(wěn)產(chǎn)的煤層氣富集區(qū)帶。尋找和優(yōu)選煤層氣富集的“甜點(diǎn)”區(qū)帶，對(duì)于煤層氣開(kāi)發(fā)井位的部署和優(yōu)化、提高煤層氣井產(chǎn)量、促進(jìn)煤層氣藏的有效開(kāi)發(fā)都具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。以往的研究成果表明，影響煤層氣富集的7項(xiàng)關(guān)鍵地質(zhì)要素為煤層厚度、煤層埋深、熱演化程度、煤層含氣量、斷裂及裂縫、圈閉條件、煤層脆性。在試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，提出了一種利用地震資料來(lái)預(yù)測(cè)煤層氣富集區(qū)的地球物理方法，即多種屬性相結(jié)合的精細(xì)構(gòu)造解釋、AVO反演預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育特征、多種反演方法相結(jié)合預(yù)測(cè)煤層厚度特征、疊前反演技術(shù)預(yù)測(cè)煤層含氣性和脆性特征，然后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選各要素均為有利的區(qū)域確定其為“甜點(diǎn)區(qū)”。應(yīng)用這一技術(shù)思路預(yù)測(cè)出了HC地區(qū)煤層氣的分布范圍，“甜點(diǎn)區(qū)”面積達(dá)到21.64km²，在區(qū)內(nèi)部署的2口開(kāi)發(fā)井目前排采效果良好，產(chǎn)氣量遠(yuǎn)高于“甜點(diǎn)區(qū)”外的井，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果相吻合，為類(lèi)似“甜點(diǎn)區(qū)”的地震預(yù)測(cè)提供了技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：煤層氣  有利區(qū)  厚度  埋深  含氣量  地震勘探  預(yù)測(cè)  產(chǎn)氣量

Seismic prediction technologies of CBM sweet spots and their application

Abstract：CBM sweet spots are characterized by moderate burial depth of coal seams，relatively large thickness，appropriate thermal evolution degree，relatively high gas content，good porosity and permeability，high and stable single well production．The identification of CBM sweet spots is of great economic significance to the deployment and optimization of CBM well locations，enhancement of CBM well production，and the improvement of effective development of CBM reservoirs．Previous studies reveal that there are seven major parameters that influence the enrichment of CBM，including coal seam thickness，burial depth，thermal evolution，gas content，fault and fracture，trapping condition，and brittleness．Based on the analysis of experiment results，we proposed a geophysical method that can directly predict CBM sweet spots with seismic data,i．e．comprehensive identification of sweet spots based on fine structural interpretation with multiple seismic attributes，fracture mapping via AVO inversion，thickness estimation through the integration of multiple inversions．as well as gas storage and brittleness prediction of coal seams by pre-stack inversion．These technologies were successfully applied to the prediction of CBM sweet spots in the HC area．The two wells emplaced in the predicted sweet spot with an area of 21．64 km2 have a better production performance than those outside the sweet spot．

Keywords：CBM gas，play fairway，thickness，burial depth，gas content，seismic exploration，prediction，gas production volume

以吸附氣為主要賦存方式的煤層氣，屬于典型的非常規(guī)天然氣，中國(guó)陸上的煤層氣勘探開(kāi)發(fā)潛力很大。由于中國(guó)煤層氣資源主要分布在地表地貌復(fù)雜、地下斷裂破碎的中西部地區(qū)，煤層氣賦存地質(zhì)條件較差，含氣量和單井產(chǎn)量普遍較低，開(kāi)發(fā)效益遠(yuǎn)低于常規(guī)天然氣。利用地球物理技術(shù)，尋找和優(yōu)選煤層氣富集的“甜點(diǎn)”區(qū)帶，對(duì)于煤層氣開(kāi)發(fā)井位的部署和優(yōu)化、提高煤層氣井產(chǎn)量、促進(jìn)煤層氣藏的有效開(kāi)發(fā)都具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。多年來(lái)，在煤層氣“甜點(diǎn)”區(qū)帶的預(yù)測(cè)方面進(jìn)行了一些研究與探索^[1-4]，取得了一定的效果。

所謂煤層氣“甜點(diǎn)區(qū)”，系指煤層埋藏深度適中、厚度較大、熱演化程度合適、含氣量相對(duì)較高、孔滲性相對(duì)較好、單井產(chǎn)量高且穩(wěn)產(chǎn)的煤層氣富集區(qū)帶。找到了“甜點(diǎn)”區(qū)帶也就相當(dāng)于找到了有效的開(kāi)發(fā)區(qū)帶。我國(guó)含煤盆地地質(zhì)構(gòu)造各異，煤層氣地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，各區(qū)塊地球物理工作程度不一，利用地震技術(shù)預(yù)測(cè)煤層氣“甜點(diǎn)”區(qū)帶的需求迫切，為此進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)研究。

1　煤層氣富集關(guān)鍵地質(zhì)要素

我國(guó)煤層氣富集高產(chǎn)主控因素包括資源因素、儲(chǔ)層因素及保存條件3個(gè)方面的多個(gè)地質(zhì)參數(shù)，煤層氣“甜點(diǎn)”區(qū)帶的預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)需要綜合考慮如下7個(gè)方面的關(guān)鍵要素^[5]。

1．1　煤層厚度

煤層是煤層氣生成和聚集的基礎(chǔ)。煤層越發(fā)育，煤層厚度越大，其單位面積內(nèi)的生氣量和吸附量就越大，其勘探開(kāi)發(fā)潛力也更大。根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)的實(shí)踐認(rèn)識(shí)到，單層煤厚大于3m具有高產(chǎn)的可能。

1．2　煤層埋深

煤層埋深對(duì)于煤層氣勘探開(kāi)發(fā)有兩方面的主要影響：①煤層埋深影響煤層壓力、孔滲性、煤層吸附氣含量和是否逸散；②煤層埋深決定了鉆井深度、開(kāi)采成本和工業(yè)產(chǎn)量門(mén)檻值。只有埋深在合適范圍的煤層氣才有富集和開(kāi)采的價(jià)值。埋深太淺，壓力太小，煤層氣自然解析附和逸散，煤層不含氣或含氣量極低；煤層埋深過(guò)大，壓力隨之增大，煤層孔滲性變差，吸附氣含量和產(chǎn)量不隨深度變化線(xiàn)性增加，而開(kāi)采成本和難度則增加更快。根據(jù)國(guó)內(nèi)外勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐，埋深大于1500m的煤層氣在目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平下不具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值，這一點(diǎn)與常規(guī)天然氣也是明顯不同的。

1．3　熱演化程度

隨著聚煤盆地的沉降，煤層埋深增加，地溫也逐漸升高。正常的地?zé)嵩鰷厥敲簾嶙冑|(zhì)的主要能量來(lái)源。煤系的熱演化史和熱演化程度，決定了煤系的生烴排烴史和煤巖煤階，也直接影響煤層物性和含氣性。代表不同熱演化程度的不同煤階的煤巖，其含氣能力和含氣方式也有不同。一般而言，構(gòu)造位置相似、埋深相近、構(gòu)造演化和熱演化類(lèi)似的區(qū)帶，煤層熱演化程度也相同或相似，煤階亦大致相同。

1．4　煤層含氣量

煤的含氣量主要決定于吸附量。一般情況下煤階越高微孔隙越發(fā)育，孔隙比表面積越大，且含氧官能團(tuán)越少，吸附水越少，相應(yīng)吸附甲烷越多。煤層氣含氣量的大小是評(píng)價(jià)煤層氣是否富集的重要指標(biāo)，含氣量越高、產(chǎn)氣及穩(wěn)產(chǎn)的潛力越大。一般認(rèn)為含氣量達(dá)到10m³／t，且滲透率達(dá)到0.2mD的煤層分布區(qū)即達(dá)到煤層氣有利勘探區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)較高產(chǎn)煤層氣井，煤層滲透率范圍為0.05～0.5mD，含氣量對(duì)生產(chǎn)能力的影響是顯而易見(jiàn)的。

1．5　斷裂及裂縫

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷裂對(duì)煤層氣的保存起到一定的破壞作用，但伴生的微裂隙增加了煤層的滲透性，對(duì)煤層氣的開(kāi)發(fā)有一定的積極意義，同時(shí)煤巖割理的發(fā)育程度也決定著煤的滲透性。因此，對(duì)于煤層氣的富集和產(chǎn)出，斷及煤層之?dāng)嗔押兔簩又械牧芽p的發(fā)育程度是必須考慮的重要地質(zhì)因素。

1．6　圈閉條件

圈閉對(duì)于煤層氣和常規(guī)天然氣而言，同樣是必要條件，但圈閉類(lèi)型和機(jī)制完全不同。常規(guī)天然氣聚集場(chǎng)所是由儲(chǔ)層、非滲透層(蓋層)和構(gòu)造3因素相結(jié)合形成的構(gòu)造圈閉、巖性圈閉、復(fù)合圈閉等，天然氣以游離或水溶態(tài)儲(chǔ)集于孔滲性?xún)?chǔ)層之中；煤層氣聚集成藏的圈閉主要是壓力圈閉，即由煤層及其頂?shù)装逶谝欢?gòu)造與水動(dòng)力條件下的壓力平衡系統(tǒng)，地層壓力大于煤層甲烷氣吸附壓力，煤層氣以吸附態(tài)為主吸附于煤顆粒表面和煤巖微裂縫面，煤層裂縫和大孔隙主要被煤層水所充填。因此，煤層氣的圈閉類(lèi)型非常特殊，且不可以常規(guī)天然氣的圈閉方式和類(lèi)型加以評(píng)價(jià)。當(dāng)然，以高孔滲的煤層作為儲(chǔ)層、天然氣以游離或溶解態(tài)儲(chǔ)集其中的常規(guī)煤成氣藏，需另當(dāng)別論。

1．7　煤層脆性

煤層氣開(kāi)采過(guò)程中需要對(duì)煤層進(jìn)行壓裂。因此，脆性是一個(gè)非常重要的參數(shù)。脆性越大，越容易產(chǎn)生裂縫^[6]，越利于煤層氣開(kāi)采。

2　“甜點(diǎn)區(qū)"地震預(yù)測(cè)思路與技術(shù)

2．1　“甜點(diǎn)區(qū)”地震預(yù)測(cè)思路

煤層氣甜點(diǎn)區(qū)的地震預(yù)測(cè)就是以與煤層氣富集關(guān)鍵要素相關(guān)聯(lián)的地震信息和地震屬性為主、多要素疊加、通過(guò)綜合評(píng)價(jià)來(lái)預(yù)測(cè)甜點(diǎn)區(qū)。不同區(qū)塊甜點(diǎn)區(qū)的含義是一致的，但綜合預(yù)測(cè)所應(yīng)用的地震信息和量化指標(biāo)則是相對(duì)的，甜點(diǎn)區(qū)的預(yù)測(cè)結(jié)果也是相對(duì)的，是同區(qū)中煤層氣富集條件和開(kāi)發(fā)條件相對(duì)最好的區(qū)域。

在以往文獻(xiàn)中，煤層氣“甜點(diǎn)區(qū)”預(yù)測(cè)主要從煤巖的礦物成分、熱演化程度、噸煤含氣量、埋藏深度、地質(zhì)條件、資源條件等方面進(jìn)行，以地質(zhì)分析為主^[1-2]。近年來(lái)也有一些研究人員開(kāi)始利用地震資料進(jìn)行煤層埋深、厚度及含氣性預(yù)測(cè)^[3-4]，但分析著眼于單一或某幾個(gè)要素，在多要素疊加綜合評(píng)價(jià)方面有所欠缺。孫文卿等在綜合評(píng)價(jià)方面做出了一些研究^[4]，以準(zhǔn)噶爾盆地砂溝井田為例，綜合考慮煤層氣資源特征、開(kāi)采性能、煤層特征、構(gòu)造特征等因素利用突變理論對(duì)煤層氣儲(chǔ)層進(jìn)行評(píng)價(jià)。筆者主要是根據(jù)地震資料應(yīng)用地球物理方法對(duì)煤層氣富集關(guān)鍵要素進(jìn)行預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多要素綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選各關(guān)鍵要素均為有利的區(qū)域確定為“甜點(diǎn)區(qū)”，重在對(duì)關(guān)鍵要素的信息集成和綜合分析。其中，煤厚、埋深、斷裂與裂縫、圈閉構(gòu)造條件等4個(gè)是完全可以通過(guò)地震解釋和反演等技術(shù)所提取的，是甜點(diǎn)區(qū)多信息地震預(yù)測(cè)的主要考慮因素。煤層熱演化程度即煤階，地震尚難以預(yù)測(cè)，且在小范圍內(nèi)變化可能不大，參與預(yù)測(cè)的實(shí)際意義也不大，通過(guò)鉆井獲得的信息即可；煤層氣含氣量是一個(gè)十分重要的要素，它與前面的6個(gè)要素密切相關(guān)。由于煤層氣的吸附賦存特點(diǎn)，適用于常規(guī)氣藏的油氣地震檢測(cè)方法對(duì)其不適用。目前也僅僅基于收集到的鉆井的噸煤產(chǎn)氣量來(lái)分析哪些彈性參數(shù)與之相關(guān)，如縱橫波速度比、泊松比、AVO反演等，在含氣性預(yù)測(cè)方面做了一些探索。

2．2　“甜點(diǎn)區(qū)”地震預(yù)測(cè)技術(shù)

本次研究中為確保煤層各關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)特征描述的精度，采用了以下思路和技術(shù)。

2．2．1多種屬性相結(jié)合的精細(xì)構(gòu)造和斷裂解釋

精細(xì)的層位標(biāo)定是確定煤層地震反射特征的基礎(chǔ)。為提高標(biāo)定精度，首先對(duì)目的層段地震數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，選擇合適主頻的子波制作合成地震記錄，然后精細(xì)調(diào)整時(shí)深關(guān)系來(lái)準(zhǔn)確標(biāo)定煤層。層位解釋過(guò)程中除了采用加密解釋提高精度之外，還充分利用多種屬性信息，比如常規(guī)偏移剖面、瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位等進(jìn)行層位解釋(圖1)，保證同一層位在不同屬性上的一致性。筆者在研究中發(fā)現(xiàn)，瞬時(shí)相位屬性與常規(guī)振幅剖面的應(yīng)用可以有效地保證層位解釋不串層。

 

在斷裂解釋方面，提取能夠反映斷裂的多種屬性，包括相干體、方差體、螞蟻體、邊緣檢測(cè)以及分頻振幅、相位等屬性，聯(lián)合各種屬性從各個(gè)方向(主測(cè)線(xiàn)、聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、任意線(xiàn)、時(shí)間切片等)進(jìn)行觀(guān)察解釋?zhuān)?yōu)選其中有利屬性(相干、曲率、螞蟻體及分頻相位)進(jìn)行斷裂的輔助解釋和平面組合。

精細(xì)的構(gòu)造解釋完成之后，準(zhǔn)確的速度分析是落實(shí)構(gòu)造形態(tài)的保證。對(duì)于三維數(shù)據(jù)成圖來(lái)說(shuō)，最好的速度模型應(yīng)該是利用測(cè)井速度(或VSP測(cè)井速度)校正地震速度場(chǎng)后得到的平均速度場(chǎng)。應(yīng)用該速度場(chǎng)可獲得較為精確的主力煤層頂面埋深圖，從而優(yōu)選適宜煤層氣開(kāi)發(fā)的區(qū)域。

2．2．2 AVO反演預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育特征

由于微裂隙增加了煤層的滲透性，對(duì)煤層氣的開(kāi)發(fā)有一定的積極意義，因此在避開(kāi)大斷裂分布區(qū)域的基礎(chǔ)上，需尋找微裂縫發(fā)育的地區(qū)作為開(kāi)發(fā)目標(biāo)。

Gregory發(fā)現(xiàn)巖石的裂縫引起縱橫波速度比和泊松比的增大^[7]。Ramos and Davis實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明新墨西哥州Cedar Hill Field的煤層樣品泊松比和裂縫密度有關(guān)^[8-9](圖2)，可以看出煤層的泊松比隨著裂縫密度由低到高增加了30％。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果不等同于現(xiàn)場(chǎng)煤層的割理情況，但是圖2所揭示的泊松比和煤層裂縫密度之間的關(guān)系是可靠的，可用于現(xiàn)場(chǎng)煤層泊松比和裂縫密度的預(yù)測(cè)，即煤層的泊松比和裂縫密度為正相關(guān)。在AVO理論中，假定vp/vs＝2，偽泊松比反射率(Ds/s)等于截距與梯度之和的一半^[9]，反映的是反射界面兩側(cè)介質(zhì)的泊松比差值，與泊松比是呈正相關(guān)的。因此，AVO反演得到的偽泊松比反射系數(shù)屬性可以用于指示裂縫發(fā)育特征，偽泊松比值大，則裂縫發(fā)育程度高。

 

2．2．3多種反演方法預(yù)測(cè)煤層厚度特征

測(cè)井曲線(xiàn)分析表明，煤層縱波阻抗明顯低于砂泥巖，因而可以應(yīng)用聲波阻抗反演方法預(yù)測(cè)煤層厚度。但由于該區(qū)煤層厚度薄、不同井間厚度變化大，為提高薄煤層分辨能力，在縱波阻抗反演基礎(chǔ)上應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演得到了比較好的效果，從圖3中可以看出地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果對(duì)薄煤層(藍(lán)色為雕刻出的煤層)反映特別清晰，與井吻合性更好，由此獲得的煤層厚度預(yù)測(cè)平面圖精度更高。

 

2．2．4疊前反演技術(shù)預(yù)測(cè)煤層含氣性特征

煤層含氣性預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)是測(cè)井曲線(xiàn)分析。通過(guò)對(duì)研究區(qū)內(nèi)所收集到的井的含氣量與彈性參數(shù)交會(huì)分析(圖4)得到，該區(qū)11號(hào)煤層的含氣量隨密度、縱波速度、縱橫波速度比、lr值增大而減小，同時(shí)按線(xiàn)性關(guān)系擬合儲(chǔ)層含氣量與lr值之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.7292，認(rèn)為兩者的線(xiàn)性關(guān)系有一定的可靠性，可以用lr值來(lái)指示含氣量的變化，lr小值對(duì)應(yīng)含氣量的大值。

 

因此，應(yīng)用疊前AVO同時(shí)反演方法得到lr屬性，利用lr值和含氣量線(xiàn)性關(guān)系可以定性預(yù)測(cè)含氣量。

2．2．5疊前反演技術(shù)預(yù)測(cè)煤層脆性特征

工程上通常使用楊氏模量(E)來(lái)表征巖石脆性。但在利用地震數(shù)據(jù)計(jì)算楊氏模量時(shí)需要預(yù)先知道密度項(xiàng)，而準(zhǔn)確的密度信息又必須保證地震數(shù)據(jù)有足夠大的偏移距，這在地震資料采集中通常是無(wú)法獲得的。因此，Sharma和Chopra提出用一種新的屬性——Er來(lái)表征脆性^[10]，在脆性巖石中，楊氏模量(E)和密度(r)都大，Er值也大。Er屬性可以應(yīng)用疊前AVO同時(shí)反演方法計(jì)算得到。

3　在HC地區(qū)預(yù)測(cè)應(yīng)用效果

HC地區(qū)地處鄂爾多斯盆地東南邊緣的渭北沖斷褶皺帶上，受多期構(gòu)造控制或影響，使區(qū)內(nèi)含煤構(gòu)造呈現(xiàn)北東—南西向展布，總體構(gòu)造形態(tài)為北西傾向的單斜構(gòu)造。該區(qū)已實(shí)施了滿(mǎn)覆蓋面積100km²的三維地震勘探，主力煤層為5號(hào)煤層和ll號(hào)煤層，5號(hào)煤層厚度較小，但區(qū)域上分布相對(duì)較穩(wěn)定，厚度一般分布在1～9m之間，單層厚變化較大，W08井5號(hào)單層厚度可達(dá)9.9m；11號(hào)煤層在三維區(qū)內(nèi)厚度分布不穩(wěn)定，厚度相對(duì)較薄，最大單層厚度在10m左右。

為了推進(jìn)該區(qū)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)，亟須查清主力煤層分布和預(yù)測(cè)煤層氣“甜點(diǎn)區(qū)”范圍，為井位開(kāi)發(fā)部署提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。筆者在該區(qū)三維地震資料解釋基礎(chǔ)上，利用上節(jié)中諸多地球物理技術(shù)對(duì)主力煤層開(kāi)展“甜點(diǎn)區(qū)”預(yù)測(cè)，掌握了該區(qū)主力煤層厚度、埋深、斷裂、滲透性、含氣性及脆性等方面的特征，下面以ll號(hào)煤層為例進(jìn)行描述。

3．1　構(gòu)造和斷裂特征

在11號(hào)煤層頂面埋深圖(圖5)上可以看到，該區(qū)煤層?xùn)|淺西深，構(gòu)造比較平緩，等深線(xiàn)總體走向?yàn)楸睎|—南西方向。其中紫色加粗線(xiàn)為1200m埋深線(xiàn)，其東部煤層埋深都小于1200m，埋深合適；北部為近東西方向的較大斷裂破碎帶，在開(kāi)發(fā)井位部署時(shí)應(yīng)該予以避開(kāi)；中部及西南部也發(fā)育近東西和北西西走向斷裂，總體斷裂發(fā)育程度一般。

 

3．2　裂縫發(fā)育特征

基于上述偽泊松比與煤的裂縫發(fā)育程度正相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，提取該區(qū)偽泊松比屬性(圖6)，圖中紅色代表偽泊松比值大，推測(cè)藍(lán)色多邊形圈定的區(qū)域裂縫發(fā)育。同時(shí)把ll號(hào)煤層偽泊松比屬性和滲流曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，滲流值較大的區(qū)域?qū)?yīng)于偽泊松比值大的范圍，因而可以推測(cè)這個(gè)區(qū)域?yàn)?span lang="EN-US">11號(hào)煤層滲透性較好的區(qū)域。

 

3．3　煤層厚度特征

在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演基礎(chǔ)上編制完成11號(hào)煤層厚度平面圖(圖7)，從圖上可以看出11號(hào)煤層在工區(qū)西南部尖滅，東部和北部發(fā)育較厚，圖中黃色和紅色區(qū)域煤層厚度大于3m，是煤層氣開(kāi)采的有利區(qū)域。

 

3．4　煤層含氣性特征

如前所述，lr值與含氣量存在負(fù)相關(guān)。在11號(hào)煤層lr值平面圖(圖8)上紅色代表lr值大，對(duì)應(yīng)含氣量高，因而工區(qū)中東部粉色多邊形范圍為11號(hào)煤層含氣量高的區(qū)域(這里不考慮埋深大于1200m的西部區(qū)域)，為該層煤層氣開(kāi)采首選區(qū)域。

 

3．5　煤層脆性特征

在沿11號(hào)煤層提取的脆性預(yù)測(cè)平面圖(圖9)上可以看到：黑色多邊形圈中的紅色區(qū)域指示煤層脆性比較高，主要位于工區(qū)中東部，壓裂時(shí)易產(chǎn)生裂縫；而西部地區(qū)巖石的脆性較低，不易于壓裂。

 

3．6　“甜點(diǎn)區(qū)”綜合評(píng)價(jià)

HC區(qū)塊煤層主要發(fā)育在斜坡帶，煤層未與風(fēng)化殼直接接觸，頂?shù)装鍨槟鄮r或砂巖。由于煤層氣的儲(chǔ)存方式不同于常規(guī)天然氣，它無(wú)須圈閉條件使氣聚集，主要構(gòu)造作用不會(huì)使煤層所生成的甲烷大量逸散，并且有足夠的地層壓力使煤層氣吸附于煤層中。所以，該區(qū)這種簡(jiǎn)單的構(gòu)造條件也是煤層氣有利儲(chǔ)集帶。另外，考慮到整個(gè)三維區(qū)域內(nèi)熱演化程度一致，因此本次研究不再對(duì)熱演化程度和圈閉類(lèi)型單獨(dú)進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終甜點(diǎn)區(qū)的綜合評(píng)價(jià)主要評(píng)價(jià)煤層的埋深、厚度、滲透性、含氣性及脆性等幾個(gè)方面。

根據(jù)開(kāi)發(fā)成本及鉆井需求，針對(duì)11號(hào)煤層，把埋深小于1200m作為評(píng)價(jià)有利區(qū)的約束條件，結(jié)合其他多種信息制定如表1的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將各方面因素有利區(qū)域疊合得到甜點(diǎn)區(qū)范圍(圖10紅色多邊形圈中的區(qū)域)，圖中紫色加粗線(xiàn)為1200m埋深線(xiàn)，顏色為厚度，黃色和紅色為煤層厚度大于3m的區(qū)域。在這里，煤層埋深是首要因素，在煤層氣開(kāi)發(fā)中起著“一票否決制”的作用，煤層若埋藏過(guò)深，鑒于開(kāi)采工藝和開(kāi)發(fā)成本即使預(yù)測(cè)含氣量高、滲透性好、脆性好也不予考慮。從圖10可以看到該層甜點(diǎn)區(qū)面積達(dá)到21.64km²，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果在甜點(diǎn)區(qū)內(nèi)部署的數(shù)十口開(kāi)發(fā)井中，目前有2口井進(jìn)入排采階段，排采狀況良好，其中yz1井日產(chǎn)氣量達(dá)到1600m³，yz2日產(chǎn)氣量達(dá)到2000m³，而同期位于甜點(diǎn)區(qū)外的井日產(chǎn)氣量?jī)H為200m³。

4　結(jié)論與建議

1)煤層氣富集受控于多項(xiàng)關(guān)鍵地質(zhì)因素。煤層氣“甜點(diǎn)區(qū)”的地震預(yù)測(cè)，以與這些關(guān)鍵地質(zhì)因素直接相關(guān)的三維地震解釋成果和多信息為基礎(chǔ)，以多要素綜合預(yù)測(cè)為主要技術(shù)手段，可以比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)煤層氣富集及開(kāi)發(fā)條件相對(duì)較好的煤層氣甜點(diǎn)區(qū)。

2)通過(guò)在鄂東緣HC地區(qū)煤層氣甜點(diǎn)區(qū)預(yù)測(cè)的探索應(yīng)用，取得較好預(yù)測(cè)成果。經(jīng)后續(xù)鉆井驗(yàn)證，甜點(diǎn)區(qū)預(yù)測(cè)吻合較好；解釋及預(yù)測(cè)成果在優(yōu)選評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)區(qū)塊、指導(dǎo)開(kāi)發(fā)井位部署與調(diào)整中發(fā)揮了重要作用，有效降低了煤層氣開(kāi)發(fā)鉆井風(fēng)險(xiǎn)和開(kāi)發(fā)成本。

3)煤層氣甜點(diǎn)區(qū)的地震預(yù)測(cè)，需要高精度的三維地震數(shù)據(jù)體來(lái)提高預(yù)測(cè)的可信度。建議在經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件合適的煤層氣勘探開(kāi)發(fā)區(qū)帶，部署和實(shí)施三維地震采集，將三維地震作為促進(jìn)煤層氣有效開(kāi)發(fā)的主導(dǎo)技術(shù)。

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本文作者：霍麗娜  徐禮貴  邵林海  丁清香  王九拴

作者單位：中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司