西山煤田古交矿区煤层气水文封存单元测井解释方法研究

摘要

煤层气储层所处水文单元是影响煤层气富集的重要因素。本文以西山煤田古交矿区2#、8#煤层为研究对象，通过测井定量解释含水层的含水性以及地下水流动性。依据含水层厚度、电阻率、孔隙度将研究区划分为高含水区、低含水区；以含水层矿化度将研究区划分为相对径流区和相对滞留区。最终利用多因素叠加法将研究区划分为煤层气水文封存有利单元、较有利单元和不利单元，结合各个单元内煤层含气量进行封存单元的检验。得出以下结论： （1）在对研究区测井数据环境校正基础上，将含煤地层划分3个三级层序和9个四级层序，最终建立研究区三四级层序地层格架；以层序格架为基础，利用自然电位、自然伽马、电阻率测井曲线组合法精细解释2#、8#煤层所在层序及相邻层序内砂岩含水层和灰岩含水层。 （2）矿化度作为表征水动力条件的关键参数，利用自然电位法计算地层水电阻率，基于煤层气井产出水矿化度与地层水电阻率的统计关系，得到适合研究区地层水矿化度的测井计算方法；计算得到山西组和太原组含煤岩系地层水矿化度，太原组含煤岩系含水层矿化度整体较山西组要高；根据测井计算出的矿化度与实测含气量进行相关性分析，随着矿化度的增大含气量也有增大的趋势。 （3）考虑以含水层厚度、砂岩孔隙度以及灰岩电阻率作为含水系统边界，将研究区划分为高含水区（山西组含水层厚度>6m，太原组含水层厚度>10m，孔隙度>12%，L1灰岩电阻率>800Ω·m）和低含水区（山西组含水层厚度<6m，太原组含水层厚度<10m，孔隙度＜12%，L1灰岩电阻率<800Ω·m）；以矿化度作为流动系统边界，将研究区划分为相对滞留区（山西组矿化度>1200mg/L，太原组矿化度>1400mg/L）和相对径流区（山西组矿化度<1200mg/L，太原组矿化度<1400mg/L）。利用多因素叠加法，将煤层气水文封存单元分为有利单元、相对有利单元、不利单元三类。对比各单元内煤层气井实际含气量数据发现：有利单元内含气量最高，其次为相对有利单元，不利单元内煤层气含量最低。

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ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 研究现状

1.2.1 地下水含水系统研究现状

1.2.2 地下水流动系统研究现状

1.2.3 煤层气水文封存单元研究现状

1.3 研究内容

1.4 技术路线

第二章 研究区概况

2.1 含煤岩系地层

2.2 区域地质构造

2.3 研究区水文地质概况

2.3.1 太原组灰岩含水层

2.3.2 山西组K3砂岩及上覆地层砂岩含水层

2.4 煤层气储层

第三章 研究区测井资料预处理

3.1 测井数据的质量分析

3.2 不同类型曲线的环境影响因素校正方法

3.2.1 密度曲线的环境因素校正

3.2.2 自然伽马曲线的环境因素校正

3.2.3 视电阻率曲线的环境因素校正

3.3 本章小结

第四章 含煤岩系地下水含水系统测井解释方法

4.1层序地层格架的建立

4.1.1 研究区三级层序地层界面测井识别

4.1.2 研究区四级层序界面及其测井识别标志

4.1.3 层序地层格架的建立

4.2 含水层测井解释方法

4.2.1含水层测井解释指标

4.2.2含水层含水性判断指标

4.2.3含水层含水性实例分析

4.3 含水层特征及组合类型

4.3.1 砂岩含水层特征

4.3.2 灰岩含水层特征

4.3.3 含水层组合类型

4.4 断层对含水层导水性影响

4.5 本章小结

第五章 含煤岩系地下水流动系统测井解释方法

5.1 自然电位法计算地层水电阻率

5.1.1 静自然电位计算

5.1.2 扩散吸附电动势系数和泥浆滤液电阻率计算

5.1.3 地层水电阻率平面分布特征

5.2 矿化度测井计算方法

5.2.1 等效NaCl矿化度计算

5.2.2 地层水矿化度换算方法

5.2.3 含水层矿化度平面分布特征

5.3 测井计算矿化度与实际产出水矿化度分析

5.4 本章小结

第六章 煤层气水文封存单元划分与评价

6.1 煤层气水文封存单元含水系统分区

6.2 煤层气水文封存单元流动系统分区

6.2.1 矿化度与含气量关系

6.2.2 煤层气水文封存单元流动系统分区

6.3 煤层气水文封存单元划分

6.4 煤层气水文封存单元效果检验

6.5 本章小结

第七章 结论

7.1 结论与认识

7.2 存在问题及不足

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文