一個探測煤層氣富集高滲區的碳氫檢測因子與使用方法
2023-11-05 01:51:02
專利名稱：一個探測煤層氣富集高滲區的碳氫檢測因子與使用方法
技術領域：
本發明涉及一個探測煤層氣富集高滲區的碳氫檢測因子和使用該碳氫檢測因子探測煤層氣富集高滲區的方法，具體地，本發明涉及ー種利用地震資料，計算地震反射波振幅隨入射角變化的截距和梯度，將截距與梯度之差作為碳氫檢測因子，探測煤層氣富集高滲區的方法。
背景技術：
煤層氣就是煤層中的瓦斯，其主要成分是甲烷，是導致煤礦瓦斯突出和爆炸的原因。但是，在開採煤炭之前，將瓦斯抽取出來，就是天然氣，是清潔能源，被稱為煤層氣。據報導，在煤炭資源豐富的中國、美國、加拿大、澳大利亞等國家，煤層氣資源量大於或相當於常規天然氣資源量。煤層氣已經是人類重要的新的清潔能源。90%以上的煤層氣以吸附態賦存在煤層中，不能自由移動。煤層是非均值介質，煤 層吸附煤層氣的能力受多種因素的影響，吸附能力差別大。煤層氣生成過程中和生成之後，可能經歷多次地質構造運動，造成煤層氣從煤層中逸散和在煤層內部的運移。地層壓力、溫度等因素對煤層氣儲層吸附能力有重大影響；地下水徑流也影響煤層氣的運移和賦存。上述種種原因，造成煤層氣空間分布具有很大的非均一性。因此，煤層氣在煤層中是局部富集的，含氣量空間變化大。煤層中的孔隙主要是微孔隙，基本上是不連通的；少量的大、中孔隙主要是植物殘留孔、煤層氣生成過程中的氣泡殘留孔等等，連通性很差；因此，煤層氣儲層是低滲透率儲層。煤層氣儲層滲透率主要決定於煤層節理裂隙的發育程度，而節理裂隙受多種因素的影響，其發育程度空間變化大，因此，滲透率同樣空間變化大。李五忠等人統計了中國煤層滲透率與單井日產氣量的關係，他們發現，單井日產氣超過IOOOm3的煤層氣井煤層原始滲透率要大於O. I毫達西，單井日產氣量超過2000m3的煤層氣井煤層原始滲透率要大於O. 5毫達西(參見李五忠，田文廣，陳剛，孫欽平，2010年，「不同煤階煤層氣選區評價參數的研究與應用」，開發工程，第30卷第6期，第45 47頁)。煤層氣儲層的含氣量和滲透率是煤層氣井高產的最重要的兩個因素，含氣量大是高產的物質基礎，滲透率大是高產的必要條件。但是，煤層氣儲層含氣量和滲透率的空間變化大，導致距離一口高產井很近的另一口井可能是一口令人失望的低產井。因此，預測煤層氣儲層含氣量和滲透率的空間變化，預測煤層氣的富集高滲部位，指導勘探井和開發井井位部署，對於提高鑽井成功率，提高煤層氣井的產量，有極大的實際意義。迄今為止，煤層氣勘探開發主要依靠地質研究成果、地震資料常規處理解釋成果、鑽探、測井資料。地質研究成果能夠提供指導方向，很難提供準確的依據。鑽探、測井資料可靠性高，但是，成本高、數量少。地震資料常規處理成果提供了煤層的空間分布形態、斷裂體系、厚度等等，是勘探井位選擇、開發井網布設的重要依據。但是，地震資料常規處理成果不能提供煤層氣局部富集高滲的部位。因此，煤層氣勘探開發行業需要新技術，預測煤層氣局部富集高滲部位。
煤層氣勘探開發已經有將近三十年的歷史。但是，世界各國的煤層氣產業仍然都是在政府的稅收優惠等政策支持下維持運作的。儘管煤層氣行業投入-產出效益低，但是，政府為了環境保護和煤礦生產安全等目的，不得不給予政策支持。但是，煤層氣行業不可能永遠依靠政府的優惠政策生存和發展，它的生命力在於自身提高投入-產出效益。為了提高煤層氣產業的投入-產出效益，需要新的技木，預測煤層氣局部富集高滲的部位，從而提聞勘探井的成功率，提聞開發井網的聞廣井比例。在勘探石油和天然氣時，人們致カ於從地震資料中提取與油氣賦存直接相關的信息，尋找能夠指示巖石孔隙流體性質變化的參數，這樣的參數被稱為直接碳氫檢測因子，也簡稱為碳氫檢測因子。碳氫檢測因子異常使人們能夠在地震圖上「看到」油氣的賦存，因此，根據碳氫檢測因子異常，人們能夠預測石油和天然氣在地層中賦存的位置。AVO(Amplitude versus Offset)技術利用縱波反射振幅隨偏移距的變化預測天然氣儲層(參見 Ostrander, W. J. , 1984, 「Plane-wave reflection coefficients forgas sands at non_norma丄 angles of incidence，，， Geophysics, Vol. 49， p. 1637-1648),取得了成功。利用AVO技術從地震資料中提取的截距、梯度等地震參數是勘探天然氣儲層 的最基本的碳氫檢測因子。曾經有人試圖將適用於常規天然氣勘探開發的AVO技術移植到煤層氣勘探開發中來，但是，沒有獲得煤層氣行業認可的成功(參見Ramos，A. C. B.，andDavis, T. L. ,1997, 「3_D AVO analysis and modeling applied to fracture detectionin coalbed methane reservoirs，，,Geophysics, V. 62,p. 1683-1695)。自 1990 年代末期至今，包括美國、澳大利亞、加拿大等主要煤層氣生產大國在內，國際地球物理學界已經完全停止了在煤層氣勘探開發中使用AVO技術的研究和探索。但是，中國學者一直在進行這方面的探索(參見 Suping Peng, Huajing Chen, Ruizhao Yang, YunfengGao, Xinping Chen,2006, 「Factors facilitating or limiting the use of AVO for coalbed methane,Geophysics, V. 71，C49-C56)。儘管煤層氣和天然氣的主要成分都是甲烷，但是，以吸附態賦存在煤層中的煤層氣完全地不同於以自由態賦存在砂巖中的天然氣。為了將適用於天然氣勘探開發的AVO技術應用於煤層氣勘探開發，需要從理論到方法的創新，需要尋找新的適用於煤層氣的碳氫檢測因子，需要使用新的碳氫檢測因子以及使用它們探測煤層氣富集高滲部位的方法。
發明內容
本發明涉及一個探測煤層氣富集高滲區的碳氫檢測因子和使用該碳氫檢測因子探測煤層氣富集高滲區的方法，具體地，本發明涉及ー種利用地震資料，計算地震反射波振幅隨入射角變化的截距和梯度，將截距與梯度之差作為碳氫檢測因子，探測煤層氣富集高滲區的方法。本發明是採用以下技術手段實現的本發明涉及一個探測煤層氣富集高滲區的碳氫檢測因子和使用該碳氫檢測因子探測煤層氣富集高滲區的方法，具體地，本發明涉及ー種利用地震資料，計算地震反射波振幅隨入射角變化的截距A和梯度B，將截距與梯度之差(A-B)作為碳氫檢測因子，探測煤層氣富集高滲區的方法。該方法由下列步驟組成
(a)設計多次覆蓋的地震觀測系統，採集共中心點地震道集資料，要求地震波在作為勘探目標的煤層的反射界面的最大入射角之值在25° 40°之間；(b)對地震資料作預處理，將共中心點地震道集轉換為只包含一次反射波能量的多次覆蓋的共反射點地震道集；(C)計算共反射點地震道集中每ー個地震道的每ー個採樣時間的地震波入射角和折射角的平均值Θ ;(d)將同一共反射點地震道集同一時間的反射信號振幅值、對應的入射角和折射角的平均值Θ代入Zeoppritz方程組ニ項近似式R( Θ ) A+Bsin2 Θ從而構成ー個超定線性方程組，其中
權利要求
1.一個探測煤層氣富集高滲部位的碳氫檢測因子和使用該碳氫檢測因子探測煤層氣富集高滲區的方法，其特徵在於利用地震資料，計算地震縱波反射波振幅隨入射角變化的截距和梯度，將截距與梯度之差作為碳氫檢測因子，直接探測煤層氣富集高滲區；包括以下步驟 (a)設計多次覆蓋的地震觀測系統，採集共中心點地震道集資料，要求地震波在作為勘探目標的煤層頂板和底板反射界面的最大入射角的取值在25° 40°之間； (b)對地震資料作預處理，將共中心點地震道集轉換為只包含一次反射波能量的多次覆蓋的共反射點地震道集； (c)計算共反射點地震道集中每一個地震道的每一個採樣時間的地震波入射角和折射角的平均值Θ ; (d)將同一共反射點地震道集同一時間的反射信號振幅值、對應的入射角和折射角的平均值Θ代入Zeoppritz方程組二項近似式R( Θ ) ^ A+Bsin2 θ 從而構成一個超定線性方程組，其中
2.根據權利要求1，其中所述的探測煤層氣富集高滲部位的碳氫檢測因子，其特徵是截距 A 與梯度 B 之差
3.根據權利要求1，其中所述的採集多次覆蓋共中心點地震道集資料的步驟(a)，其特徵是要求地震波在作為勘探目標的地下巖層反射界面的最大入射角達到並且只需要達到25。 40°的範圍。
4.根據權利要求1，其中所述的繪製碳氫檢測因子異常圖的步驟(i)，其特徵是繪製的圖包括剖面圖、平面圖、順層圖、立體圖、振幅包絡圖。
5.根據權利要求1，其中所述的使用碳氫檢測因子異常圖的步驟(j)，其特徵是(A-B)異常強度大的部位是含氣量大、滲透率高的部位，因而是煤層氣富集高滲的部位。
全文摘要
本發明提供了一個探測煤層氣富集高滲區的碳氫檢測因子和使用該碳氫檢測因子探測煤層氣富集高滲區的方法；該碳氫檢測因子是AVO(Amplitude versus Offset)截距A與梯度B之差(A-B)，該方法利用地震資料，計算地震反射波振幅隨入射角變化的截距和梯度以及截距與梯度之差(A-B)，以(A-B)為繪圖數據繪製碳氫檢測因子異常圖，包括剖面圖、平面圖、層拉平圖、立體圖、振幅包絡圖；根據這些圖件確定煤層氣富集高滲部位的空間位置，(A-B)異常強度大的部位是含氣量大、滲透率高的部位，因而是煤層氣富集高滲的部位。
文檔編號G01V1/36GK102844682SQ201280000326
公開日2012年12月26日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者陳信平 申請人:陳信平