[发明专利]一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法

说明书

一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，包括如下步骤：进行数据准备，将煤层的GR、DT、CNL、DEN数据提取出来，并进行单位统一换算；剔除煤中矸石数据点；数据归一化处理，消除测井数据之间的量纲影响；运用主成分分析法处理数据；根据归一化和主成分分析法处理后的数据，建立煤体结构得分系数方程；结合钻井取芯样品，确定不同煤体结构得分，并建立煤体结构判识模板。本发明所采用的参数和分析方法更准确，避免了LLD、CAL在煤体结构判识过程中存在的失误和人为判识存在的主观误差，能够完整、准确的判识煤体结构特征。

技术领域

本发明属于煤岩地球物理测井技术领域，具体涉及一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法。

背景技术

煤体结构是煤储层受构造破坏程度的具体表现形式，对煤储层的孔隙结构、吸附解吸能力、渗透率和力学参数都具有重要的影响。因此，精确判识开发煤层的煤体结构，对煤层气的勘探与开发具有重要的现实意义。

目前，常用的煤体结构判识方法可分为直接方法和间接方法。直接方法包括现场钻孔岩心编录和井下煤层观察，间接方法可通过构造演化历史来分析，或者利用三维地震勘探和常规测井数据解释煤体结构(傅学海等,2003；Peng和Gao,2005；Teng et al.,2015；Ren et al.,2019；Zhao et al.,2020)。在钻井取芯过程中，由于构造煤体松软，导致采取率低，难以进行煤体结构的有效描述(傅学海等,2003)。另一方面取芯成本和地震勘探测试费用昂贵(李存磊等,2020)，因此地球物理测井技术被广泛应用于煤体结构判识。

由于地质条件的复杂性和测井曲线的局限性，很难用单条曲线判识煤体结构，因此电阻率测井、声波测井、中子测井、自然伽马测井、密度测井和井径测井经常被用来共同表征煤体结构。部分学者研究发现，随着破坏程度的增加，测井曲线中GR和DEN值逐渐降低，而DT、CAL、LLD和CNL值逐渐增加(Teng et al.,2015；Hou et al.,2017；Wang et al.,2018；Ren et al.,2019；Zhao et al.,2020)。陈跃等(2013)研究鄂尔多斯盆地韩城区块的测井曲线和取芯数据时，发现随着煤体破碎程度的增高，电阻率逐渐降低。孟召平等(2015)和陶传奇等(2017)在研究沁水盆地南部煤层时也发现了相同的规律。这表明煤储层电阻率影响因素复杂，煤体结构并非是影响电阻率的主控因素，不能作为评价煤体结构的指标。另外，煤层是破碎性易坍塌岩体，井壁极易失稳。煤层扩径不仅与煤体结构有关，更与钻井技术密切相关(吕开河等,2006；Hou et al.,2017)，因此井径曲线也无法有效判识煤体结构。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，为了避免LLD、CAL在煤体结构判识过程中存在的失误和人为判识存在的主观误差，本发明选区了GR、DEN、DT、CNL等4条测井曲线，采用主成分分析法，建立了老厂区块煤体结构的地球物理判识模板，提出一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，以实现对煤层气的高效开发。

一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，包括如下步骤：

步骤1，进行数据准备，将煤层的GR、DT、CNL、DEN数据提取出来，并进行单位统一换算；

步骤2，剔除煤中矸石数据点；

步骤3，数据归一化处理，消除测井数据之间的量纲影响；

步骤4，运用主成分分析法处理数据；

步骤5，根据归一化和主成分分析法处理后的数据，建立煤体结构得分系数方程；

步骤6，结合钻井取芯样品，确定不同煤体结构得分，并建立煤体结构判识模板。

进一步地，步骤2中，煤层存在边界效应和夹矸，剔除煤层顶板、底板和夹矸数据点。

进一步地，步骤3中，归一化处理公式为：