含流体深部煤储层参数与电声响应耦合关系研究

Deep coalbed methane is a new growth point for natural gas energy ,and it's recovery is also benefit for deep coal mining by alleviating mine gas issue, and relations of coal reservoir parameters and resistivity/sonic response is a key point to analyze deep reservoir physical properties by using geophysical data for exploring sweet spot of deep coalbed methane developing.By using in-situ inspection, theoretical analysis, microscopy observation, mercury injection method, CT，nuclear magnetic resonance,and comombining test equipment of pore/ permeablility /resistivity/ sonic, we will analyze pore structure under different pressure and temperature,and discuss effects of surrounding pressure, temperature, fluid pressure, coal petrology, pore structure and porosity, permeability and water saturation on resistivity and sonic of deep coal. We will further reveal mechanisim that causes changes of resistivity and sonic of deep coal, and establish mathematical and numerical models to describe the relations among reservoir parameters and resistivity/sonic.This research will promote theory on deep coalbed methane reserovir evaluation.

深部煤层气是我国天然气能源增长点的新领域且其采出后有利于缓解深部煤炭开采瓦斯问题，而煤储层参数与电声响应关系研究是利用地球物理资料分析储层物性寻找深部煤层气开发甜点区关键。采用现场解剖、理论分析、显微光片观测、汞注入法、CT、核磁共振以及孔渗电声联测装置等，分析深部变温压下煤岩孔裂隙结构，探讨深部围压、地温、流体压力、煤岩类型、孔裂隙结构与孔隙率、渗透率及水饱和度对煤岩声/电场影响，揭示深部煤储层电声响应的机理，建立煤储层参数与电声多物理参数耦合关系模型，发展深部煤层气储层评价理论。

煤储层参数与电声响应关系研究可为准确利用地球物理资料分析深部储层特性提供重要的岩石物理基础。为此，本文在分析深部煤层气地质背景及煤储层特征的基础上，基于不同煤岩煤质、孔裂隙结构、含水性、煤体结构、地温及压力等声电物理模拟组合实验，研究了关键煤储层参数电阻率及声速响应特征，探讨了其对煤岩电声物理参数的影响，构建了关键储层参数电声响应数学模型。结果显示，研究区煤样的声波速度和电阻率是主要受煤岩煤质煤级、煤体结构、含水饱和度、以及温度和压力的影响。镜质组反射率与煤的电阻率呈负相关的关系，与纵波速度呈正相关关系。镜质组含量与电阻率呈正相关关系，与声波速度呈负相关关系。随着灰分产率增加，电阻率和声波速度均升高。电阻率和声波速度均随煤体破坏程度增加而降低。煤体结构对声波速度和电阻率分异显著，相对构造煤，原生结构煤呈高电阻率和高声波速度。随着含水饱和度降低，电阻率和纵波速度增加。电阻率随温度增加呈线性降低，声波速度随温度的增加呈幂函数式降低。电阻率随压力升高整体呈指数式降低，声波速度随压力的升高呈幂函数式升高。基于灰色关联分析法认为影响电阻率的主要因素为孔隙度和镜质组百分含量，而影响声波速度的主要因素为孔隙度、含水饱和度和镜质组含量。建立了基于电阻率和声波响应的煤体结构判别、煤岩煤质、渗透率、孔隙度、含水饱和度定量解释模型；基于研究区的实测数据，对理论模型进行了校正并应用，预测与实测成果吻合度较高。