煤层割理的微电阻率成像测井响应机理及数值模拟

课题借鉴Schlumberger公司FMI仪器，从煤层割理的发育和组合规律出发，进行煤层割理微电阻率成像测井响应正演模型的建立以及响应特征研究，同时利用ANSYS以及石油工业中使用的Fracman数值模拟软件,进行测井响应的数值模拟研究工作。通过煤层割理的微电阻率成像测井响应机理以及数值模拟研究，探索煤层割理的微电阻率成像测井探测途径和评价方法，期望对割理的成像测井探测以及割理的方位、频率、高度、长度、空间、割理连接的数量等煤层割理参数进行评价研究，以期提高测井对煤层割理参数的定性、定量评价能力，尽快实现煤层气富集高产特征的高分辨探测，为今后煤层气的勘探开发提供可靠的资料保证，减少煤层气勘探开发的风险，提高资金使用的可靠性和安全性。

割理改变了煤层的渗透性，如何应用常规和成像测井方法识别煤层割理，并对割理进行评价，成为重要的研究内容。在煤样品观测的基础上，总结了煤层割理的组合类型、影响煤层割理发育的主要地质因素以及煤样品孔隙特征；在煤质工业分析以及煤岩组分分析基础上，借助扫描电镜、压汞等实验观测手段，对煤裂隙、孔隙、孔容、喉道等进行观测研究，并对不同煤质煤样的压汞曲线进行归纳分析；系统总结了常规测井，特别是双侧向和微侧向测井对裂缝的响应特征，进行了裂缝观测及显微特征研究，开展了成像测井裂缝的响应、识别特征研究；利用支持向量机、小波分析、神经网络等手段，开展煤（岩）层的识别、煤层特征的划分以及煤（岩）性识别研究；基于神经网络开展煤层气含量研究；基于煤层模型，利用测井资料、达西定律以及阿尔奇公式，对煤储层裂缝的孔隙度、渗透率进行计算分析，并开展相应的测井解释工作；系统总结了煤层气储层参数的评价指标，并利用模糊数学方法建立评价模型。研究表明，煤层割理的平面组合类型主要有网状、孤立-网状和孤立状三类，其中网状割理渗透性最好。中煤级煤的割理密度较高，镜质组含量越高，割理密度越高，割理壁距越宽。煤层中镜煤含量高，则割理愈发育。煤的灰分越高，割理越短，壁距越小，密度越低。割理形成时的地应力方向决定割理的走向。裂缝的主要测井响应特征为：自然伽马低值或低值背景上的相对高值、自然电位曲线明显负异常、浅电阻率的低值且深浅电阻率存在明显差异、薄层电阻率测井低值、声波时差相对高值或基本不变（高角度缝）、密度测井相对低值、中子测井的相对高值等。高角度缝在成像测井图像上表现为条带状(线性)深色影像；展开图像上形成高幅度的正弦或抛物线条纹，裂缝切割整个井眼。低角度裂缝在成像测井图像上表现为条带状深色影像，展开图像上形成近于平行的低幅度的正弦或抛物线条纹，裂缝切割整个井眼。网状裂缝的裂缝相互交织在一起，相互切割，在成像测井图像上表现为低电阻率暗色网状形态。煤层是由面割理与端割理分割成的众多斜方体组成的基岩块体，煤层模型采用立方体模型来近似模拟煤层基岩块体。煤层评价主要采用煤岩性质和结构指标 、裂缝发育程度指标 、裂缝孔隙度指标 、渗透率指标 、煤层气含量指标 、有效厚度指标 等6个参数。