鄂尔多斯盆地DJ区块深部煤储层地质-工程甜点测井评价技术

doi:10.11743/ogg20240620

石油与天然气地质 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (6): 1772-1788.doi: 10.11743/ogg20240620

鄂尔多斯盆地DJ区块深部煤储层地质-工程甜点测井评价技术

王舵¹^,²(), 刘之的²^,³(), 王成旺⁴, 刘天定⁵^,⁶, 陈高杰⁴, 郝晋美⁵^,⁶, 孙博文⁵^,⁶

^1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安 710065
^2.陕西省油气田特种增产技术重点实验室，陕西西安 710065
^3.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065
^4.中石油煤层气有限责任公司工程技术研究院，陕西西安 710082
^5.中国石油长庆油田公司勘探开发研究院，陕西西安 710018
^6.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018

收稿日期:2024-02-24 修回日期:2024-09-04 出版日期:2024-12-30 发布日期:2024-12-31
通讯作者: 刘之的 E-mail:1218808185@qq.com;liuzhidi@xsyu.edu.cn
第一作者简介:王舵（1996—），男，博士研究生，岩石力学及非常规测井评价、煤层气地质-工程一体化。E-mail： 1218808185@qq.com。
基金项目:
中石油煤储层气科技项目(2022-GCYKJ-02);陕西省重点研发计划项目(2022GY-130)

Logging-based evaluation for geological-engineering sweet spots in deep coal reservoirs of the DJ block， Ordos Basin

Duo WANG¹^,²(), Zhidi LIU²^,³(), Chengwang WANG⁴, Tianding LIU⁵^,⁶, Gaojie CHEN⁴, Jinmei HAO⁵^,⁶, Bowen SUN⁵^,⁶

^1.College of Petroleum Engineering，Xi’an Shiyou University，Xi’an，Shaanxi 710065，China
^2.Shaanxi Key Laboratory of Advanced Stimulation Technology for Oil & Gas Reservoirs，Xi’an，Shaanxi 710065，China
^3.School of Earth Sciences and Engineering，Xi’an Shiyou University，Xi’an，Shaanxi 710065，China
^4.Engineering Technology Research Institute of PetroChina Coalbed Methane Co. ，Ltd，Xi’an，Shaanxi 710082，China
^5.Research Institute of Exploration and Development，Changqing Oilfield Company，PetroChina，Xi’an，Shaanxi 710018，China
^6.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low Permeability Oil & Gas Fields，Xi’an，Shaanxi 710018，China

Received:2024-02-24 Revised:2024-09-04 Online:2024-12-30 Published:2024-12-31
Contact: Zhidi LIU E-mail:1218808185@qq.com;liuzhidi@xsyu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

深部煤层气由于储层非均质性强、应力大、压力高和可改造性差，因此，其规模化开发要求对甜点开展精细评价。基于层次分析法（AHP法）提出了深部煤储层地质-工程甜点的12项评价指标，建立了测井评价模型，利用该模型对鄂尔多斯盆地DJ区块20余口井的深部煤储层甜点进行了评价。研究结果表明：①煤储层地质-工程甜点主控因素与产能施工压力比（I_p）存在良好的相关性。DJ区块深部煤储层的上部甜点类别普遍优于中、下部，上部主要为Ⅰ类甜点，中部为Ⅲ类甜点，下部为Ⅱ类甜点。②含气量和脆性指数分别是储层及工程品质的主控因素。③煤储层顶、底板发育较厚的灰岩和泥岩，煤储层与灰岩和泥岩的力学特性差异较大，能有效封隔压裂缝在煤储层中扩展。压裂工况和试气结果表明所构建的地质-工程甜点测井评价方法应用效果良好，可用于深部煤储层压裂射孔选段和测井优选评价。

关键词: 产能施工压力比, 含气量, 脆性指数, 地质-工程一体化, 甜点评价, 深部煤储层气, 鄂尔多斯盆地

Abstract:

The deep coal seams rich in coalbed methane （CBM） resources feature strong heterogeneity， high stress， high pressure， and challenging stimulation， rendering the accurate sweet spot evaluation crucial to the large-scale production of deep CBM. This study focuses on the logging-based evaluation of integrated geological-engineering sweet spots in deep coal seams， establishing an evaluation model with 12 evaluation indices using the analytic hierarchy process （AHP） method. Employing this model， we carry out sweet spot assessment of deep coal seams in over 20 wells in the DJ block. The results indicate that the major determinants of the geological-engineering sweet spots are strongly correlated with the ratio of a CBM well’s daily gas production to its construction pressure in the proppant transport stage （I_p）. The upper part of deep coal seams in the DJ block generally exhibits superior sweet spots compared to its middle and lower counterparts. Specifically， the upper， middle-lower， and lower parts predominantly exhibit Class Ⅰ， Ⅲ， and Ⅱ sweet spots， respectively. Gas content and brittleness index are identified as the primary factors controlling high-quality reservoirs and engineering sweet spots. The coal seams’ roofs and floors consist of thick limestones and mudstones， which exhibit significantly different mechanical properties from the coal seams and thus effectively block the propagation of induced fractures across the coal seams. The fracturing conditions and production test results indicate promising outcomes of the logging-based evaluation model. Therefore， this model can be applied to the logging-based selection and evaluation of the optimal perforation sections for the hydraulic fracturing of deep coal seams.

Key words: ratio of daily gas production to construction pressure （I_p）, gas, content, brittleness index, geological-engineering integration, sweet spot evaluation, deep coalbed methane （CBM）, Ordos Basin

中图分类号:

TE122.3

王舵,刘之的,王成旺,等. 鄂尔多斯盆地DJ区块深部煤储层地质-工程甜点测井评价技术[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(6): 1772-1788. doi: 10.11743/ogg20240620 Duo WANG,Zhidi LIU,Chengwang WANG,et al. Logging-based evaluation for geological-engineering sweet spots in deep coal reservoirs of the DJ block， Ordos Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2024, 45(6): 1772-1788. doi: 10.11743/ogg20240620

图/表 12

图1

表1

DJ区块地质-工程甜点相关指标计算统计结果"

序号	储层品质相关指标	Pear	Sig	序号	工程品质相关指标	Pear	Sig
1	煤体结构指数（I_cs）	+0.807***	0	1	脆性指数（BI）/%	+0.801***	0
2	含气量（V_g）/（m³/t）	+0.844***	0	2	断裂韧性（K_ic）/（MPa· $m 12$ ）	-0.712***	0.001
3	含气饱和度（S_g）/%	+0.545**	0	3	弹性模量（EML）/MPa	-0.615**	0.003
4	孔隙压力（p）/MPa	+0.637**	0.002	4	切变模量（GML）/MPa	-0.596**	0.009
5	孔隙结构指数（P_si）	+0.792***	0	5	体积模量（KML）/MPa	-0.588**	0.010
6	有效厚度（H_e）/m	+0.507**	0.001	6	泊松比（μ）	+0.439*	0
7	埋深（Dep）/m	+0.625**	0.006	7	抗压强度（S_c）/MPa	-0.474*	0.002
8	裂缝发育指数（I_f）	+0.821***	0	8	抗拉强度（S_t）/MPa	-0.587**	0.002
9	非均质性指数（I_hr）	-0.629**	0.001	9	水平应力差异系数（K_h）	-0.698**	0.002
10	孔隙度（Φ）/%	+0.550**	0.018	10	侧压系数（λ）	+0.653**	0
11	渗透率（K）/（10^-3 μm²）	+0.531**	0.023	11	煤储层与围岩应力差（Y_lc）/MPa	+0.508**	0.001
12	裂缝孔隙度（Φ_f）/%	+0.535**	0.005	12	破裂压力（p_f）/MPa	-0.496*	0.036
13	裂缝渗透率（K_f）/（10^-3 μm²）	+0.496*	0.036	13	顶底板与煤储层弹性模量比（E_rf）	+0.766***	0
14	固定碳含量（FC）/%	+0.331*	0.040	14	闭合压力（p_c）/MPa	-0.604**	0.008
15	灰分含量（VASH）/%	-0.509**	0.001	15	有效应力（σ_e）/MPa	-0.647**	0.004
16	全烃含量（qt）/%	+0.602**	0.038
17	光电吸收截面指数（Pe）/（b/eV）	-0.477*	0.045
18	总有机碳含量（TOC）/%	+0.548**	0.019

表1

表2

图2

图3

图4

图5

表3

表4

DJ区块地质-工程甜点相关指标划分标准"

参考文献 46

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鄂尔多斯盆地DJ区块深部煤储层地质-工程甜点测井评价技术

Logging-based evaluation for geological-engineering sweet spots in deep coal reservoirs of the DJ block， Ordos Basin

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储层品质评价指标	V_g	I_f	I_cs	P_si	p	I_hr	权重	工程品质评价指标	BI	E_rf	K_ic	K_h	λ	S_t	权重
V_g	1	2	3	4	5	6	0.296	BI	1	2	3	4	5	6	0.318
I_f	—	1	2	3	4	5	0.249	E_rf	—	1	2	3	4	5	0.232
I_cs	—	—	1	2	3	4	0.167	K_ic	—	—	1	2	3	4	0.172
P_si	—	—	—	1	2	3	0.126	K_h	—	—	—	1	2	3	0.135
p	—	—	—	—	1	2	0.105	λ	—	—	—	—	1	2	0.092
I_hr	—	—	—	—	—	1	0.057	S_t	—	—	—	—	—	1	0.051