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

Abstract

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

CLC Number:

TE122.3

Duo WANG, Zhidi LIU, Chengwang WANG, Tianding LIU, Gaojie CHEN, Jinmei HAO, Bowen SUN. 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.

Figures/Tables 12

Fig. 1

Table 1

Statistics for the calculated indices related to geological-engineering sweet spots"

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

Table 1

Table 2

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Table 3

Table 4

Classification of geological-engineering sweet spots using related indices"

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

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Figures/Tables 12

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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