本發(fā)明涉及煤層氣儲層評價領域，具體為一種確定煤層煤體結構的方法。
背景技術：
：不同結構煤體發(fā)育不同的裂隙系統(tǒng)，直接影響煤層滲透率、含氣量以及煤粉產出等因素。同時一個井田或小范圍區(qū)塊內，煤儲層經歷的地質發(fā)展史近似，某一階段儲層所承受的溫度、壓力、應力接近，且井田或區(qū)塊內部沒有明顯的邊界，那么煤體變形取決于含煤巖系的巖體結構。巖體力學與巖石力學相比最大的差別是，將巖體作為一個整體討論其力學性質，無論是完整巖體還是發(fā)育節(jié)理、裂隙的不完整巖體；而巖石力學僅僅考慮完整巖體的力學性質。煤體結構與滲透率的對應關系可以通過實驗含氣條件下的力學實驗揭示。力學實驗的應力—應變曲線充分揭示了煤體變形的階段性與滲透性之間的關系，如圖1所示。在應力-應變曲線上，煤體變形可劃分為兩個區(qū)、六個階段。峰前區(qū)包括oa段(裂隙閉合階段)、ab段(彈性階段)、bc段(彈塑性階段)和cd段(塑性階段)四個階段；峰后區(qū)包括de段(沿某破裂面破壞階段)和ef段(流變破壞階段)兩個階段。oa段(裂隙閉合階段)：一般煤巖由于軸向壓力作用，與軸向呈垂直或傾斜的裂隙受壓閉合。其應力-應變曲線表現(xiàn)為軸向應變量較大，而應力相對較小，曲線呈下凹狀。該階段對應于原生結構煤，且處于高應力作用下，滲透率低，但可通過壓裂強化增透。ab段(彈性階段)：煤巖樣除產生彈性變形外，還表現(xiàn)為部分微裂隙摩擦滑動，開始不穩(wěn)定擴展破裂，應力-應變讀值不穩(wěn)定跳躍，但應力-應變曲線大體呈線性比例關系。該階段仍然對應于原生結構煤體，但由于裂隙的出現(xiàn)使得滲透率增大。此類煤體是最需要壓裂強化，且強化效果最好的煤體。bc段(彈塑性階段)：擴容現(xiàn)象是巖石破裂前最重要的前兆，此時巖石的非彈性體積增長，巖樣裂隙明顯大量出現(xiàn)、擴展、轉化聯(lián)結、密集、新裂隙出現(xiàn)、體積膨脹、裂隙再擴展。這時應力-應變曲線明顯偏離直線段，且跳躍變化較大。預示著巖石即將出現(xiàn)宏觀斷裂破壞。此階段對應于碎裂煤體，是滲透率增大速率最大階段，也是理想狀態(tài)下壓裂所能達到的最佳增透階段。cd段(塑性階段)當擴容發(fā)展到一定程度時，巖石便開始產生宏觀的斷裂，并且這一斷裂過程發(fā)生較迅速和突然。此階段對應于碎裂煤體形成階段，是滲透率達到極大值階段。此類煤體本身滲透率就較大，壓裂強化時濾失將較嚴重。de段(沿某破裂面破壞階段)：被貫通裂隙分割后的煤沿貫通裂隙發(fā)生滑移，并有新的裂隙面繼續(xù)擴展貫通。次階段對應于碎裂煤晚期和碎粒煤早期形成階段，由于裂隙的相互切截，造成滲透率越過極大值開始降低。ef段(流變破壞階段)：表現(xiàn)為裂隙面不斷擴展，形成流變破壞。對應于糜棱煤階段，滲透率急劇降低，且不可進行強化作業(yè)，是目前煤層氣開發(fā)的禁區(qū)。利用測井資料劃分煤體結構類型，傅雪海等利用常規(guī)測井曲線主要采用圖版或者聚類分析的方法直接進行煤體結構的判別。但是依然存在著至少以下幾個方面的問題：(1)煤體結構劃分標準不統(tǒng)一，不具備通用性；(2)劃分的標準沒有具體介紹，圖版判別人為因素比較強；(3)缺乏對多種敏感曲線的進一步融合，和連續(xù)評價煤體結構的能力。現(xiàn)有技術中，依據(jù)國家標準gb/t30050-2013從瓦斯地質角度，煤體宏觀和微觀結構特征，把煤體結構劃分為4種類型，即原生結構煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤，如表1所示。表1煤體結構劃分類型根據(jù)煤田勘探、煤層氣開發(fā)階段的鉆井、測井、測試資料和煤礦開采的揭露，查明含煤巖系的巖體結構，建立工區(qū)煤體結構標準，即可對煤巖體變形特征做出定量評價，為煤層氣勘探開發(fā)部署和煤礦瓦斯災害治理提供依據(jù)。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種確定煤層煤體結構的方法，通過建立煤體結構判別因子和判別標準，為連續(xù)評價煤層煤體結構類型，對煤層射孔選層、滲透性的評價以及煤粉產出等問題提供了技術支持。本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)：一種確定煤層煤體結構的方法，包括如下步驟：步驟(1)對煤心進行煤體結構判別；步驟(2)測量煤心對應段測井曲線并進行歸一化處理；所述的測井曲線值包括井徑cal，原狀地層電阻率rt和自然伽馬gr；步驟(3)根據(jù)步驟(2)中歸一化處理后的測井曲線構建煤體結構因子fcs；步驟(4)根據(jù)步驟(1)中對煤心進行煤體結構判別的結果，得到不同煤體結構煤層的煤體結構因子fcs的劃分標準；步驟(5)根據(jù)建立好的煤體結構判別因子和劃分標準后，利用測井資料連續(xù)確定煤層煤體結構。優(yōu)選的，步驟(1)中對煤心按照《gb/t30050-2013煤體結構分類》進行煤體結構判別。進一步，步驟(2)中對測井曲線歸一化處理方法如下：其中，δf為歸一化后測井曲線值；f為測井曲線原始值；fmin為曲線最小值；fmax為曲線最大值。優(yōu)選的，所述步驟(2)中原狀地層電阻率rt曲線在歸一化之前進行對數(shù)轉化。優(yōu)選的，所述步驟(3)中煤體結構因子表達式如下：其中，fcs為煤體結構因子；δgr為歸一化后的自然伽馬曲線；δcal為歸一化后的井徑曲線；δlog10(rt)為歸一化后的電阻率對數(shù)曲線。優(yōu)選的，所述步驟(4)中不同煤體結構煤層的煤體結構因子fcs的劃分標準獲取方法如下：步驟4.1假定3個煤體結構因子值cs1、cs2和cs3，其中cs1<cs2<cs3；把煤體結構劃分為四類，并分對應于《gb/t30050-2013煤體結構分類》中的原生結構煤、碎裂煤、碎粒煤與糜棱煤，以及對應的取心數(shù)量分別為m1，m2，m3和m4，具體如下表所示：煤體結構符號標準區(qū)間取心數(shù)量原生結構煤mj-ⅰ0-cs1m1碎裂煤mj-ⅱcs1-cs2m2碎粒煤mj-ⅲcs2-cs3m3糜棱煤mj-ⅳ>cs3m4步驟4.2，根據(jù)下式計算每個取心點對應的煤體結構因子；并定義函數(shù)f(x)為調整cs1，使來確定cs1，其中i為原生結構煤，j為碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤；調整cs2，使來確定cs2，其中i為原生結構煤和碎裂煤，j為碎粒煤和糜棱煤；調整cs3，使來確定cs3，其中i為原生結構煤、碎裂煤和碎粒煤，j為糜棱煤；步驟4.3，根據(jù)確定的煤體結構因子值cs1、cs2和cs3得到不同煤體結構煤層的煤體結構因子fcs的劃分標準。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果：本發(fā)明一種確定煤層煤體結構的方法，利用巖心和測井曲線構建煤體結構判別因子和標準，對煤層煤體結構進行判別；從而實現(xiàn)了在煤層氣儲層中，利用測井曲線判別煤層煤體結構的方法，能夠準確、連續(xù)、可靠的判別煤層煤體結構，可以有效指導煤層射孔選層、滲透性的評價以及煤粉產出等，為目前我國大面積的煤層儲層勘探開發(fā)評價提供技術支持。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術中由力學實驗揭示的煤體結構與滲透性的對應關系圖。圖2是本發(fā)明實施例煤體結構因子判別效果圖。圖3是本發(fā)明實施例提供的利用測井資料連續(xù)評價煤層煤體結構圖。圖4是本發(fā)明所述的原生結構煤的煤心典型照片。圖5是本發(fā)明所述的碎裂煤的煤心典型照片。圖6是本發(fā)明所述的碎粒煤的煤心典型照片。圖7是本發(fā)明所述的糜棱煤的煤心典型照片。具體實施方式下面結合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。本發(fā)明一種確定煤層煤體結構的方法，首先對煤心進行煤體結構判別，利用常規(guī)測井資料構建煤體結構因子，并結合取心分析結果確定煤體結構因子劃分標準，最后利用測井資料連續(xù)判別煤層煤體結構。本發(fā)明實現(xiàn)了在煤層氣儲層中，利用常規(guī)測井資料構建煤體結構因子，并連續(xù)判別煤層煤體結構的方法。該方法定量判別煤層煤體結構，準確率高，基本滿足現(xiàn)場勘探開發(fā)需求，為目前我國煤層氣勘探開發(fā)提供可靠的依據(jù)。本發(fā)明實施例提供了一種確定煤層煤體結構的方法，按照如下步驟進行操作：步驟一、結合煤心照片和取心描述，按照《gb/t30050-2013煤體結構分類》進行煤體結構判別，為后續(xù)煤體結構判別標準奠定基礎；以如圖4到7的煤心典型照片示例作為比照；步驟二、獲取測量煤心對應段測井曲線，包括井徑cal，原狀地層電阻率rt，自然伽馬gr等，對電阻率曲線取對數(shù)，并進行歸一化處理，歸一化處理方法如下：δf為歸一化后測井曲線值；f為測井曲線原始值；fmin為曲線最小值；fmax為曲線最大值。本實施例中，cal最大最小值分別取48cm和10cm，gr最大最小值分別取120api和10api，log10(rt)最大和最小值分別取4.3和1.7。步驟三、利用歸一化處理后的測井曲線構建煤體結構因子fcs，煤體結構因子表達式如下：δgr為歸一化后的自然伽馬曲線；δcal為歸一化后的井徑曲線；△log10(rt)為歸一化后的電阻率對數(shù)曲線；步驟四、根據(jù)煤心結果，得到不同煤體結構煤層fcs區(qū)間標準，方法如下：定義函數(shù)f(x)為調整cs1，使來確定cs1，其中i為原生結構煤，j為碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤；調整cs2，使來確定cs2，其中i為原生結構煤和碎裂煤，j為碎粒煤和糜棱煤；調整cs3，使來確定cs3，其中i為原生結構煤、碎裂煤和碎粒煤，j為糜棱煤。本實施例，得到煤體結構因子判別標準為，cs1＝0.54，cs2＝0.77，cs3＝1.05。具體效果如圖2所示，基本能夠有效判別煤層煤體結構類型。步驟五，在建立好煤體結構判別因子和劃分標準后，利用測井資料連續(xù)確定煤層煤體結構，如圖3所示。本實施例具體數(shù)據(jù)如表2所示。表2本發(fā)明實施例提供的方法，通過對煤心數(shù)據(jù)結合標準進行煤心標定，然后對測井數(shù)據(jù)進行歸一化處理，構建煤體結構因子，確定煤體結構因子劃分標準，進而連續(xù)評價煤層煤體結構類型，整體效果良好，為煤層射孔選層、滲透性的評價以及煤粉產出等現(xiàn)場問題提供指導，為目前我國大面積的煤層儲層勘探開發(fā)評價提供技術支持。上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。當前第1頁12