流体活动属性在煤层含气性识别中的应用.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW505流体活动属性在煤层含气性识别中的应用一王子昂，黄亚平，陈炳心中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州，221116注：本文为国家自然科学基金资助项目（编号：42274180）的成果。收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：潘静。DOI：10.16509/j.georeview.2023.s1.224作者简介：王子昂，男，1998 年生，硕士研究生，主要从事储层地震预测方法研究；Email：TS22010073A。通讯作者：黄亚平，男，1983 年生，副教授，主要从事地震资料解释，地震岩石物理和人工智能地球物理研究；Email：。关键词：关键词：煤层气；流体活动属性；含气性煤层气又称煤层甲烷、煤层瓦斯，是保留在一定深度煤层内的煤成气。根据国际能源署的统计资料显示，全球埋深浅于 2000 m 的煤层气资源约为240270 万亿 m3，是常规天然气探明储量的两倍多。我国煤炭煤层气资源丰富，煤与煤层气具有协同开发的资源基础和优势。在碳减排进程中，煤炭仍然是我国支撑能源、兜底能源和重要工业原料；煤炭与煤层气协同勘查开发具有十分重要的现实意义和战略意义（孙杰等，2023）。尽管煤层气储量庞大，但煤层气为非常规气藏，90%左右吸附在煤层孔隙，少量以游离态赋存在煤层缝隙中，在地震记录上特征不明显，难以直接识别（王建青等，2018）。因此，在勘探和开发煤层气时要采取与常规天然气不同的思路和方法。本文拟从流体活动性因子这一地震属性入手，对含煤层气的煤层正演模型的地震响应特征进行研究，并对实际地震资料中的煤层含气性进行识别，从而为煤层气的勘探开发提供有益的参考。1流体活动属性的基本原理地震波在地下地层中传播时，由于流体的吸收作用会发生能量衰减，且高频能量衰减快，低频能量衰减慢，在整个频谱上表现为低频端能量相对增强。地层流体的吸收作用直接与地层的岩性和含流体性密切相关。由此可知，地层流体与频率之间存在一定的关系，这一关系即为流体活动性属性。由此可以将流体活动性属性表示为地层含流体时地震振幅与频率的比值（Goloshubin et al.,2002）。当煤储层含气时，振幅与频率的比值较不含气时在低频端表现为正异常，而在高频端则表现为负异常。因此，可以利用这一规律获得流体活动性的变化量，定性判断含气的煤储层。基于前人的研究，根据双相介质地震波传播特征，推导了饱和流体地层界面反射系数，进而可以得到能够反映储层流体情况和渗透性的流体活动属性定量表达式（Silin et al.,2006）：2#（1）式中，M 为流体活动性属性；F 为流体函数；为体密度（g/cm3）；为流体黏度（mPas）；K 为储集层渗透率（m2）；f 为地震信号频率（Hz）；A 为地震振幅。根据式（1）可以看出，低频域饱和流体多孔介储集层中，流体的活动性近似与储集层渗透率、流体度与流体黏度比值的函数成正比，亦即流体的活动性与地震反射振幅对地震反射频率偏导的绝对值成正比。即可以用地震反射振幅对地震反射频率的偏导来代替流体活动属性。2不同含气量下流体活动属性响应分析为便于对比不同含气量煤层气储层的流体活动属性特征，建立如图 1 所示的地质模型，其中第4 层含气的煤层区域被水平平均划分为五个区域，含气量依次为 0 m3/t、5 m3/t、10 m3/t、20 m3/t 和 30m3/t。对上述地质模型进行流体活动属性分析后可以得到如图 2 所示的流体活动属性响应图，由图可以看出流体活动属性值随含气量的提升而明显增大。因此，流体活动属性能较好地反应煤层中含气量的变化。地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1506图 1不同含气量的煤层气储层地质模型图 2不同含气量煤层气储层的流体活动属性响应图图 3 Xline102 的地震记录图 4实际资料流体活动属性响应3流体活动属性在实际地震资料中的应用图 3 为某地区实际地震资料的 Xline102 剖面，煤层在 300 ms 左右，同相轴连续性较好，但从该图中不易对煤层含气性直接进行识别。因此，本文将提取该剖面的流体活动性属性，进而开展煤层含气性的识别。图 4 是上述地震剖面的流体活动属性图，图中存在流体活动属性值较高的区域，根据前文正演模型中流体活动属性值随含气量的提升而明显增大的认识，可以推测流体活动属性值较高区域的煤层含气量较高。而该剖面第 83 道和 306 道附近各有一口钻孔，其含气量分别为 10.12 m3/t 和 18.02 m3/t，流体活动属性的响应结果与钻孔揭示的含气量有着较好的对应关系，即：流体活动性属性值越大，其含气量越高。4流体活动属性在实际地震资料中的应用笔者等在简要介绍流体活动性属性基本原理的基础上，构建了不同含气量的煤层气储层地质模型，并对其流体活动性属性响应特征进行研究。模型测试和实际地震资料的应用结果表明，流体活动属性方法可用于煤层含气性的识别，为煤层气储层含气性的识别提供了一种新方法和新思路。参考文献参考文献/References孙杰,程爱国,刘亢,严晓云,张莉,赵欣.2023.中国煤炭与煤层气协同 勘 查 开 发 现 状 与 发 展 趋 势.中 国 地 质,https:/ A,VingalovVM.2002.Seismiclow-frequencyeffectsfromoil-saturatedreservoirzones.SEGTechincal Program Expanded Abstracts,21(1):18131816.Silin D B,Korneev V A,Goloshubin G M,Patzek T W.2006.Low-frequency asymptotic analysis of seismic reflection from afluid-saturated medium.Transport in Porous Media,62(3):283305.WANG Ziang，HUANG Yaping,CHEN Binxin:Applicationof fluid flow attribute in gas-bearing property recognitionKeywords：coalbedmethane;fluidflowattribute;gas-bearing