一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法技术

一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，包括如下步骤：进行数据准备，将煤层的GR、DT、CNL、DEN数据提取出来，并进行单位统一换算；剔除煤中矸石数据点；数据归一化处理，消除测井数据之间的量纲影响；运用主成分分析法处理数据；根据归一化和主成分分析法处理后的数据，建立煤体结构得分系数方程；结合钻井取芯样品，确定不同煤体结构得分，并建立煤体结构判识模板。本发明专利技术所采用的参数和分析方法更准确，避免了LLD、CAL在煤体结构判识过程中存在的失误和人为判识存在的主观误差，能够完整、准确的判识煤体结构特征。

A method of quantitatively identifying coal structure by geophysical logging technology

【技术实现步骤摘要】
一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法
本专利技术属于煤岩地球物理测井
，具体涉及一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法。
技术介绍
煤体结构是煤储层受构造破坏程度的具体表现形式，对煤储层的孔隙结构、吸附解吸能力、渗透率和力学参数都具有重要的影响。因此，精确判识开发煤层的煤体结构，对煤层气的勘探与开发具有重要的现实意义。目前，常用的煤体结构判识方法可分为直接方法和间接方法。直接方法包括现场钻孔岩心编录和井下煤层观察，间接方法可通过构造演化历史来分析，或者利用三维地震勘探和常规测井数据解释煤体结构(傅学海等,2003；Peng和Gao,2005；Tengetal.,2015；Renetal.,2019；Zhaoetal.,2020)。在钻井取芯过程中，由于构造煤体松软，导致采取率低，难以进行煤体结构的有效描述(傅学海等,2003)。另一方面取芯成本和地震勘探测试费用昂贵(李存磊等,2020)，因此地球物理测井技术被广泛应用于煤体结构判识。由于地质条件的复杂性和测井曲线的局限性，很难用单条曲线判识煤体结构，因此电阻率测井、声波测井、中子测井、自然伽马测井、密度测井和井径测井经常被用来共同表征煤体结构。部分学者研究发现，随着破坏程度的增加，测井曲线中GR和DEN值逐渐降低，而DT、CAL、LLD和CNL值逐渐增加(Tengetal.,2015；Houetal.,2017；Wangetal.,2018；Renetal.,2019；Zhaoetal.,2020)。陈跃等(2013)研究鄂尔多斯盆地韩城区块的测井曲线和取芯数据时，发现随着煤体破碎程度的增高，电阻率逐渐降低。孟召平等(2015)和陶传奇等(2017)在研究沁水盆地南部煤层时也发现了相同的规律。这表明煤储层电阻率影响因素复杂，煤体结构并非是影响电阻率的主控因素，不能作为评价煤体结构的指标。另外，煤层是破碎性易坍塌岩体，井壁极易失稳。煤层扩径不仅与煤体结构有关，更与钻井技术密切相关(吕开河等,2006；Houetal.,2017)，因此井径曲线也无法有效判识煤体结构。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的问题，为了避免LLD、CAL在煤体结构判识过程中存在的失误和人为判识存在的主观误差，本专利技术选区了GR、DEN、DT、CNL等4条测井曲线，采用主成分分析法，建立了老厂区块煤体结构的地球物理判识模板，提出一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，以实现对煤层气的高效开发。一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，包括如下步骤：步骤1，进行数据准备，将煤层的GR、DT、CNL、DEN数据提取出来，并进行单位统一换算；步骤2，剔除煤中矸石数据点；步骤3，数据归一化处理，消除测井数据之间的量纲影响；步骤4，运用主成分分析法处理数据；步骤5，根据归一化和主成分分析法处理后的数据，建立煤体结构得分系数方程；步骤6，结合钻井取芯样品，确定不同煤体结构得分，并建立煤体结构判识模板。进一步地，步骤2中，煤层存在边界效应和夹矸，剔除煤层顶板、底板和夹矸数据点。进一步地，步骤3中，归一化处理公式为：式中X为归一化后的测井数据，N为测井数据，Nmax、Nmin分别为测井数据中的最大值和最小值。进一步地，步骤4中，运用SPSS软件中的因子分析模块，对归一化的测井数据进行降维处理，并提取第1主成分的成分得分系数。进一步地，步骤5中，基于煤层GR、DT、CNL、DEN归一化数据，并根据主成分分析法得到的第1主成分的成分得分系数，建立煤体结构得分系数方程：F＝a×XGR+b×XDT+c×XCNL+d×XDEN(2)式中，F为煤体结构得分，a，b，c，d分别为第1主成分的成分得分系数，XGR、XDT、XCNL、XDEN分别为归一化后的GR、DT、CNL、DEN测井数据。本专利技术达到的有益效果为：本专利技术所采用的参数和分析方法更准确，避免了LLD、CAL在煤体结构判识过程中存在的失误和人为判识存在的主观误差，能够完整、准确的判识煤体结构特征。附图说明图1为本专利技术实施例中的方法步骤流程图。图2为本专利技术实施例中的测井数据相关系数矩阵。图3为本专利技术实施例中的测井数据的特征值表。图4为本专利技术实施例中的主成分得分系数表。图5为本专利技术实施例中的煤体结构测试判识图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。本专利技术采用主成分分析法，对GR、DT、CNL、DEN4条测井曲线进行降维处理，并提取主成分，建立滇东黔西煤体结构判识模板。具体操作流程包括以下6个步骤(参见图1)：(1)数据准备。将煤层的GR、DT、CNL、DEN数据提取出来，并进行单位统一换算。由于现场测井工具和测井软件的不同，相同测井曲线数据单位经常存在不一致的现象。因此，在处理数据之前，应首先统一数据单位。测井数据中DT的单位部分开发井是英制单位us/ft，部分开发井是国际单位us/m，此处统一为us/m。(2)剔除煤中矸石数据点。煤层存在边界效应和夹矸，影响测井响应的结果，应剔除煤层顶板、底板和夹矸数据点。将测井数据中密度大于1.8g/cm3的数据点剔除，大于1.8g/cm3的数据点主要为顶底板和夹矸数据。(3)数据归一化处理。消除测井数据之间的量纲影响。式中X为归一化后的测井数据，N为测井数据，Nmax、Nmin分别为测井数据中的最大值和最小值。(4)运用主成分分析法处理数据。运用SPSS软件中的因子分析模块，对归一化的测井数据进行降维处理，并提取第1主成分的成分得分系数。(5)建立煤体结构得分系数方程。基于煤层GR、DT、CNL、DEN归一化数据，并根据主成分分析法得到的第1主成分的成分得分系数，建立煤体结构得分系数方程。F＝a×XGR+b×XDT+c×XCNL+d×XDEN(2)式中，F为煤体结构得分，a，b，c，d分别为第1主成分的成分得分系数，XGR、XDT、XCNL、XDEN分别为归一化后的GR、DT、CNL、DEN测井数据。(6)结合钻井取芯样品，确定不同煤体结构得分，并建立煤体结构判识模板。具体实施时，由于现场测井工具和测井软件的不同，相同测井曲线数据单位经常存在不一致的现象。其次，煤层存在边界效应和夹矸，影响测井响应的结果。因此，在处理数据之前，应首先统一数据单位，然后剔除煤层顶板、底板和夹矸数据点。根据公式(1)，将预处理好的数据进行归一化处理，消除测井数据之间的量纲影响。借助SPSS软件中的因子分析模块，对归一化的云南老厂煤层气井测井数据进行主成分分析。运用主成分分析法，首先将归一化的测井数据进行标准化后得到相关系数矩阵(图2)。然后根据相关系数矩阵，计算得到特征值、方差贡献率和累计方差贡献率(图3)，并提取主成分和成分得分系数(图4)。SPSS软件分析结果表明共本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：/n步骤1，进行数据准备，将煤层的GR、DT、CNL、DEN数据提取出来，并进行单位统一换算；/n步骤2，剔除煤中矸石数据点；/n步骤3，数据归一化处理，消除测井数据之间的量纲影响；/n步骤4，运用主成分分析法处理数据；/n步骤5，根据归一化和主成分分析法处理后的数据，建立煤体结构得分系数方程；/n步骤6，结合钻井取芯样品，确定不同煤体结构得分，并建立煤体结构判识模板。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤1，进行数据准备，将煤层的GR、DT、CNL、DEN数据提取出来，并进行单位统一换算；
步骤2，剔除煤中矸石数据点；
步骤3，数据归一化处理，消除测井数据之间的量纲影响；
步骤4，运用主成分分析法处理数据；
步骤5，根据归一化和主成分分析法处理后的数据，建立煤体结构得分系数方程；
步骤6，结合钻井取芯样品，确定不同煤体结构得分，并建立煤体结构判识模板。


2.根据权利要求1所述的一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，其特征在于：步骤2中，煤层存在边界效应和夹矸，剔除煤层顶板、底板和夹矸数据点。


3.根据权利要求1所述的一种利用地球物理测井技术定量判识煤体结构的方法，其特征在于：步骤3中，归一化处理公式为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆彪，张争光，秦勇，游振江，赵俊龙，李庚，曹腾飞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32