淮銀超 張銘 楊龍偉 劉博彪

摘要：煤層氣藏是一種非常規(guī)天然氣藏，與常規(guī)天然氣藏在賦存方式、物性參數(shù)以及開發(fā)方式等方面存在較大差異。煤層氣藏三維地質(zhì)模型能夠精確描述煤層以及物性參數(shù)空間分布，推動煤層氣藏的認(rèn)識由定性向定量的轉(zhuǎn)變，對煤層氣藏的開發(fā)具有重要意義。以澳大利亞B區(qū)塊煤層氣藏為研究對象，綜合應(yīng)用地質(zhì)、地震、測井、煤巖取芯分析等資料，分析構(gòu)造解釋的煤層層面、測井精細(xì)解釋結(jié)果以及物性參數(shù)精細(xì)表征結(jié)果；借助Petrel三維地質(zhì)建模軟件，以地震解釋煤層頂面構(gòu)造和斷層結(jié)果為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以測井煤層劃分結(jié)果為約束條件，建立B區(qū)塊構(gòu)造模型；在構(gòu)造建模基礎(chǔ)上，以測井資料劃分的單井巖相數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，建立煤層相模型；煤層氣藏物性參數(shù)建模以相控建模理論為指導(dǎo)，以煤層氣物性參數(shù)表征結(jié)果為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)干燥無灰基含氣量、滲透率、密度、灰分含量、飽和度等物性參數(shù)空間分布模擬。在建立的三維地質(zhì)模型基礎(chǔ)上，利用煤層氣藏儲量計(jì)算方法，計(jì)算B區(qū)塊地質(zhì)儲量，確定B區(qū)塊煤層氣有利區(qū)優(yōu)選物性參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，劃分煤層氣藏有利區(qū)。煤層氣藏三維地質(zhì)模型為煤層氣藏地質(zhì)儲量計(jì)算以及有利區(qū)篩選奠定堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也為井型選擇與井網(wǎng)布置等后續(xù)開發(fā)工作提供地質(zhì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)建模；煤層氣；相控；構(gòu)造模型；灰分含量；含氣量；Petrel；澳大利亞

中圖分類號：P618.13；P628文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Faciescontrolled Threedimensional Geological Modeling for Coalbed Methane Reservoir

HUAI Yinchao1，2， ZHANG Ming2， YANG Longwei1， LIU Bobiao1

（1. School of Earth Science and Resources， Changan University， Xian 710054， Shaanxi， China；

2. Research Institute of Petroleum Exploration and Development， PetroChina， Beijing 100083， China）

Abstract： Coalbed methane reservoir is a unconventional natural gas reservoir， and is bigger different from conventional natural gas reservoir in occurrence mode， coalbed parameters and development method. Threedimensional geological model of coalbed methane reservoir accurately describes the spatial distribution of coalbed methane parameters， effectively promotes the change of coalbed methane reservoirs from qualitative to quantitative， and also has important significance for the development of coalbed methane reservoirs. Taking the coalbed methane reservoirs in block B of Australia as an example， the geological， seismic， logging data and coring analysis data were selected， and the precise interpretation results of the coalbed surface and logging were analyzed， and the precise characterization results of coalbed methane parameters were discussed； based on the top surface and fault seismic interpretation results of coalbed， the structural model of block B was built in the constraint condition of logging coalbed division using the threedimensional geological modeling software Petrel； and then， the faciescontrolled coalbed model was built based on the lithofacies of single well interpreted from logging data； according to faciescontrolled modeling theory， based on the characterization results of coalbed methane parameters of reservoir， the space distributions of coalbed methane parameters （such as gas content of dry ashfree basis， permeability， density， ash content and saturation） were simulated； according to the threedimensional geological model of coalbed methane reservoir， the geological reserve of block B was calculated， and the favorable parameters and criteria for favorable areas of coalbed methane reservoir were determined， and then， the favorable areas were divided. The established threedimensional geological model of coalbed methane reservoir has important significance for the calculation of geological reserve and the division of favorable areas， and also provides the geological basis for the followup development of well pattern selection and layout of coalbed methane reservoir.

Key words： geological modeling； coalbed methane； faciescontrolled； structural model； ash content； gas content； Petrel； Australia

0引言

煤層氣（Coalbed Methane）是指儲存在煤層中且以甲烷為主要成分的非常規(guī)天然氣[16]，主要有吸附態(tài)、游離態(tài)和溶解態(tài)3種賦存形式，其中80%～90%以吸附氣存在煤儲層中[78]。煤層氣不僅可以作為緩解常規(guī)化石能源不足的一種有效替代物和補(bǔ)充物，而且煤層氣開發(fā)對于煤炭安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)也有十分重要的意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國煤層氣資源潛力巨大，含煤層氣盆地有41個(gè)，含煤層氣帶有114個(gè)，3 000 m以淺煤層氣資源面積為551×104 km2，資源量為552×1012 m3[9]。面對如此巨大的資源量，中國煤層氣開發(fā)尚處于起步階段，僅在陜西和山西部分地區(qū)有少量開發(fā)。在國際上，美國、加拿大和澳大利亞已經(jīng)開始規(guī)模性的商業(yè)開發(fā)

[1012]。

煤層氣藏作為一種新型的非常規(guī)天然氣藏，在烴源巖、儲集層、成藏方面和常規(guī)天然氣有很大的不同，精確的煤層與煤層氣物性參數(shù)空間分布對于煤層氣藏開發(fā)具有重要意義。三維地質(zhì)建模作為煤層氣藏精細(xì)表征的重要組成部分，可以定量表征煤層與煤層氣物性參數(shù)分布，對于煤層氣藏的高效開發(fā)具有重要意義。目前，針對煤層氣藏的三維地質(zhì)建模，中國尚處于起步階段，系統(tǒng)的研究性工作較少；國外的研究則存在模型的垂向單元厚，屬性參數(shù)賦定值等問題[1314]。相比于常規(guī)氣藏，煤層氣藏地質(zhì)建模主要存在3個(gè)問題：①煤層屬于沼澤沉積，單煤層在縱向上數(shù)量多，埋藏跨度大，厚度薄，并且存在分叉、合并、尖滅等現(xiàn)象，單煤層解釋與追蹤對比難度大；②煤層氣測井資料少，僅有密度、自然伽馬和聲波時(shí)差等測井曲線，煤層測井解釋難度大；③煤層氣藏物性參數(shù)不同于常規(guī)氣藏，如何找到利用有限的資料表征煤層氣物性參數(shù)的準(zhǔn)確方法，是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)?；诖?，本文基于三維地質(zhì)建模理論與煤層氣藏地質(zhì)建模的實(shí)際問題，以澳大利亞B區(qū)塊的煤層氣藏為研究對象，以地質(zhì)、地震、測井、取芯分析等資料為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過分析煤層劃分結(jié)果、構(gòu)造解釋結(jié)果、煤層精細(xì)解釋結(jié)果以及煤層物性參數(shù)的精確表征結(jié)果，完成煤層氣藏三維地質(zhì)建模數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；然后，借助Petrel三維地質(zhì)建模軟件，建立B區(qū)塊的構(gòu)造模型與煤層巖相模型，在煤層巖相模型的控制下建立干燥無灰基含氣量（簡稱“含氣量”）、滲透率、密度、灰分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、飽和度模型，完成B區(qū)塊的煤層氣藏三維地質(zhì)建模；最后，以建立的三維地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)B區(qū)塊煤層氣藏的地質(zhì)儲量計(jì)算和有利區(qū)篩選、物性參數(shù)篩選及標(biāo)準(zhǔn)的確定。

1區(qū)域地質(zhì)概況

B區(qū)塊位于澳大利亞東南部昆士蘭州B盆地，表現(xiàn)為一個(gè)東部高、西部低的單斜構(gòu)造。B區(qū)塊內(nèi)部發(fā)育少量NW向逆沖斷層，煤層位于晚二疊世地層中，自上而下可以劃分為9套單煤層，分別編號為1、2、3、4、5、6、7、8、9號煤層，單煤層厚度為0.1～65 m，平均煤層厚度為2.4 m，煤層普遍存在分叉、合并以及尖滅。B區(qū)塊煤層鏡質(zhì)體反射率為12%，為中煤階煤，含氣量為780～2693 m3·t-1，平均為1578 m3·t-1，滲透率為0028～3720 mD，平均為0890 mD，灰分含量為45%～671%，平均為168%。綜合來看，澳大利亞B區(qū)塊煤層氣藏屬于低滲透率、中高含氣量的中煤階煤層氣藏。

2三維地質(zhì)建模數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

2.1煤層構(gòu)造解釋結(jié)果分析

構(gòu)造解釋成果是三維地質(zhì)建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，可以反映區(qū)塊的儲層分布趨勢[1517]。煤層作為煤層氣的儲層，頂、底面構(gòu)造解釋具有重要意義。在二維地震測線數(shù)據(jù)的閉合校正基礎(chǔ)上，利用聲波時(shí)差測井曲線與密度測井曲線制作合成記錄；以合成記錄為基礎(chǔ)，通過層位追蹤，完成煤層頂、底面構(gòu)造解釋。B區(qū)塊解釋出70組斷層和4套煤層頂面構(gòu)造（1、3、4、9號單煤層頂面構(gòu)造）。構(gòu)造解釋出的斷層主要為逆沖斷層，存在少量的調(diào)節(jié)正斷層、高角度鏟式逆沖斷層以及高角度直立斷層。B區(qū)塊煤層層面構(gòu)造自上至下具有穩(wěn)定的繼承性特點(diǎn)，煤層埋藏深度表現(xiàn)為東高西低的趨勢。

2.2煤層測井精細(xì)解釋

和常規(guī)天然氣不同，煤層氣是一種自生自儲的非常規(guī)能源。煤層既是煤層氣的烴源巖，又是煤層氣賴以生存的“載體”[18]。煤層物性參數(shù)的表征和煤層巖相的地質(zhì)建模依賴于煤層的準(zhǔn)確測井識別，煤層識別的準(zhǔn)確性在一定程度上決定著煤層氣藏地質(zhì)建模的準(zhǔn)確性。目前，煤層測井解釋有密度半浮點(diǎn)法和灰分密度曲線分析法。密度半浮點(diǎn)法容易受到煤層厚度與井眼狀況影響，解釋成果“穩(wěn)定性”不夠，只有在缺乏巖芯分析物性參數(shù)的情況下使用?；曳置芏惹€分析法基于實(shí)驗(yàn)室分析樣品中灰分含量提出的。灰分密度曲線分析法認(rèn)為當(dāng)樣品的灰分含量小于50%時(shí)，樣品為煤，反之則為非煤。由于B區(qū)塊灰分?jǐn)?shù)據(jù)的限制，所以通過灰分與巖芯分析密度、巖芯分析密度與測井密度之間的函數(shù)關(guān)系式確定煤層的測井密度截取值。以灰分含量為50%對應(yīng)的巖芯分析密度作為巖芯分析密度截取值，與之對應(yīng)的測井密度作為煤層解釋的截止值，在Geolog測井解釋軟件中完成B區(qū)塊煤層的測井識別。

2.3煤層氣藏物性參數(shù)精細(xì)表征

煤層氣藏在物性參數(shù)以及參數(shù)表征方法方面和常規(guī)氣藏都不一樣。物性參數(shù)包括含氣量、滲透率、密度、灰分含量和飽和度。常用的表征方法就是根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果建立各種煤層物性參數(shù)基于測井資料的表征。

含氣量是煤層氣藏的主要表征參數(shù)，是物性參數(shù)建模研究的核心內(nèi)容。含氣量表征主要有實(shí)驗(yàn)室分析法、等溫吸附試驗(yàn)法和測井曲線法[1922]。測井曲線法計(jì)算方便且準(zhǔn)確率高，是含氣量表征的主要方法。含氣量的實(shí)測結(jié)果與測井曲線的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，含氣量與煤層埋藏深度密切相關(guān)。深度較淺時(shí)，含氣量快速增長；隨著深度的增加，含氣量緩慢增長（圖1）。當(dāng)煤層深度不斷增加時(shí)，地層壓力增加，吸附氣含量增加，煤層含氣量增加；與此同時(shí)，由于深度的增加，地層溫度隨之升高，從而導(dǎo)致部分吸附氣的“解吸”，繼而降低含氣量。在溫度和壓力的共同作用下，B區(qū)塊含氣量與深度呈對數(shù)函數(shù)關(guān)系。

圖1埋藏深度與含氣量的關(guān)系

Fig.1Relationship Between Gas Content and Buried Depth

滲透率也是煤層氣藏最重要的物性參數(shù)之一，主要對煤層氣開發(fā)起到?jīng)Q定性作用，直接影響著煤層氣的開采效果[2326]。B區(qū)塊巖芯分析滲透率為0028～3720 mD，平均為0890 mD。巖芯分析數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析認(rèn)為，滲透率與埋藏深度有很好的相關(guān)性（圖2），在B區(qū)塊中，利用煤層埋藏深度表征滲透率是十分有效的一種方法。滲透率與煤層埋藏深度呈負(fù)指數(shù)相關(guān)關(guān)系。利用煤層埋藏深度能夠很好地表征滲透率分布；隨著煤層埋藏深度的增加，滲透率降低。

密度與灰分含量是計(jì)算原煤基含氣量過程中不可或缺的物性參數(shù)。煤層物性參數(shù)中，密度有測井密度和巖芯分析密度之分。測井密度是巖芯分析密度和灰分含量表征的基礎(chǔ)。測井密度與巖芯分析密度有很好的相關(guān)性，巖芯分析密度的表征使用測井密度（圖3）?；曳质且钥紫丁⒘芽p和割理中充填的各種無機(jī)礦物形式存在的，灰分直接影響到煤層的儲集性能[27]。灰分含量也是一個(gè)定量確定煤炭質(zhì)量的重要指標(biāo)，煤炭的工業(yè)價(jià)值會隨著灰分含量的增加而逐漸降低。在灰分含量的表征中，測井密度是基礎(chǔ)，巖芯分析密度是橋梁，通過巖芯分析密度實(shí)現(xiàn)灰分含量的表征（圖4）。

飽和度是計(jì)算煤層氣儲量的重要參數(shù)，同時(shí)也是煤層氣勘探開發(fā)中的重要參數(shù)之一。與常規(guī)氣藏的飽和度不一樣，煤層氣藏的飽和度是指煤層實(shí)測含氣量與原始地層壓力對應(yīng)的吸附氣含量的比值（圖5）。飽和度為100%的煤層為飽和煤層；飽和度小于100%的煤層為欠飽和煤層；飽和度大于100%的煤層為過飽和煤層。飽和度的表征主要依賴于地層壓力、等溫吸附曲線以及含氣量等3個(gè)參數(shù)的表征（圖6）。在地層壓力、等溫吸附曲線以及含氣量表征的基礎(chǔ)上，建立飽和度的表征。

3三維地質(zhì)建模過程

三維地質(zhì)建模實(shí)際上就是用模型來表征儲層和物性參數(shù)的三維空間分布以及變化特征[2832]。儲層地質(zhì)建模的核心問題是井間儲層和屬性的預(yù)測[33]。煤層氣藏三維地質(zhì)建模與之相似，即在井點(diǎn)的煤層解釋結(jié)果與物性參數(shù)表征基礎(chǔ)上，預(yù)測井間的煤層與物性參數(shù)分布。煤層氣藏三維地質(zhì)建模的方法有確定性建模與隨機(jī)建模兩種。確定性建模是以確定性資料為基礎(chǔ)，推測井間確定的、唯一的、真實(shí)的儲層參數(shù)；隨機(jī)建模以隨機(jī)函數(shù)為理論，應(yīng)用隨機(jī)模擬方法產(chǎn)生可選的、等概率的儲層模型方法[3435]。煤層在地下的分布很復(fù)雜，是眾多地質(zhì)構(gòu)造與成煤作用共同作用的產(chǎn)物；隨機(jī)建模可以準(zhǔn)確模擬煤層與物性參數(shù)的三維空間分布，是煤層氣藏定性表征的最佳方法。

基于相控的煤層氣藏三維地質(zhì)建模流程為：首先是構(gòu)造建模；其次是煤層相建模；最后是煤層氣藏物性參數(shù)相控建模。構(gòu)造建模是基礎(chǔ)，煤層相建模是約束，煤層氣藏物性參數(shù)相控建模是根本，而且后兩者都為物性參數(shù)建模。構(gòu)造模型是以地震解釋的煤層頂、底面和斷層數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以測井解釋數(shù)據(jù)為約束建立的；在構(gòu)造模型基礎(chǔ)上，根據(jù)煤層的測井識別結(jié)果，利用序貫高斯方法實(shí)現(xiàn)煤層相模型的建立；在煤層相模型的控制下，以煤層氣藏物性參數(shù)表征結(jié)果為依據(jù)，運(yùn)用序貫高斯方法建立含氣量、滲透率、密度、灰分含量和飽和度等物性參數(shù)相控模型。

3.1構(gòu)造建模

構(gòu)造模型是物性參數(shù)模型建立的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的構(gòu)造模型對于后續(xù)的物性參數(shù)模型的建立起到至關(guān)重要的作用[3637]。構(gòu)造建模分為模型網(wǎng)格設(shè)計(jì)、斷層建模和層面建模三部分。

在綜合考率煤層氣藏的地質(zhì)概況、單煤層發(fā)育情況（單煤層平均厚24 m）、后續(xù)數(shù)值模擬以及計(jì)算機(jī)性能基礎(chǔ)上，將B區(qū)塊的平面網(wǎng)格步長設(shè)計(jì)為100 m，垂向網(wǎng)格步長設(shè)計(jì)為2 m，B區(qū)塊的網(wǎng)格總數(shù)為290×619×140=25 131 400個(gè)。在B區(qū)塊模型網(wǎng)格設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，考慮到B區(qū)塊構(gòu)造簡單且斷層不發(fā)育，以構(gòu)造解釋的斷層資料為基礎(chǔ)，經(jīng)過單井校正后，將數(shù)據(jù)加載到Petrel三維地質(zhì)建模軟件中，對斷層進(jìn)行修正和編輯，建立70條斷層模型。

層面模型的建立以構(gòu)造解釋的煤層層面為基礎(chǔ)，以測井?dāng)?shù)據(jù)上劃分的煤層為約束。對于缺乏構(gòu)造解釋結(jié)果的單煤層，采用相鄰的有構(gòu)造解釋層面的煤層約束下測井分層數(shù)據(jù)，通過測井?dāng)?shù)據(jù)的單煤層分層結(jié)果來插值，從而構(gòu)建單煤層的頂、底面模型。B區(qū)塊共建立9套單煤層的18個(gè)頂、底面模型。以構(gòu)建的煤層頂、底面為基礎(chǔ)，以設(shè)計(jì)的模型網(wǎng)格為依據(jù)，對層面之間的三維區(qū)域進(jìn)行三維網(wǎng)格化，建立B區(qū)塊的三維構(gòu)造模型（圖6）。

3.2物性參數(shù)建模

在常規(guī)儲層屬性的表征中，沉積相控制建模對于提高建模精度、增強(qiáng)地質(zhì)約束、促進(jìn)地質(zhì)概念向模型轉(zhuǎn)化具有重要意義[3847]。煤層氣儲層中的相控建模對于煤層氣藏物性參數(shù)的準(zhǔn)確表征同樣有非常重要的意義。煤層氣藏物性參數(shù)建模分兩步展開：第1步，以測井解釋結(jié)果為依據(jù)建立煤層相模型；第2步，在煤層相模型的控制下建立含氣量、滲透率、密度、灰分含量和飽和度模型。在隨機(jī)建模中，序貫高斯方法是以像元為基礎(chǔ)的模擬方法，不存在收斂性問題，且不僅能模擬連續(xù)型變量，還能模擬離散型變量[4851]，其優(yōu)點(diǎn)在于忠實(shí)于井點(diǎn)數(shù)據(jù)，適合B區(qū)塊煤層巖相變化快且非均質(zhì)性強(qiáng)的煤層氣藏物性參數(shù)建模。

3.2.1煤層相建模

煤層氣是一種自生自儲的非常規(guī)天然氣，煤層三維空間展布對于煤層氣藏的分布起到控制性作用。煤層相模型的建立對于構(gòu)建物性參數(shù)起到約束性的控制作用。煤層相建模就是以井點(diǎn)的煤層測井識別結(jié)果為基礎(chǔ)，利用隨機(jī)模擬分析煤層空間展布。

B區(qū)塊煤層相建模以在巖芯密度分析法中解釋出的煤層為基礎(chǔ)，根據(jù)128口井的煤層測井解釋結(jié)果，將單井巖性劃分為煤層和非煤層兩部分（圖7）。在Petrel三維地質(zhì)建模軟件中，將單井劃分的巖相結(jié)果離散化；考慮到序貫高斯方法要求數(shù)據(jù)為正態(tài)化分布，將離散化后的巖相數(shù)據(jù)完成正態(tài)化變換；根據(jù)煤層的沉積特點(diǎn)與實(shí)際情況，選擇指數(shù)模型作為煤層巖相的變差函數(shù)類型，確定煤層與非煤層各自的主方向變程、次方向變程與垂直方向變程。采用序貫高斯方法模擬煤層分布，建立B區(qū)塊煤層氣藏的三維煤層相模型（圖8）。

3.2.2煤層氣藏物性參數(shù)相控建模

煤層氣藏的物性參數(shù)模型指和煤層氣相關(guān)的地下參數(shù)模型，包括含氣量、滲透率、密度、灰分含量和飽和度模型。物性參數(shù)模型的準(zhǔn)確建立是煤層氣藏三維地質(zhì)建模的最終目標(biāo)。物性參數(shù)建模就是采用合適的模擬方法模擬井上的物性參數(shù)，推測物性參數(shù)的井間分布。煤層氣藏的物性參數(shù)模型建立在煤層巖相基礎(chǔ)上。鑒于煤層氣藏物性參數(shù)的特點(diǎn)，選用隨機(jī)建模來完成B區(qū)塊物性參數(shù)空間分布模擬。

含氣量是煤層氣藏最為重要的物性參數(shù)。含氣量模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為基于埋藏深度的含氣量表征方法所完成的B區(qū)塊128口井的單井煤層含氣量數(shù)據(jù)。通過對單井的含氣量數(shù)據(jù)離散化，考慮到序貫高斯方法對含氣量數(shù)據(jù)的要求，在Petrel三維地質(zhì)建模軟件中對離散化的含氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)化變換；在此基礎(chǔ)上，完成含氣量的變差函數(shù)擬合，確定含氣量的變差函數(shù)類型以及主方向變程、次方向變程和垂直方向變程。利用序貫高斯方法建立煤層巖相控制下的含氣量模型（圖9）。

滲透率是重要性僅次于含氣量的物性參數(shù)。滲透率模型的準(zhǔn)確性對后續(xù)的數(shù)值模擬至關(guān)重要。單井的滲透率結(jié)果來自于煤層埋藏深度的表征。對單井的滲透率數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與變差函數(shù)擬合，確定滲透率的變差函數(shù)類型以及主方向變程、次方向變程和垂直方向變程。在Petrel三維地質(zhì)建模軟件中，在滲透率離散數(shù)據(jù)變換的基礎(chǔ)上，利用序貫高斯方法完成煤層巖相控制下的滲透率模型（圖10）。

測井密度模型是巖芯分析密度建模和灰分含量建模的基礎(chǔ)。測井密度數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為長源距密度。對長源距密度進(jìn)行離散化，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)變換、變差函數(shù)擬合，確定主方向變程、次方向變程和垂直方向變程，最后在煤層巖相的控制下建立測井密度模型（圖11）。

煤層的巖芯分析密度模型是建立在測井密度模型基礎(chǔ)上的。根據(jù)巖芯分析密度與測井密度在相關(guān)性分析中獲得的函數(shù)關(guān)系式，在煤層巖相控制下，計(jì)算B區(qū)塊已經(jīng)建立的所有網(wǎng)格巖芯分析密度，建立巖芯分析密度模型（圖12）。巖芯分析密度表達(dá)式為

ρRD=0.814ρ+0.442（1）

式中：ρRD為巖芯分析密度；ρ為測井密度。

圖12巖芯分析密度模型

Fig.12Model of Core Analysis Density

灰分含量模型也是基于巖芯分析密度模型建立的。在煤層巖相的控制下，根據(jù)灰分含量與巖芯分析密度的函數(shù)關(guān)系式，計(jì)算B區(qū)塊已經(jīng)建立的網(wǎng)格灰分含量，建立灰分含量模型（圖13）?；曳趾勘磉_(dá)式為

Ash=123.725ln ρRD-30.55（2）

式中：Ash為煤層中的灰分含量。

圖13灰分含量模型

Fig.13Model of Ash Content

原煤基含氣量是計(jì)算煤層氣藏的地質(zhì)儲量與篩選有利區(qū)的關(guān)鍵物性參數(shù)。原煤基含氣量是干燥無灰基含氣量考慮到灰分和水分影響之后的修正結(jié)果。原煤基含氣量模型的建立主要依靠干燥無灰基含氣量模型、灰分含量模型與水分含量模型（水分含量取巖芯分析密度的平均值）。在煤層巖相的控制下，根據(jù)原煤基含氣量與干燥無灰基含氣量、灰分含量、水分含量的關(guān)系式，計(jì)算已經(jīng)建立的所有網(wǎng)格原煤基含氣量，建立原煤基含氣量模型（圖14）。原煤基含氣量表達(dá)式為

wraw=w（100-Ash-θ）（3）

式中：wraw為原煤基含氣量；w為干燥無灰基含氣量；θ為水分含量。

圖14原煤基含氣量模型

Fig.14Model of Raw Coalbased Gas Content

飽和度模型是基于原煤基含氣量模型、等溫吸附曲線建立的。根據(jù)煤層深度與煤層壓力的關(guān)系式，確定B區(qū)塊已經(jīng)建立的網(wǎng)格地層壓力，利用等溫吸附公式計(jì)算原始地層壓力對應(yīng)的含氣量。具體函數(shù)表達(dá)式為

wIP=VLPPL+P（4）

式中：wIP為原始地層壓力下的含氣量；PL為B區(qū)塊的蘭氏壓力；VL為B區(qū)塊蘭氏體積；P為地層壓力。

根據(jù)煤層氣藏的飽和度定義，在煤層相的控制下，將原煤基含氣量與原始地層壓力下對應(yīng)的含氣量比值對模型網(wǎng)格逐一賦值，建立飽和度（Sg）模型（圖15）。飽和度表達(dá)式為

Sg=wrawwIP（5）

圖15飽和度模型

Fig.15Model of Saturation

4結(jié)果應(yīng)用

煤層氣藏的三維地質(zhì)建模結(jié)果主要應(yīng)用在地質(zhì)儲量計(jì)算與有利區(qū)的劃分。將模擬結(jié)果與實(shí)際情況進(jìn)行對比，可以驗(yàn)證煤層氣藏三維地質(zhì)模型的準(zhǔn)確性。地質(zhì)儲量計(jì)算以B區(qū)塊煤層氣藏三維地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，利用Petrel三維地質(zhì)建模軟件中的地質(zhì)儲量計(jì)算模塊計(jì)算B區(qū)塊的煤層氣藏地質(zhì)儲量。在地質(zhì)儲量的計(jì)算中，以地質(zhì)模型的單個(gè)網(wǎng)格為計(jì)算單元，計(jì)算每一個(gè)煤層氣網(wǎng)格中的儲量，累加所有網(wǎng)格的地質(zhì)儲量，獲得B區(qū)塊煤層氣藏的地質(zhì)儲量。其表達(dá)式為

mGIIP=∑[DD（]ni=1Vixiwiρi（6）

式中：mGIIP為地質(zhì)儲量；Vi為第i個(gè)網(wǎng)格的體積，共有n個(gè)網(wǎng)格，i=1，2，…，n；xi為確定第i個(gè)網(wǎng)格巖相模型是否為煤層的標(biāo)志；煤層巖相為煤時(shí)，xi=1，為非煤時(shí)，xi=0；wi為第i個(gè)網(wǎng)格的含氣量；ρi為第i個(gè)網(wǎng)格的密度。

在計(jì)算地質(zhì)儲量的同時(shí)，挑選影響煤層氣開發(fā)的原煤基含氣量、埋藏深度、滲透率和單井煤層累計(jì)厚度等物性參數(shù)來劃分有利區(qū)。根據(jù)B區(qū)塊煤層氣藏特點(diǎn)以及相鄰區(qū)塊的劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定B區(qū)塊有利區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：原煤基含氣量大于5.5 m3·t-1；埋藏深度介于200～700 m之間；滲透率大于0.05 mD；煤層累計(jì)厚度大于15 m。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)確定澳大利亞B區(qū)塊的煤層氣藏開發(fā)有利區(qū)。在B區(qū)塊的后續(xù)開發(fā)中，這些有利區(qū)的新鉆井均取得很好的產(chǎn)量，且穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間長，證明B區(qū)塊煤層氣藏三維地質(zhì)模型準(zhǔn)確有效。

5結(jié)語

（1）根據(jù)相控建模理論，煤層氣藏的巖相劃分為非煤相和煤相，煤層物性參數(shù)受到煤相分布的控制。煤層氣藏中煤層作為儲層，同時(shí)又作為烴源巖，在煤層氣藏物性參數(shù)建模之前，建立煤層巖相模型能夠確保物性參數(shù)模型更加精確和有效，更加接近地下的實(shí)際情況。

（2）煤層氣藏的物性參數(shù)和常規(guī)儲層不一樣，主要有干燥無灰基含氣量、滲透率、密度、灰分含量和飽和度。通過對物性參數(shù)與測井資料相關(guān)性的分析，建立基于測井資料的煤層物性參數(shù)表征。準(zhǔn)確的物性參數(shù)表征對于物性參數(shù)建模至關(guān)重要。

（3）在煤層巖相的控制下，建立澳大利亞B區(qū)塊煤層氣藏三維地質(zhì)模型，對B區(qū)塊煤層氣藏的煤層與物性參數(shù)進(jìn)行精細(xì)刻畫，為地質(zhì)儲量計(jì)算和有利區(qū)篩選建立地質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也為煤層氣開發(fā)的數(shù)值模擬、井型選擇與井位布置提供依據(jù)。

（4）以相控地質(zhì)建模理論指導(dǎo)的隨機(jī)建模技術(shù)能夠解決煤層氣藏“儲層”數(shù)量多、埋藏深度跨度大、物性參數(shù)表征困難等問題，同時(shí)確保煤層氣藏建模的準(zhǔn)確性與有效性，為煤層氣藏建模提供了研究思路與流程，為建模技術(shù)在煤層氣藏三維地質(zhì)建模中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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