多煤层区煤体结构测井解释模型构建.pdf

第4 5 卷第2 期 2 0 2 0 年2 月 煤炭学报 J O U R N A L0 FC H I N AC O A LS O C I E T Y V 0 1 ．4 5N o ．2 F e b ．2 0 2 0 移动阅读 李存磊，杨兆彪，孙晗森，等．多煤层区煤体结构测井解释模型构建[ J ] ．煤炭学报，2 0 2 0 ，4 5 2 7 2 卜7 3 0 ．d o i l O ．1 3 2 2 5 ／j ．c n k i ．j c c s ．2 0 1 9 ．0 1 3 7 UC u n l e i ，Y A N GZ h a o b i a o ，S U NH a n s e n ，e ta 1 ．C o n s t m c t i o n “al o 器i n gi n t e r p r e t a t i o nm o d e lf o rc o a ls t m c t I l r ef 而m 舢l t i - c o a ls e 锄sa r e a [ J ] ．J o u m a l “C h i mC o a lS o c i e t r ，2 0 2 0 ，4 5 2 7 2 卜7 3 0 ．d o i l O ．1 3 2 2 5 ／j ．c n k i ．j c c s ．2 0 1 9 ． 0 1 3 7 多煤层区煤体结构测井解释模型构建 李存磊1 ”，杨兆彪1 ”，孙晗森3 ，马玉银4 ，张争光1 ”，李洋阳1 ’2 ，李庚L 2 1 ．中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，江苏徐州2 2 1 0 0 8 ；2 ．中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州2 2 1 1 1 6 ； 3 ．中联煤层气有限责任公司，北京1 0 0 0 1 6 ；4 ．云南省煤田地质局昆明工程勘察公司，云南昆明6 5 0 0 0 3 摘要煤体结构是多煤层煤层气勘探开发中主力产层优选及产层优化组合的关键约束条件，精确 识别煤体结构显得尤为重要。大多数测井解释模型为针对单一厚煤层的解释，对于煤层层数多而 薄的多煤层地区的研究较少。以云南雨旺区块多煤层区为例，提出了多煤层区煤体结构测井解释 模型构建方法。①煤层煤体结构G S I 赋值。首先通过实地取芯分析，将多煤层样品煤体结构具体 分类，并分别进行地质强度因子G s I 赋值，量化取芯煤体结构；②皮尔逊相关性分析。采用多条测 井曲线进行纵向和横向相关性矩阵分析，筛选出相关度最高的自然伽马 G R 、补偿密度 D E N 、 井径 C A L 和深侧向电阻率 R D 等曲线；③聚类验证。进一步采用嵌套K m e a n s 算法的K 均值 聚类方法对提取出的敏感测井曲线进行煤体结构验证并寻找相关规律；④煤体结构测井解释模型 构建。完成有效性验证后，构建多煤层煤体结构识别的测井解释模型，根据模型计算获得的煤体结 构指数大小进行煤体结构的精确识别。采用该计算模型对雨旺区块中北部多煤层进行了垂向和平 面的煤体结构识别，垂向上，多煤层煤体结构自上而下由简单变复杂，Ⅲ类煤逐渐增多。平面上，上 部主力煤层7 8 号煤层煤体结构以Ⅱ类煤为主，Y W 一0 5 井附近煤体结构较好，以I 类煤为主，其次 为东南部，东北部煤体结构较差，接近于Ⅲ类煤；下部主力煤层1 9 号煤层以Ⅱ类煤为主，但在西南 部有少部分Ⅲ类煤，I 类煤主要集中在Y W 一0 5 井附近，其余部分以Ⅱ类煤为主。识别结果准确性 较高，且模型需要的测井曲线容易获得，模型简单易于计算，可满足多煤层煤层气勘探开发的实际 需求。 关键词多煤层；煤体结构；测井曲线；聚类分析；测井解释模型 中图分类号P 6 1 8 ．1 1 文献标志码A 文章编号0 2 5 3 9 9 9 3 1 2 0 2 0 0 2 0 7 2 卜1 0 C o 璐t r u c t i o no fal o g 西n gi n t e r p r e t a t i o nm o d e lf o rc o a ls t r u c t u r e f r o mn l l l l t i ．c o a ls e a m sa r e a UC u n l e i l ”，Y A N GZ h a o b i a 0 1 ”，S U NH a n s e n 3 ，M AY u y i n 4 ，Z H A N GZ h e n g g u a n 9 1 ”，UY a n g y a n 9 1 ”，UG b n 9 1 2 1 ．研k 6 0 m 幻，y 矿C B M 鼢o u n 嘲o ，l dD y ，m m 记 o c u m u 地如nP №哪，胁n 如竹矿尉u 删如竹矿饥i 舱，蕊i 舭‰眈瑙豇y 矿胁砌l g Ⅱ，I d 丁b 矾肋f o g y ，‰舭 2 2 l 0 0 8 ，劬￡胍；2 ．s c 0 0 f 矿R 酷o l ‘眦口以G 螂c 如n 鲫，傀沁‰如哪蚵旷胁n 孵。以7 ≥施加如影，地如“2 2 l l l 6 ，饥f №；3 ．C 溉‰如以 沁批d 缸』l n ，l ec o ．，玩， 驷增 1 0 0 0 1 6 ，劬讥o ；4 ．K 眈赢愕西洒，批 ，l gc o 唧帆 ，，缸n m f n g6 5 0 0 0 3 ，C 航№ A b s t 阳c t T h ec o a ls t r u c t u r ei st h ek e yc o n s t r a j n tf o rt h eo p t i m i z a t i o no ft h em a i np r o d u c t i o nl a y e ra n dt h e 叩t i m a l c o m b i n a t i o no ft h ep r o d u c t i o nl a y e ri nt h ee x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n to fm u l t i - c o a lc o a l b e dm e t h 粕e C B M ．I ti s 收稿日期2 0 1 9 一O 卜2 7修回日期2 0 1 9 一0 7 一1 3责任编辑韩晋平 基金项目国家自然科学基金资助项目 4 1 7 7 2 1 5 5 ；国家重大科技专项资助项目 2 0 1 6 z X 0 5 0 4 4 一0 0 2 ，2 0 1 6 z x 0 5 0 6 7 0 0 1 作者简介李存磊 1 9 9 5 一 ，男，河南周口人，硕士研究生。E m a i l c u n I e i l i h o t m a i l ．c o m 通讯作者杨兆彪 1 9 8 0 一 ，男，河北张家口人，副教授。E m a i l z h a o b i a o y g 1 6 3 ．c o m 万方数据 7 2 2 煤炭 学报 2 0 2 0 年第4 5 卷 e s p e c i a l l yi m p o r t a n tt oa c c u r a t e l yi d e n t i f yt h ec o a ls t m c t u r e ．M o s tl o g g i n gi n t e r p r e t a t i o nm o d e l sh a V eb e e ne s t a b l i s h e d f o rt h ei n t e r p r e t a t i o no fas i n g l et h i c kc o a ls e a m ．T h e r ea r ef e ws t u d i e so nm u l t i c o a la r e a sw i t hm a n yc o a ls e a m sa n d t h i ns e a m s ．T a k i n gt h em u l t i c o a ls t r a t ai nt h eY u w a n gb l o c ko fY u n n a np m V i n c ea sa ne x a m p l e ，t h i sp a p e rp m p o s e sa m e t h o df o rc o n s t m c t i n gt h el o g g i n gi n t e r p r e t a t i o nm o d e lo fc o a ls t l l l c t u r ei nm u l t i p l ec o a ls e a m s ．F i r s t l y ，t h ec o a ls e a m s t m c t u r eg e o l o g i c a ls t r e n 群hi n d e x G S I w a sa s s i g n e dav a l u e ． r 1 1 l r o u g ht h ec o r ec o r i n ga n a l y s i s ，t h ec o a ls t m c t u r eo f m u l t i c o a ls a m p l e si ss p e c i 6 c a l l yc l a s s i f i e d ，a n dt h eg e o l o 西c a ls t r e n 殍hf a c t o rG S Ii sa s s i g n e dt oq u a n t i f yt h ec o r ec o a l s t m c t u r e ．S e c o n d l v ，t h eP e a r s o nc o H ℃l a t i o na n a l y s i sw a sc o n d u c t e d ．L o n g i t u d i n a la n dl a t e r a lc o I T e l a t i o nm a t r i xa n a l y s i s w a sp e I f o 瑚e du s i n gm u l t i p l el o g 西n gc u n ，e st os c r e e nt h em o s tr e l e V a n tn a t u r a lg a m m a G R ，d e n s i t y D E N ，c a l i p e r C A L a n dd e e pl a t e r a lr e s i s t i v i t y R D c u r v e s ．T h i r d l y ，C l u s t e rw a sv e r i f i e d ．T h eK m e a n sc l u s t e r i n gm e t h o db a s e d o nn e s t e dK ．m e a n sa l 鼬r i t h mi su s e dt ov e r i f vt h ec o a ls t m c t u r ea n de x t r a c tt h er e l e v a n tl a w s ．F i n a l l y ，t h ec o a ls t m c ． t u r e1 0 9 9 i n gi n t e r p r e t a t i o nm o d e lw a sb u i l t ．A f t e rt h ev a l i d i t yv e r i 矗c a t i o ni sc o m p l e t e d ，t h el o g g i n gi n t e r p r e t a t i o nm o d e l i sc o n s t r u c t e dt oi d e n t i f yt h ec o a ls e a ms t l l l c t u r eo ft h em u l t i c o a l ，a n dt h ec o a ls t r u c t u r ei n d e xo b t a i n e db yt h em o d e l c a l c u l a t i o ni su s e dt oa c c u r a t e l yi d e n t i f yt h ec o a ls t m c t u r e ．T h ec a l c u l a t i o nm o d e li su s e dt oi d e n t i f yt h eV e n i c a la n d p l a n a rc o a ls t r u c t u r ei nt h em i d d l ea n dn o r t h e mc o a ls e a m so ft h eY u w a n gb l o c k ．I nt h ev e r t i c a ld i r e c t i o n ，t h ec o a l s t l l l c t u r eo ft h em u l t i - c o a lc o a ls e a mi sc h a n g e df 而ms i m p l et oc o m p l e x ，a n dt h ec l a s sI I Ic o a li s 铲a d u a l l yi n c r e a s i n g ． O nt h ep l a n e ，t h ec o a ls t m c t u r e so ft h es e v e nc o a ls e a m si nt h eu p p e rm a i nc o a ls e a ma r em a i n l yc l a s sI Ic o a l ，a n dt h e c o a ls t l l l c t u r en e a rt h eY W 一0 5w e l li sb e t t e r ．I ti s m a i n l yc l a s sIc o a l ，f o l l o w e db yt h es o u t h e a s t ．T h ec o a ls t r u c t u r ei n t h en o n h e a s ti sp o o r ，a n di ti sc l o s et oc l a s sI I Ic o a l ．T h e1 9c o a ls e a m si nt h el o w e rm a i nc o a ls e a ma r em a i n l yc l a s s I Ic o a l ，b u tt h e r ei sas m a Ua m o u n to fc l a s sI I Ic o a li nt h es o u t h w e s t ．T h ec l a s sIc o a li sm a i n l yd i s t r i b u t e dn e a rt h e Y W 一0 5w e l l ，a n dt h er e s ti sm a i n l yc l a s sI Ic o a l ．T h er e c o g n i t i o nr e s u l th a sh i g ha c c u r a c y ，a n dt h el o g 百n gc u n ，er e - q u i I ．e db yt h em o d e li se a s yt ob eo b t a i n e d ．T h em o d e li ss i m p l ea n de a s yt ob ec a l c u I a t e d ，a n dc a ns u p p o r tt h ea c t u a l d e m a n do fm u l t i - c o a lC B Me x p l o r a t i o na n dd e V e l o p m e n t ． K e yw o r d s m u l t i p l ec o a ls e a m s ；c o a ls t m c t u r e ；l o gc u r v e s ；c l u s t e ra n a l y s i s ；l o gi n t e 叩r e t a t i o nm o d e l 多煤层煤层气勘探开发是中国“十三五”重点科 技攻关方向，滇东黔西是中国南方重要的煤炭与煤层 气资源赋存区，上二叠统煤层气地质资源量约占全国 的1 0 ％，具有“煤层层数多而薄、应力高、弱富水、煤 体结构复杂”的地质特征。1J 。煤体结构复杂是本区 煤层气勘探开发的重要约束地质条件。不同煤体结 构的煤层，其含气性、渗透性、可改造性各不相同，因 此，识别煤体结构对多煤层中优选主力产层及产层优 化组合具有重要的意义叫o 。 地球物理技术是识别煤体结构重要方法⋯，已 有学者在利用深一浅双侧向电阻率、自然伽马、补偿 密度、声波时差、补偿中子等测井曲线识别煤体结构 方面做了相关研究并取得一定的成果⋯叫7 。。近年 来，部分学者通过引入地质强度因子G S I 来探讨煤体 结构精细描述的定量表达8 ‘驯。部分学者基于测井 方法，使用聚类分析、B P 神经网络方法、主成分分析 法、对应分析技术等数学地质方法，建立煤体结构预 测模型∞卜2 4 1 。还有部分学者采用地震勘探中的A V 0 反演、叠置前同步反演等三维地震勘探技术识别预测 煤体结构并取得了不错的效果旧5 。26 【。由于三维地震 勘探技术、获取煤芯识别煤的煤体结构价格昂贵，地 球物理测井被越来越广泛地应用于识别煤体结构。 对于多煤层煤层气勘探开发更是如此。 尽管目前煤体结构测井解释模型很多，但依然存 在着解释模型具有地域的局限性，测井解释精度不够 高，测井曲线需求太多限制了其可操作性及更大范围 的推广，同时大多数测井解释模型针对单一厚煤层的 解释，对于煤层层数多而薄的多煤层地区的研究，比 较缺乏。本文旨在以多煤层发育的云南老厂雨旺区 块为例，以Y W 0 1 ，Y W 一0 2 ，Y W 0 3 ，Y W 一0 4 ，Y W 一 0 5 等5 口测井资料完整且拥有全煤层取芯的参数井 为基础，引入G s I 、皮尔逊相关系数与矩阵算法，解决 多煤层最适曲线问题，再基于自相似性，使用嵌套着 K m e a n s 算法的K 均值聚类检验并寻找多煤层煤体 结构测井曲线特征规律，构建多煤层区煤体结构测井 解释模型，可满足多煤层煤层气勘探开发的需求。 1 煤层气田简况 云南老厂雨旺区块位于老厂背斜东南部，煤层面 积8 1 ．7 5k m 2 ，总体为一平缓的单斜构造，边缘为弧 形断裂围绕，内部有次一级的宽缓褶曲，断层稀 少 图1 。研究区地层由老到新出露有泥盆系、石炭 万方数据 第2 期李存磊等多煤层区煤体结构测井解释模型构建 7 2 3 系、二叠系、三叠系、第四系，其中侏罗系、白垩系、古 近系及新近系为缺失地层。含煤地层为晚二叠世龙 潭组，其中龙潭组含煤总厚度为3 9 ．9 9m ，上部含煤 性好，下部含煤性差，共分成上、中、下3 段。上段包 括2 号煤底到1 7 号煤底，厚度约1 1 8 ．3 6m ，可采煤 层共有7 层；中段包括1 7 号煤底到2 3 号煤底，厚度 约1 4 0 ．3 6m ，含煤层数为2 ～8 层；下段包括2 3 号煤 底到茅口组顶，厚度约1 0 7 ．8 0m ，其中上部有3 层不 稳定薄煤层，下部灰岩层增多、增厚。全区可采煤层 为2 ，3 ，7 ，8 ，9 ，1 6 ，1 9 号煤层共7 层；大部分可采煤层 为4 ，1 3 ，1 7 ，1 8 号煤4 层。可采煤层单煤层平均厚度 在1 ．5 4 ～3 ．0 1m ，可采煤层总厚3 2 ．2 8n 1 。 图l雨旺区块构造纲要 F i g ．1 0 u t l i n eo ft 1 1 es t r u c t u I eo ft h eY u w a n gb l o c k 煤级为贫煤一无烟煤，煤层含气量较高，平均含 气量在1 2m 3 ／t 左右，试井渗透率较低，平均为0 ．1 3 1 0 ‘1 5 m 2 ，平均储集层压力梯度为1 ．0 5M P a ／h m ，储集 层压力状态为正常一超压。煤体结构较为复杂，是本 区煤层气开发的重要约束条件。 雨旺区块早期部署煤层气开发井4 口，参数井 1 l 口。2 0 1 6 年以来，通过实施“十三五”国家科技重 大专项“滇东黔西煤层气开发技术及先导性试验”， 新部署实施试验井6 口，其中Y w 一0 1 ，Y w 一0 2 ，Y w 一 0 3 ，Y w 一0 4 为其中4 口 图1 ，目前处于稳产阶段。 2 煤体结构测井解释模型构建 多煤层区煤体结构测井解释模型构建主要基于 以下思路首先对多层主力煤层进行煤体结构G s I 赋 值，然后通过相关性分析提取反应煤体结构敏感的重 要测井曲线，减少无关测井信息，在此基础上采用聚 类分析方法进行聚类验证，以检验敏感测井曲线的有 效性。最后构建煤体结构解释模型 图2 。具体构 建流程 图2利用测井资料识别煤体结构的工作流程 虚线框 为参数优选过程 F i g ．2 w o r k n o wo fi d e n t i f y i n gc o a Is t r u c t u r eb yl o g g i n gd a t a D o t t e dl i n ef I a m ei st h ep l I o c e s so fp a r a m e t e ro p t i m i z a t i o l l 1 主力煤层煤体结构G s I 赋值。 由于钻井取芯过程对煤体结构会造成一定程度 的破坏，如果按照通常煤体结构分类旧卜’8o ，即把煤体 结构分为原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤，从煤 芯识别煤体结构较繁琐；其次对煤层气开发影响而 言，经压裂改造之后的原生结构煤和碎裂煤都比较有 利，而碎粒煤和糜棱煤具有压裂改造难以产生裂隙和 易出煤粉堵塞煤层气渗流通道等特点，不利于储层压 降和煤层气产出。从以上几个因素考虑，把煤体结构 分为I 类煤 原生结构煤 、Ⅱ类煤 碎裂煤 和Ⅲ类 煤 碎粒煤和糜棱煤 ，具有实际意义。 地质强度因子G S I G e o l o g i c a lS t r e n g t hI n d e x 为 由H O E K ，K A I S E R 和B R 0 w N 在1 9 9 5 年建立的一种 岩体分类方法中所使用的一种量化指标。’9 ‘3 1o ，已经 被证明可以有效表征煤体结构。G s I 值的确定主要 取决于岩体结构的完整程度、岩体结构面裂隙、节理 的质量状况。为了使样品能够尽可能代表整个雨旺 区块，选取了Y w 一0 1 ，Y W 一0 2 ，Y W 一0 3 ，Y W 一0 4 井3 0 多个各个煤层的钻井取芯样品进行宏观描述 表1 ， 基于此，依据G s I 岩体分类系统对样品煤体结构定量 表征，判定出样品的G s I 值。18 。 表2 ，达到对煤体结 构的量化表征，具体方法见文献[ 1 6 ] 。 2 各测井参数与煤体结构G S I 值进行相关性 分析，选取最敏感测井曲线。 老厂雨旺区块参数井煤层测井参数数据，主要有 埋深 D e p t h 、补偿密度 D E N 、自然伽马 G R ，x l ， 向井径 C A L 、一C AL 、深一浅双侧向电阻率 R D R S 、 声波时差 A C 、微球型聚焦电阻率 R M s F 、补偿中 子 C N L 和自然电位 S P 等测井曲线。信号采集间 距为0 ．1 2 5m 。其中，深侧向电阻率、浅侧向电阻率数 万方数据 7 2 4 煤炭学报2 0 2 0 年第4 5 卷 表1 各煤层取样情况 T a b l el S a m p l i n gf o re a c hc o a ls e a m 值变化范围极大，为了便于计算及绘图，均采用对数 取值，进行放缩。考虑到如果应用所有测井参数进行 煤体结构判识，变量过多、变量问的相关度高，给系统 分析与建模带来很大的不便，且可能存在部分参数缺 失；单一测井曲线则受钻井液、施工和地质条件等影 响，如果按照单参数建立解释模型，很难满足生产评 价模型的准确性，由图3 也可以看出单一测井曲线 与G s I 值拟合度并不高，也就意味着无法准确表征煤 体结构。因此，选择其中几个重要测井参数建立解释 模型，增加可计算性和简便性，是比较合适的方式。 选择重要测井参数分为两步分别是纵向和横向上。 测井参数之问的相关性分析由表3 可以看出 D e p t h 与s P 的相关性达到0 ．9 8 ；R D 与R S 的相关性 达到0 ．9 7 ；C A L x 与C A L ，相关性达到0 ．8 2 ；R M S F 与 R D 的相关性达到0 ．7 9 ，同样，与R S 达到0 ．7 5 。相关 性较高意味着所表征的信息有所重复。已有研究表 明，主要利用C A L 测井来辅助判断岩性，煤体结构越 破碎，煤岩结构越疏松，在钻井过程中越容易造成井 壁垮塌并产生井径扩大，从而井径测井值越大。 表2 不同煤体结构的G S I 估测值 李广生，2 0 1 5 ‘”1 T a b I e2G S Ie s t i m a t e dv a I u e so fd i f f e r e n tc o a ls t r u c t u r e s L IG u a n g s h e n g ，2 0 1 5 ‘1 8 煤体结构 煤岩体结构、构造特征煤岩休结构而质量状况G s I 估值图示 黜辅煤蒺蒹蔷翳耥譬禁淼豫驴弹驰徽鲫黼割。㈧。■一 一鬈糍激’燃徽燃篡塑一，构造一枷蝴寐。Ⅲ。烈晡枯青强H■■■- 碎粒煤j 纂_ 很疏松，手捻即碎◆市理已无法观测， 翟1 鬯翟旦未．誊篡≤厶”“胍Ⅲ卜‘。扒环 2 0 ～4 0 。_l 构造镜而发育 ”一。j 。19 1 “⋯。⋯”● ⋯糕僦黔删期及裂勰裟铲批含大㈣。▲ c A L 。，c A L ，分别代表x 向井径、y 向井径，2 者 是相互垂直的，主要受地应力的影响，因此在所表征 煤体结构特征上具有一定的重复性，因而决定只采用 C A L 。。深一浅侧向电阻率测井的主要应用之一是划 分岩性剖面，2 者在泥岩层或非渗透层段，曲线基本 重合，对两者进行相关性分析，发现相关性比较高，也 反应了本研究区低渗透率的特点，因此，只选择R D 作为煤体结构划分参数之一。地质强度因子与测井 参数相关性分析将3 0 多个钻井取芯样品的G S I 值 与其对应的经过深度校正的各测井参数进行相关性 分析，可以看出 图3 ，雨旺区块煤体结构G S I 值与 该区G R ，c A L 。，l nR D ，D E N 等测井参数存在一定的 相关性，但相关性都不是很高，这也证实了无法用单 一测井曲线进行煤体结构表征。 纵向上分为各测井参数之间的相关性分析和地 质强度因子与测井参数相关性分析。各测井参数之 间的相关性分析是各测井参数之间进行相似性度量， 达到去除冗余参数即参数之问相似度过高的参数中 万方数据 第2 期李存磊等多煤层区煤体结构测井解释模型构建 7 2 5 ∽ o ∽ o G R ／A P I a n R D ／ Q m fd1 C A L ／c m g ∽ o ∽ o A C ／ } L s 。m 。1 fb1 n R S ／ Q m e h ∽ o 图3雨旺区块G s I 值与测井参数相关性分析 C A L ．／c m f D E N ／ g c m 。3 i F i g ．3 C o l T e l a t i o na n a l y s i sb e t w e e l lG S Iv a l u ea 1 1 d1 0 9 9 i n gp a r a m e t e r si nt h eY u w a n gb l o c k 表3 各测井参数相关矩阵 T a b l e3 L o g g i n gp a r a m e t e rc o r r e l a t i o nm a t r i x 类型D e p 【h s PR DR s c A L 、c A L l D E NR M s FG Rc N LA c l 0 ．9 7 6 0 ．6 3 3 O ．6 7 8 03 1 9 04 0 0 O ．0 6 8 0 ．5 0 0 一O ．2 7 5 一O ．1 9 1 O ．3 9 4 l O5 4 7 O ．5 9 4 O ．2 9 5 O ．3 0 4 0 ．0 6 1 O ．4 5 8 O ．3 6 1 O ．2 0 5 O ．2 3 4 l O ．9 7 3 O ．0 3 8 一O ．3 3 5 一O ．6 2 9 0 ．7 8 7 0 ．2 9 7 0 ．3 0 8 O ．4 2 4 1 00 3 5 O3 3 9 O ．6 2 4 O ．7 4 8 O2 7 6 0 ．3 2 6 O4 【O 1 O8 1 8 一O ．4 0 9 O ．2 6 4 一O ．5 4 3 0 ．1 2 4 O ．1 8 3 l O0 1 5 01 0 2 一O ．6 4 2 O2 5 8 O ．0 1 3 l O ．4 5 2 O ．1 7 2 一O0 3 5 一O ．5 2 4 O ．3 2 5 l O ．4 7 40 ．2 1 0 O ．3 0 7一O2 4 6 1 0 ．2 5 0 的一个，尽可能的简化信息。地质强度因子与测井参 数相关性性分析是将所选样品的G s I 值与其测井参 数进行相似性度量，选择出最能表达煤体结构信息的 测井参数。 相关系数经常用来度量变量间的相似性。变量 X 。与X ，的变量相关系数定义为 皮尔逊相关系 数 ㈦ r U ∑ x ，。一墨 x 。。一x 。 A l 1 式中，i ，，为样本序号；七为特征数据的序号。 经过综合考虑，最终选择了G R ，D E N ，l nR D ， c A L 。作为主要参数。 Ⅻ卯肋黔m m删{耋叽眦们 一驴 一 万方数据 7 2 6 煤炭 学报 2 0 2 0 年第4 5 卷 3 聚类验证。 将得到的4 个主要的原始测井参数，进行横向分 维，每一个采点作为一个对象，最后进行K M e a n s 聚 类分析，将样本聚类分为3 个簇，分别表示I 类煤、Ⅱ 类煤、Ⅲ类煤，进行参数选择的验证。 K m e a n s 算法是集简单和经典于一身的基于距 离的聚类算法。3 卜”。。采用距离作为相似性的评价指 标，即认为两个对象的距离越近，其相似度就越大。 这也比较符合不同煤体结构在测井曲线上有不同的 响应特征，反之，同一煤层同一煤体结构在一定的区 域范围内其沉积环境、物质来源基本稳定，煤岩组成、 煤质，物性也基本相近或存在一定的变化趋势，其测 井曲线必然存在相似性的特征。该算法认为类簇是 由距离靠近的对象组成的，因此把得到紧凑且独立的 簇作为最终目标。其特点显著各聚类本身尽可能的 紧凑，而各聚类之间尽可能的分开。该过程可以借助 统计分析软件s P S s l6 ．0 进行实现一⋯。 采用欧氏距离来进行距离计算，欧氏距离是聚类 分析中最常用的计算方法，其表现公式为 庀_ _ D ，加22 _ ．／∑Iz ． 一勘l 2 2 V l 即第i 个和第j 个样本问的欧氏距离为其对应的 特征数据的绝对距离平方和的算数平方根。 以7 8 号煤层为例 表4 ，对原始测井数据进行 校正，舍弃每个类别中无意义的孤立点即坏点，防止 其对聚类结果产生不良影响。根据最终聚类中 心 表5 ，与实际取芯进行对比，可以判断出各簇对 应煤体结构类型，簇l 为Ⅱ类煤、簇2 为I 类煤、簇3 为Ⅲ类煤。将Y W 一0 1 井7 8 号煤层钻孑L 取芯所示 煤体结构和聚类结果进行对比，较为一致。 表4Y w 一0 1 井7 8 号煤层部分测井原始数据 T a b l e4Y W 0 1w e 7 8c o a ls e a mp a r t i a Il o g g i n g r a wd a t a 将相同类煤体结构聚集在一起，绘制成图 图 4 在电阻率曲线上，Ⅲ类煤平均值较低；在密度曲 线上，表现为I 类煤平均响应最高，其次为Ⅱ类煤，Ⅲ 类煤最低；在自然伽马曲线上，Ⅲ类煤最高；在井径曲 线上，Ⅲ类煤响应最高，I 类煤最低。 表5 最终聚类中心 T a b l e5F i n a lc l u s t e rc e n t e r 聚类l n R D D E N 他c m3 】 G R ／A P lC A L ／c m煤芯煤体 结果0l0l0l01结构 I f 3I， 1 I 类煤_I 类煤l I I I 类煤 万方数据 第2 期 李存磊等多煤层区煤体结构测井解释模型构建 7 2 7 当c I 的绝对值大于2 ．5 时，可以将煤体结构划 分为Ⅲ类煤；l ～2 ．5 时，可以将煤体结构划分为Ⅱ类 煤；小于l 时可以划分为I 类煤，与本区块实际煤芯 煤体结构比较相符。通过以上4 步，完成了针对雨旺 区块多煤层煤体结构特征的测井解释模型构建。 用煤体结构划分指数进行煤体结构判识，能够简 单快速的识别出煤体结构。煤层气区块不同，具体煤 体结构划分指数的范围可以通过校正参数d 进行局 曰E N ／ g 。c m 5 掣垒H5 0 C I 媒体结构煤芯煤体 j D e p t h ／n 1 C A L ／c m 3 一l nR D6 O 5 解释类7 弘 结构 2 0 L5 0 6 2 8 ＼ ，／ ＼／7 一6 2 9 ／／ I ， 6 3 0 ／ ＼ 、 ＼＼ D E N ／ g c m3 ] 3 部调整，从而增加了该模型的普适性。 3 多煤层区煤体结构测井解释应用 雨旺区块3 ，7 8 7 ，8 ，9 ，1 3 ，1 6 ，1 9 号煤层全区 稳定发育，而2 ，1 4 ，1 7 ，1 8 号煤层则存在不同程度的 尖灭、不连续发育等现象。本文采用新构建的测井解 释模型进行了Y w 0 5 井3 ，9 ，1 3 ，1 9 号的煤体结构识 别，并与实际取芯进行对比 图5 。 D E N ／ g c m1 G R ／A P I l35 5 0 C 1 D e D t h ／m 05 G R ／A P I CC nC I 媒体结构煤芯煤体 解释类型 结构 C A L ／c ml nR D 27 ／ t 7 8 3 l／，j 7 8 4 卜、 一7 8 5 ／ 7 8 6 ，。≥ 7 8 7 ／ 沁 7 8 8 | | j ＼＼j 7 8 9 ／0 ＼ i ＼ ＼ 煤体结构 解释类型 煤芯煤体 结构 C A L ／c m 2 l n R D 一72 0 二L 一5 0 7 0 8 f ．『。7 ／ 一7 0 9 ∥| | 7 1 0 ，／ 7 1l 。≯ 一7 l2 ＼