本發(fā)明涉及石油與天然氣勘探，是一種表征煤巖及其頂板砂巖儲層儲集能力的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著油氣勘探開發(fā)的不斷突破，常規(guī)高滲儲層原油儲量逐漸衰竭，非常規(guī)儲層受到油氣勘探開發(fā)人員的廣泛重視。煤層氣生成于煤的煤化作用過程中，近90%的煤層氣以吸附狀態(tài)賦存于煤儲層的納米微孔中，屬于自生自儲的非常規(guī)資源的一種。研究表明，煤層氣富集受地質(zhì)構(gòu)造條件、煤層埋藏深度、水文地質(zhì)條件、沉積環(huán)境、煤儲層物性等因素的影響。通常煤層生氣能力為150cm3/g至300cm3/g，遠(yuǎn)高于煤層15cm3/g至30cm3/g的吸附能力，盡管對于煤層氣的研究近些年來取得了一系列突破，煤巖中的游離氣的研究仍需進(jìn)一步加深。煤層氣儲層作為源巖和存儲載體，具有低孔隙度、低滲透率和強(qiáng)非均質(zhì)性特征，從而影響煤儲層的精細(xì)定量表征工作的進(jìn)行，煤巖能否作為有效儲層儲集天然氣成為目前亟待解決的關(guān)鍵問題，因此如何表征煤巖儲層儲集能力是煤巖進(jìn)一步勘探開發(fā)的重中之重。根據(jù)游離氣儲集層巖性及其空間組合特征，游離氣藏可分為煤巖頂板砂巖型、煤巖頂板灰?guī)r型、不整合面灰?guī)r型。其中，煤層氣藏及其頂板砂巖具有共生成藏的特點(diǎn)，存在游離氣的動態(tài)轉(zhuǎn)換和定向遷移，表明兩者之間存在密切關(guān)聯(lián)，因此頂板砂巖儲集能力的研究對于勘探開發(fā)同樣具有重要意義。

2、目前，關(guān)于煤層氣儲層與其頂板砂巖研究的專利較少，對于煤層氣儲層研究的常用方法有野外露頭觀察、高壓壓汞法（hmip）、掃描電子顯微鏡法（sem）。其中，高壓壓汞法是通過壓汞數(shù)據(jù)分析煤儲層孔隙體積具有明顯的分段分形特征，該方法可測量孔隙范圍為0.005μm至360.000μm，但無法精準(zhǔn)定量分析小于100nm的微小孔，且注泵壓力過大時(shí)，將破壞樣品孔隙形貌，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響（李昌峰，基于壓汞法的低階煤儲層孔隙結(jié)構(gòu)表征——以準(zhǔn)噶爾盆地南緣為例，中國煤炭地質(zhì)，2018）；掃描電子顯微鏡可以反映信息有限，無法進(jìn)行系統(tǒng)性定量評價(jià)（鄭司建，煤層氣勘探開發(fā)研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢，石油物探，2022）。

3、根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)及專利檢索情況分析，目前關(guān)于煤層氣儲層的儲集能力表征的研究方法仍然不足，現(xiàn)有的分析方法通常著重研究煤巖儲層的儲集能力，對其頂板砂巖的儲集能力分析有所缺失。作為非常規(guī)油氣地質(zhì)研究的重點(diǎn)，提供一種行之有效的研究方法分析煤巖的儲集能力及頂板砂巖儲集能力的影響范圍仍是亟待解決的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種表征煤巖及其頂板砂巖儲層儲集能力的方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有技術(shù)中頂板砂巖的儲集能力分析的缺失的問題，同時(shí)提供一種分析煤巖的儲集能力及頂板砂巖儲集能力的影響范圍的方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的：一種表征煤巖及其頂板砂巖儲層儲集能力的方法，按下述步驟進(jìn)行：

3、s1，采集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的煤巖樣品，進(jìn)行物性分析、掃描電鏡觀察以及低溫氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)，確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)各層段煤巖儲層的儲集能力；

4、s2，采集步驟s1確定的儲集能力好的煤巖儲層所對應(yīng)的頂板砂巖儲層樣品，進(jìn)行物性分析、鑄體薄片觀察、高壓壓汞以及低溫氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)，確定頂板砂巖儲層的儲集能力；

5、s3，結(jié)合步驟s2中頂板砂巖儲層物性及微觀孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定煤巖對頂板砂巖儲層的影響厚度，綜合表征煤巖及其對應(yīng)的頂板砂巖的儲集能力。

6、下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

7、上述步驟s1的具體操作為：

8、s11，利用巖心取樣機(jī)鉆取煤巖柱塞樣品進(jìn)行物性測定，挑選出孔隙度大于目標(biāo)區(qū)域煤巖儲層孔隙度下限值的煤巖的碎樣進(jìn)行掃描電鏡實(shí)驗(yàn)；

9、s12，通過掃描電鏡實(shí)驗(yàn)觀察煤巖樣品的微觀孔隙和裂縫特征，根據(jù)微觀孔隙和裂縫特征初步判斷煤巖的儲集能力；

10、s13，挑選掃描電鏡下孔隙和裂縫較為發(fā)育的煤巖樣品，進(jìn)行低溫氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)，得到煤巖的低溫氮?dú)馕?脫附曲線和孔直徑與孔體積的關(guān)系曲線圖；

11、s14，根據(jù)煤巖的低溫氮?dú)馕健摳角€判斷煤巖主要的納米孔隙形態(tài)，根據(jù)孔直徑與孔體積的關(guān)系曲線圖得出煤巖樣品的納米級孔隙的孔喉分布特征，進(jìn)一步判斷煤巖儲層的儲集能力。

12、上述目標(biāo)區(qū)域煤巖儲層孔隙度下限值按以下步驟獲得：由試油法或束縛水膜厚度法測得目標(biāo)區(qū)域致密砂巖儲層孔隙度下限，以目標(biāo)區(qū)域致密砂巖儲層孔隙度下限作為目標(biāo)區(qū)域煤巖儲層孔隙度下限值。

13、上述步驟s2的具體操作為：

14、s21，采集煤巖頂板砂巖的巖心柱塞樣品，測定巖心柱塞樣品的孔隙度，篩選出孔隙度大于目標(biāo)區(qū)域煤巖儲層孔隙度下限值的巖心柱塞樣品作為以下步驟的巖心柱塞測試樣品；

15、s22，將巖心柱塞測試樣品制作成鑄體薄片，使用偏光顯微鏡對鑄體薄片做光學(xué)觀察，觀察鑄體薄片中的孔隙、裂縫的發(fā)育特征；

16、s23，對巖心柱塞測試樣品進(jìn)行切割處理，之后對巖心柱塞測試樣品進(jìn)行高壓壓汞實(shí)驗(yàn)，得到頂板砂巖樣品的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，所述頂板砂巖樣品的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)包括排驅(qū)壓力、最大孔喉半徑、中值壓力、中值半徑、進(jìn)汞曲線、毛管壓力及對應(yīng)的孔喉半徑、進(jìn)汞飽和度和高壓壓汞孔徑分布曲線；

17、s24，對巖心柱塞測試樣品進(jìn)行低溫氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)，得到煤巖頂板砂巖的低溫氮?dú)馕健摳角€和孔直徑與孔體積的關(guān)系曲線圖；

18、s25，將步驟s23中得到的進(jìn)汞曲線與步驟s24中得到的孔直徑與孔體積的關(guān)系曲線圖轉(zhuǎn)化為孔喉半徑與孔隙度分量的關(guān)系圖，得到高壓壓汞孔喉半徑與孔隙度分量和低溫氮?dú)馕娇缀戆霃脚c孔隙度分量；

19、s26，在同一坐標(biāo)系內(nèi)繪制高壓壓汞孔喉半徑-孔隙度分量曲線和低溫氮?dú)馕娇缀戆霃?孔隙度分量曲線，對兩條曲線中的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得到高壓壓汞孔喉半徑和低溫氮?dú)馕娇缀戆霃铰?lián)合的孔隙度分量曲線聯(lián)合表征煤巖頂板砂巖儲層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)；

20、s27，將步驟s26中的孔喉半徑轉(zhuǎn)化為孔喉直徑，結(jié)合孔隙度占比，按照微孔、介孔、大孔、特大孔進(jìn)行分類后，繪制距砂煤界面不同距離的頂板砂巖孔隙度占比直方圖，根據(jù)孔隙類型占比，確定頂板砂巖儲層的儲集能力。

21、上述步驟s26中，對高壓壓汞孔喉半徑-孔隙度分量曲線和低溫氮?dú)馕娇缀戆霃?孔隙度分量曲線中的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選的操作為：在高壓壓汞孔喉半徑-孔隙度分量曲線和低溫氮?dú)馕娇缀戆霃?孔隙度分量曲線重疊的部分選出一個(gè)符合總體走勢的點(diǎn)，將該點(diǎn)對應(yīng)的孔徑記作ra，將高壓壓汞孔喉半徑-孔隙度分量曲線中孔喉半徑大于等于ra的部分及低溫氮?dú)馕娇缀戆霃?孔隙度分量曲線中孔喉半徑小于ra的部分保留。

22、上述步驟s3中，煤巖對頂板砂巖儲層的影響厚度按以下步驟得到：

23、s31，利用氣測法獲得目的層段的孔隙度數(shù)值；

24、s32，計(jì)算目的層段的孔隙度平均值；

25、s33，對煤巖頂板砂巖儲層由深到淺系統(tǒng)取樣并測孔隙度，當(dāng)所測孔隙度值小于步驟s32的孔隙度平均值平均值時(shí)，視為煤巖對頂板砂巖已基本不產(chǎn)生任何影響，此時(shí)的煤巖頂板砂巖厚度代表煤巖對頂板砂巖儲層的影響厚度。

26、本發(fā)明的表征煤巖及其頂板砂巖儲層儲集能力的方法，從根本上對煤巖及其頂板砂巖的儲集能力進(jìn)行有效的表征，此方法通過表征煤巖儲集能力來確定其是否可以作為儲層，通過厘定煤巖對頂板砂巖儲集能力的影響范圍，從而有助于優(yōu)選出有利的砂煤組合，找出有利的頂板砂巖儲層，將有效解決煤層氣的勘探問題，有利推動了非常規(guī)油氣地質(zhì)的研究。