随着世界经济的加速发展,常规的油气资源开始无法满足我们的生活和社会需求,煤层气、页岩气等非常规能源的勘探开发显得尤为重要。我国煤炭资源量巨大,开展煤层气储层研究必将为我国的社会发展带来重大效益。煤层气储层有强非均质性,又有双重复杂孔隙结构,煤层气的储集以吸附气为主,游离气与溶解气含量很低,这些特征导致煤层气储层的研究内容与测井评价方法不同于常规天然气储层,评价方法还处于探索阶段。利用地球物理测井技术,分别以数理统计规律、岩石体积模型理论等为基础,再结合煤层气储层的特性,深入开展测井解释评价煤层气储层的方法研究,进而形成一套完整的测井评价系统,对于这种以吸附为主要储气方式的测井评价具有理论与实用意义,从而对完善和推动我国煤层气储层勘探及开发具有支撑作用。本文针对煤层气储层测井评价急需解决的上述有关问题,从扩径影响校正、自动分层与岩性识别、煤质组分模型及含量计算、煤层储集参数评价以及煤层气吸附过程模拟和含气量预测等方面展开了研究。主要研究内容如下:针对煤层扩径严重的情况,为了得到高质量的密度测井数据,采用蒙特卡洛数值模拟方法,完成了不同扩径条件下密度测井近远探测器计数率变化特征的模拟计算,建立了煤层密度求取公式,并制作了适合煤层的密度测井扩径影响校正图版,为煤层密度数据的扩径校正提供了解决方法。根据煤层的测井响应特征,选择对煤层反映敏感的曲线,采用极值方差聚类法,对煤层测井资料进行自动分层,并采用交会图和GRNN神经网络两种方法分别进行岩性识别,将识别结果进行比较分析,选择较好的方法作为煤层测井评价系统中的岩性识别方法。建立包括固定碳、挥发分、灰分、水分的煤质4组分体积模型,采用粒子群算法对煤层体积组分进行约束最优化求解。利用深、浅侧向电阻率测井数据,计算煤层裂缝孔隙度,在此基础上计算裂缝渗透率;采用经过扩径校正后的密度数据计算煤层总孔隙度,根据灰分含量预测总渗透率。用数值模拟方法研究煤吸附甲烷气体的过程,构建煤结构模型和甲烷分子模型,建立煤层气储层等温吸附模型,模拟研究煤对甲烷气体的吸附规律,分别采用测井曲线多元线性回归法和基于煤层等温吸附模型法对煤层吸附气含量进行预测。游离气含量的计算采用阿尔奇公式。根据上述研究结果建立“煤层气储层测井评价系统”,即首先对密度测井曲线进行扩径影响校正;然后采用极值方差聚类法,利用自然伽马曲线、声波曲线和密度曲线进行自动分层,并用GRNN神经网络方法进行岩性识别;之后对煤层组分进行计算,包括固定碳、灰分、挥发分和水分;最后求取煤层储集参数并预测煤层气含量。将这些处理功能进行综合,建立完整的评价系统,并对实际资料进行处理应用。所开发的“煤质分析与煤层气测井评价软件”2015年获国家计算机软件著作权(2015SR122479)。针对煤层气储层测井评价方法研究现状,本文的创新点主要体现在:用蒙特卡洛数值模拟方法研究煤层扩径对密度测井的影响规律,并建立校正图版;建立煤岩4组分体积模型,采用粒子群约束最优化算法求解组分含量;数值模拟方法模拟煤层气等温吸附过程,基于模拟结果预测煤层气含量。