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物探与化探  2020, Vol. 44 Issue (3): 573-581    DOI: 10.11720/wtyht.2020.1429
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煤层中CO2注入运移瞬变电磁法监测技术探索
崔方智1,2, 周韬1,2, 张兵3
1. 河南省煤田地质局 物探测量队, 河南 郑州 450009
2. 河南省地下工程探测信息工程技术研究中心,河南 郑州 450009
3. 中联煤层气有限责任公司,北京 100015
TEM monitoring technology of CO2 injection and transport in coal seam
Fang-Zhi CUI1,2, Tao ZHOU1,2, Bing ZHANG3
1. Geophysical Survey Party of Henan Coal Geology Bureau,Zhengzhou 450009,China
2. Henan Underground Engineering Exploration Information Engineering Technology Research Center,Zhengzhou 450009,China
3. China United Coalbed Methane Company, Beijing 100015,China
全文: PDF(3697 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

煤层中注入CO2,使煤层的CO2饱和度发生变化。根据阿尔奇经验关系公式,煤层电阻率在CO2 注入前后有明显的差异,为瞬变电磁法监测提供了条件。在柿庄北煤层气开发中,利用瞬变电磁法监测煤层中CO2注入前后电阻率变化进行了实验探索,结果显示煤层中CO2的注入能引起煤层电阻率的增加,并且可以通过瞬变电磁方法监测;同时感应电压能直观地反应CO2注入所产生的地层电性特征的变化,利用地层等效电阻率的计算公式,计算地表至煤层的等效电阻率值,求解煤层附近地层的瞬变电磁采样延时及其对应的感应电压值。感应电压值相对于背景值的变化,反映了地层电性特性的变化,分析计算CO2注入引起的地层感应电压的变化量和变化率,结合误差范围,可以推断出CO2运移富集区范围。

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崔方智
周韬
张兵
关键词 CO2注入监测瞬变电磁法感应电压煤层    
Abstract

The injection of CO2 into the coal seam changes the CO2 saturation of the coal seam.According to Archie's empirical formula,there are obvious differences in coal seam resistivity before and after CO2 injection,which provides conditions for TEM monitoring.In the development of coalbed methane in Shizhuang North Block,the electrical resistivity changes of coalbed methane before and after CO2 injection were monitored by TEM. The results show that the increase of electrical resistivity of coal seam can be caused by CO2 injection in coal seam, and can be monitored by TEM. At the same time,the induced voltage can directly reflect the change of formation electrical characteristics caused by CO2 injection.The equivalent resistivity from the surface to the coal seam is calculated by using the calculation formula of formation equivalent resistivity,and the transient electromagnetic sampling delay and the corresponding induced voltage of the formation near the coal seam are solved.The variation of induced voltage relative to background value reflects the change of formation electrical properties.The variation and rate of formation induced voltage caused by CO2 injection are analyzed and calculated.Combined with the error range,the range of CO2 migration enrichment zone can be inferred.

Key wordsCO2 injection    monitoring    transient electromagnetic method    induction voltage    coal seam
收稿日期: 2019-09-01      出版日期: 2020-06-24
:  P631  
作者简介: 崔方智(1983-),男,安徽芜湖人,地质工程师,2006年本科毕业于山东科技大学,从事电法勘探工作。
引用本文:   
崔方智, 周韬, 张兵. 煤层中CO2注入运移瞬变电磁法监测技术探索[J]. 物探与化探, 2020, 44(3): 573-581.
Fang-Zhi CUI, Tao ZHOU, Bing ZHANG. TEM monitoring technology of CO2 injection and transport in coal seam. Geophysical and Geochemical Exploration, 2020, 44(3): 573-581.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2020.1429      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2020/V44/I3/573
钻井
编号
测井深度/m
(间隔0.05 m)
煤层视
厚度/m
未进行CO2注入 CO2注入使煤层电阻率增加2倍 底板上20 m
范围内地层
等效电阻率
变化率/%
煤层等效
电阻率
/(Ω·m)
煤层底板上20 m
范围内地层等效
电阻率/(Ω·m)
煤层等效
电阻率
/(Ω·m)
煤层底板上20 m
范围内地层等效
电阻率/(Ω·m)
SX006 1102 6.04 843.0 220.0 2528.8 231.5 5.23
SX006-1 962 6.20 441.7 196.7 1325.2 224.0 13.88
SX006-2 993 6.15 726.0 175.5 2178 184.9 5.36
Table 1  注入井3#煤层附近测井电阻率计算统计
Fig.1  SX006-1井地层柱状简图
Fig.2  研究区工作布置示意
Fig.3  1240线反演电阻率断面
a—2011年10月背景值观测;b—2013年11月SX006-1井注入700 t CO2后的观测; c—2015年10月SX006-1井注入1 619 t CO2后闷井10个月,随后SX006井注入1 750 t CO2后的观测。椭圆区域为异常区,下同
Fig.4  1260线反演电阻率断面
2014年11月SX006-1井注入1 460 t CO2后的观测
Fig.5  煤层附近地层感应电压平面对比
a—2011年10月背景值观测; b—2013年11月SX006-1井注入700 t CO2后的观测; c—2015年10月SX006-1井注入1 619 t CO2后闷井10个月,随后SX006井注入1 750 t CO2、SX006-2井注入800 t CO2后的观测
Fig.6  煤层附近地层感应电压相对于背景值的变化量平面(上图)和变化率平面(下图)
a—2013年11月SX006-1井注入700 t CO2; b—2015年10月SX006-1井注入1 619 t CO2后闷井10个月,随后SX006井注入1 750 t CO2、SX006-2井注入800 t CO2
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