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1、页岩气测井文献综述,汇报提纲,一、页岩油气储层地质特征二、页岩油气储层测井响应特征三、页岩油气储层参数计算,一、页岩油气储层地质特征,一、页岩油气储层地质特征,页岩油气储层由于含有丰富的有机质，测井响应特征与常规储层有明显不同。通常情况下，干酪根形成于还原环境，可以使铀沉淀下来，从而具有高自然伽马放射性特征，干酪根的密度较低，介于0.951.05g/cm3之间，干酪根的存在大大降低了储层体积密度，干酪根还具有较高的含氢指数和较低的光电吸收指数，导致储层具有高中子孔隙度、低光电俘获截面特征，页岩油气储层中含烃饱和度较高，导致高电阻率，但电阻率也会随着流体含量和粘土类型而变化。因此，我们可以利用常
2、规测井识别页岩油气储层。通过测井解释资料可以定量分析储集层的岩性，确定储集层的基本评价参数，包括评价储集层物性的孔隙度和渗透率，评价储集层含气性的含气饱和度，含水饱和度与束缚水饱和度，储集层厚度等等。1 自然伽马：页岩气层的自然伽马值显示高值，这是由于：页岩中泥质含量高，泥质含量越高伽马放射性就越高；某些有机质中含有高放射性物质。一般性地层中，泥页岩在地层中伽马显示最高值（100）。相比之下，砂岩和煤层显示低值。2 井径测井：砂岩显示缩径；泥页岩一般为扩径。,二、页岩油气储层测井响应特征,Arkoma盆地Woodford页岩层自然伽马能谱测井实例(Cluff和Miller，2010)，页岩气层
3、总GR和U的数值明显高值。,Lewis等给出了含气页岩的典型测井图，上部含气页岩为Oklahoma州泥盆-密西西比系Woodford页岩，表现为伽马、电阻率高值，密度、Pe低值；下部为Sylvan地层，不含气。测井曲线差异明显。,二、页岩油气储层测井响应特征,3 声波时差测井：页岩气储层声波时差值显示高值。页岩比泥岩致密，孔隙度小，声波时差介于泥岩和砂岩之间。遇到裂缝气层有周波跳反应，或者曲线突然拔高。页岩有机质含量增加时，其声波时差增大；声波值偏小，则反映了有机质丰度低。4 中子测井：页岩气储集层中子测井值为高值。中子测井值反映的是岩层中的含氢量。含氢物质一般为：水，石油，结晶水和含水砂，既
4、中子密度测井反映的是地层孔隙度。页岩地层孔隙度一般小于10%。页岩气储集层中，要注意到两个相反的影响因素：地层中含气使得中子密度值减小，而束缚水则使中子密度值偏大。束缚水饱和度大于含气饱和度，故认为束缚水对于中子测井值的影响较大。有机质中的氢含量也会对中子测井产生影响使孔隙度偏大。在页岩储集层段，中子孔隙度值显示低值，这代表高的含气量、短链碳氢化合物。5 地层密度测井：地层密度为低值。地层密度值实际上测量的是地层的电子密度，而电子密度相当于地层体积密度。页岩密度为低值，比砂岩和碳酸岩地层密度测井值低，但是比煤层和硬石膏地层密度值高出很多。随着有机质和烃类气体含量增加将会使地层密度值更低。存在裂
5、缝，也会使地层密度测井值降低。6 岩性密度测井：现代测井仪器同可以时测量地层密度与岩性密度。在岩性密度测井Pe值可以用来指示岩性。岩性密度测井可应用于识别页岩粘土矿物类型。页岩矿物组成的变化，将导致单位体积页岩岩性密度测井值的发生变化。结合取芯资料，可以很好地分析某地区的粘土岩矿物成份。,二、页岩油气储层测井响应特征,二、页岩油气储层测井响应特征,墨菲石油公司(Murphy Oil)LeCompte等（2010）根据页岩气储层评价需求，提出了较为全面的页岩气测井系列，见上图，包括：1)电阻率测井、密度、中子测井；2）核磁共振测井，用于确定页岩孔隙度（不受TOC影响）；3）声波测井，用于岩石力学
6、性质分析；4）成像测井，用于识别裂缝。,二、页岩油气储层测井响应特征,页岩油气储层参数的定量评价比较困难，这主要是由于页岩油气储层的岩石物理体积模型比常规储层更加复杂，首先它的岩石骨架成分更加复杂，而且富含有机质，有机质表面还吸附天然气。常规三组合测井信息有限，不能精确求解岩石体积模型，且地层水参数与岩电参数难以获取；页岩油气储层与常规储层相比，还需计算有机碳含量与吸附气含量，对于这些参数，如果进行了取心，可以利用岩心实验的方法得到，但利用测井资料来评价地层有机碳含量与吸附气含量是一个难点。,ECS处理模块称为SpectroLith或WALK2，结合密度、中子、Pe、NGS等测井资料，通过随机
7、求解方法可计算出岩性成分、孔隙度、含水饱和度、干酪根含量、TOC、GIP等参数。,三 页岩油气储层参数计算,Schmoker于1981年对美国Illinois州New Albany页岩岩心进行研究，发现自然伽马测井值与TOC呈线性关系。,Schmoker于1979年对美国Illinois的New Albany页岩岩心进行研究，发现TOC与密度测井值之间具有良好的相关性，因此利用密度测井资料计算总有机碳含量。,一 计算总有机质含量（TOC),三 页岩油气储层参数计算,通常情况下，干酪根的形成多是在一个放射性元素U含量比较高的还原环境中，因而它使自然伽马曲线出现高值。另外，干酪根的密度较低，通常介
8、于0.951.05g/cm3之间，会降低地层的体积密度。此外，根据ECS测井测得的主要元素的丰度，也可以定量地确定干酪根的含量。总有机质含量（TOC）与干酪根的含量、类型密切相关，因此通过求得TOC可以知道地层的生烃能力。下面是目前比较常用的估算TOC的测井解释方法。,式中：lgR为经过一定刻度的孔隙度曲线（如声波测井）与电阻率曲线的幅度差；R为测井得到的地层电阻率；R基线为非源岩的电阻率基线；t为声波测井读数；t基线为非源岩的声波测井基线；K为刻度系数，取决于孔隙度测井的单位；TOC为总有机质含量；LOM为热成熟度，它与镜质体反射率有一定的函数关系。,三 页岩油气储层参数计算,（2）体积密度
9、法 利用岩心分析得到页岩的颗粒密度与TOC进行回归，如图2所示。有某些地区具有如下的关系,式中：TOC为总有机质含量；骨架为岩石的颗粒密度。此外，计算TOC还有自然伽马指示法、元素测井指示法等。例如，国外目前正在利用ECS测井发展一种TOC解释方法，该方法通过解释地层的矿物成分与元素组合关系，建立有机质与测井参数之间的关系，从而达到评价烃源岩的目的。,三 页岩油气储层参数计算,二 确定热成熟度指数(MI)当页岩中TOC达到一定指标后，有机质的成熟度则成为页岩气源岩生烃潜力的重要预测指标，含气页岩的成熟度越高表明页岩生气量越大，页岩中可能赋存的气体也越多。Miller(2010)对比了页岩层不同
10、镜质体反射率RO的各种测井曲线响应特征，认为RO影响测井曲线的变化：当Ro在1.82.0范围内时，密度低值，密度和中子曲线重叠，地层电阻率高值达到(100.m);当Ro4.5时，密度高值，密度和中子曲线分开，地层电阻率非常小(小于1.m)。,三 页岩油气储层参数计算,Zhao Hank等(2007)研究了Fort Worth盆地Barnett页岩气层的热成熟度指数MI，给出了利用测井资料计算MI的公式：,三 页岩油气储层参数计算,页岩的孔隙度、含气饱和度（游离气、吸附气）等储集参数是评价其地质储量，特别是含气量和生产能力的重要指标。目前，页岩气地层储集参数的测井解释，主要还是利用传统的三孔隙度
11、测井与电阻率测井的组合法。考虑到TOC的影响，密度测井孔隙度计算公式可以修改为：,式中：测井为密度测井读数；骨架为岩石骨架的密度值；流体为岩石孔隙中流体的密度值；TOC为岩石中有机质的密度值；为岩石的孔隙度；VTOC为有机质的体积含量。,三 页岩油气储层参数计算,根据QFM模型，发展了由ECS（元素捕获测井）测得的元素含量换算有关解释参数的方法，如粘土的重量百分比可以由下式获得：,式中：W粘土为地层中粘土的重量百分比；W硅为ECS测井得到的Si元素的含量；W钙为Ca元素含量；W铁为Fe含量。同理，由ECS测井得到的页岩骨架密度为：,而骨架的中子测井参数为：,三 页岩油气储层参数计算,三 页岩油气储层参数计算,谢谢！,
