页岩气测井评价.docx

1、页岩气测井评价页岩气测井评价技术学号：131080284姓名：强南课程：非常规油气地质与勘探目录1 国内外发展研究现状 21.1 国外发展现状 21.2 国内发展现状 22 页岩气的基本特征 32.1 页岩气及其特征 32.1.1 页岩类型 32.1.2 页岩气基本概念 42.1.3 页岩气源岩特征 42.2 页岩气的形成条件 53 页岩气地质评价技术 53.1 页岩气的综合地质评价 63.1.1 页岩气的基础地质评价 63.1.2 页岩储层评价 74 页岩气测井评价 84.1 储层识别 84.2 矿物成分计算 104.2.1 元素俘获测井(ECS)法 104.2.2 自然伽马能谱测井法(NG

2、S) 114.3 储层物性评价 114.3.1 孔隙度的计算 114.3.2 渗透率 124.3.3 饱和度 124.4 地化参数 134.4.2 镜质体反射率 154.5 含气量计算 154.5.1 吸附气含量计算 154.5.2 游离气含量计算 164.6 岩石力学参数 174.6.1 估算横波时差 174.6.2 岩石弹性力学参数的计算 174.6.3 岩石强度参数的计算 184.6.4 地层应力 184.7 裂缝系统的评价 195 结论认识 19参考文献 201 国内外发展研究现状1.1 国外发展现状世界页岩气资源非常丰富，世界上的页岩气资源研究和勘探开发最早始于美国，目前美国和加拿大

3、是页岩气规模开发的两个主要国家。页岩气在非常规天然气中异军突起，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，并逐步向一场全方位的变革演进。由此引发的石油上游业的一场革命，必将重塑世界油气资源勘探开发新格局。加快页岩气资源勘探开发，已成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同选择。页岩气于1821年在美国阿帕拉契亚盆地发现，是国外最早认识的天然气，至今已有近200年的历史。同年在美国纽约州弗雷多尼亚市钻了第1口商业性页岩气井，1880年发现Ohio页岩气(Sandy气田)。1976年，美国能源部在美国东部启动页岩气项目，开始页岩气资源的勘探开发，相对应的勘探开发技术也随之发展。其中，水力压裂技术发展于20世

4、纪50、60年代，水平井技术于20世纪80年代在Ohio页岩进行了实验，而真正投入生产的第1口有效水平井是2003年对Barnett页岩的钻探，至2006年，该技术开始在全美国推广1。世界上的页岩气资源据预测，美国页岩气资源量超过28万亿立方米，目前美国和加拿大是页岩气规模开发的两个主要国家，2009年美国页岩气产量接近1000亿立方米，超过我国常规天然气的年产量。页岩气快速勘探开发使美国天然气储量增加了40%，预计2010年页岩气产量将占全美天然气产量的15%以上。目前，除美国和加拿大外，澳大利亚、德国、法国、瑞典、波兰等国家也开始了页岩气的研究和勘探开发。近年来，随着社会对清洁能源需求不断

5、扩大，天然气价格不断上涨，人们对页岩气的地质认识不断提高，水平井与压裂技术水平不断进步，页岩气勘探开发正由北美向全球扩展。页岩气在非常规天然气中异军突起，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，并逐步向一场全方位的变革演进。由此引发的石油上游业的一场革命，必将重塑世界油气资源勘探开发新格局。加快页岩气资源勘探开发，已成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同选择2。1.2 国内发展现状我国与美国在页岩气地质条件上具有许多相似之处，页岩气富集地质条件优越，具有与美国大致相同的页岩气资源前景和开发潜力。目前我国页岩气资源调查与勘探开发还处于探索起步阶段，至今尚未对其潜力进行全面估算，页岩气资源有利目标区有

6、待进一步落实，勘探开发还处于“空白”状态。页岩气资源已引起油气界广泛而密切的关注，据专家估算，我国页岩气可采资源量约为26万亿立方米，与美国大致相当。从现有资料看，页岩气除分布在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木和准噶尔等含油气盆地外，在我国广泛分布的海相页岩地层、海陆交互相页岩地层及陆相煤系地层也都有分布3。我国页岩地层在各地质历史时期均发育很好，我国海相沉积广泛，分布面积多达300万平方公里，海陆交互相沉积200多万平方公里，陆上海相沉积面积约280万平方公里。页岩在南方、北方、西北和青藏等广大地区均有分布，既有有机质含量高的古生界海相页岩、海陆交互相页岩，也有有机质丰富的中

7、、新生界陆相页岩，在油气、煤炭勘探中，甚至固体矿产勘探时已在油气盆地及盆地外的沉积地层中发现多处页岩气显示3。我国与美国在页岩气地质条件上具有许多相似之处，页岩气富集地质条件优越，具有与美国大致相同的页岩气资源前景和开发潜力。我国页岩气资源勘探开发前景很好，具有加快勘探开发的资源基础。经过多年的探索，我国页岩气资源战略调查和勘探开发已具备了一定基础，抓住机遇，迎接挑战，急起直追，适应向清洁能源经济模式的转化、促进经济社会又好又快发展的需要，更新理念、破解难题、创新模式，大力推进页岩气资源战略调查和勘探开发，已成为我国油气资源领域重要而迫切的战略任务。2 页岩气的基本特征2.1 页岩气及其特征页

8、岩是由颗粒0.0039的细粒碎屑、粘土、有机质等组成具页状或薄片状层理、容易碎裂的一类沉积岩（表1-1），美国一般将粒径0.0039的细粒沉积岩统称也页岩。表11 常用碎屑岩分类简表颗粒粒度/mm 220.06250.06250.0039 0.0039无纹层、无页理有纹层、有页理岩石类型 砾岩砂岩粉砂岩 泥岩页岩2.1.1 页岩类型（1）黑色页岩：含较多的有机质与细分散状的硫化铁，有机质含量达310%，外观与碳质页岩相似，其别在于黑色页岩不染手。（2）碳质页岩：含有大量已碳化的有机质，常见于煤系地层的顶底板。（3）油页岩：含一定数量干酪根（10%），黑棕色，浅黄褐色等，层理发育，燃烧有沥青味。

9、（4）硅质页岩：含有较多的玉髓、蛋白石等，SiO2含量在85%以上。（5）铁质页岩：含少量铁的氧化物、氢氧化物等。多呈红色或灰绿色。在红层和煤系地层中较常见。（6）钙质页岩：含CaCO3，但不超过25%，否则过渡泥灰岩类。（7）砂质页岩：还有混入一定砂质成分者，称为砂质页岩。图1-1 宜宾马溪组页岩（左）和Utica shale（右）2.1.2 页岩气基本概念页岩气产自极低孔渗、富有机质页岩储集系统中的天然气，或自生自储、以游离气和吸附气为主赋存、原位饱和富集于页岩储集系统的微纳米级孔-缝、矿物颗粒表面的天然气。其中吸附态存在的天然气占天然气赋存总量的20%以上到85%4。2.1.3 页岩气源

10、岩特征（1）页岩气源岩类型多样,岩性多为富含有机质的暗色-黑色泥页岩、高碳泥页岩及富含沥青质泥页岩等，总体上多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。（2）源岩组成一般为30%-50%的黏土矿物、15%-25%的粉砂质(石英颗粒)和2%-25%的有机质。（3）页岩气主要来源于生物作用或热成熟裂解作用。页岩气的主要特征（表1-2）5表1-2 页岩气主要特征主要特征1、源储一体，持续聚集，原位饱和富集2、没有明显圈闭界限，良好封盖条件3、储层致密，以微纳米级孔隙为主4、吸附气、游离气为主要赋存方式5、含气范围广，不受构造控制，分布面积与生气源岩面积相当6、资源规模大，有“甜点”核心区主要开发特征1、单井产

11、量低（不产水）2、生产周期长3、产出以非达西流为主4、采收率低（20%35%）5、一定要有先进的开发技术 核心区条件1、总有机碳含量2%（非参残余有机碳）2、石英等脆性矿物40%、粘土30%3、暗色富有机质页岩成熟度1.1%4、充气孔隙度2%，渗透率0.000110-3m25、有效富有机质页岩连续厚度为30-50m2.2 页岩气的形成条件按天然气成因将页岩气藏分为热成因型、生物成因型和混合成因型。对比形成条件，热成因气生成于较高的温度和压力下6-7。（1）热成因气 热成因型页岩气藏主要受页岩热成熟度控制，热成因型页岩气又可分为3类：高热成熟度型、低热成熟度型、混合岩性型。页岩中热成因气的形成一

12、般会经历以下三个过程）：干酪根分解成天然气和沥青；沥青分解成石油和天然气；石油分解成天然气和富碳的焦炭或焦浙青残留物。其中前两个过程是初次裂解，第三个过程为二次裂解。（2）生物成因气生物成因气是在埋藏阶段的早期成岩作用，或是在近代富含细菌的大气降水的侵入作用中形成的，是由于厌氧微生物的活动形成的；通常形成于浅于1000米的埋深下，但可以储存在现今埋深很大的储层中。生物成因甲烷也可以在浅于550米埋深下，在成岩后期岩层中循环形成。页岩生物成因作用受几个关键因素控制。主控因素为地层水盐度和裂缝。目前发现的生物成因页岩气藏可分为两类：早成型（气藏平面形态为径状），页岩沉积初期就开始生气；晚成型（气藏

13、的平面形态为环状），页岩沉积形成与开始生气间隔时间较长,主要是后期构造抬升埋藏变浅后开始生气。例如美国三个上泥盆统页岩气藏中，Antrim页岩气为生物成因气。（3）混合成因混合成因页岩气是指不同成因类型的天然气在页岩中的共同存在。由于盆地的地质演化历史复杂，不同阶段形成的不同类型的天然气都可能在泥页岩中形成滞留而最终产生混合成因页岩气。3 页岩气地质评价技术页岩气地质评价是在勘探过程中对页岩储层的关键地质参数、储层特征、资源储量评价，以确定页岩的可以开发特征。页岩气地质评价涉及页岩气地质学的所有内容，必须对控制页岩气赋存的地质因素和储层进行系统描述，并对页岩气的资源进行估量。3.1 页岩气的综

14、合地质评价页岩气等非常规油气勘探不同于常规油气勘探，非常规油气勘探的内容不仅包括发现全新油气藏，也包括以前漏掉的或不经济的天然气藏的再次发现，如致密砂岩气和煤层气很早就发现但由于技术和经济原因一直没有开发，在技术发展下，如今重新认识和开发。根据常规油气藏得成藏机理，常规油气藏地质评价离不开“生、储、盖、圈、运、保”六大成藏要素。页岩气属于自生自储式成藏，运移距离短，不需要圈闭条件，页岩既是烃源岩又是储层，还是页岩气藏盖层。所以对页岩气藏的地质综合评价比常规油气藏的地质评价简单，可以从基础地质条件和储层条件两个方面评价，但页岩气成藏机理具有特殊性，页岩地质评价的要素较多，大致包括地层和构造特征、

15、岩石和矿物成分、储层厚度和埋藏深度、储层空间类型、岩石力学参数、有机地球化学参数、页岩吸附特征和聚气机理、流体饱和度和流体性质、流体压力和储层温度等8。3.1.1 页岩气的基础地质评价 页岩气的基础地质评价主要是了解页岩储层形成的地质背景以及储层的基本特征，主要包括以下内容1）沉积不同的沉积环境下所形成的页岩有机质丰度、热演化程度、干酪跟类型等有所不同，这决定了页岩储层的生烃能力的不同，所以页岩也演得沉积环境研究是页岩基础地质评价中最重要的。主要包括以下内容：（1）沉积环境：根据区域地质背景、岩心特征确定页岩沉积环境，并对研究区发育的页岩的岩性、年代进行描述，识别各套页岩层的顶底界面，确定页岩厚度，建立精细的页岩层对比格架。（2）沉积特征：通过岩心观察、剖面测量地层对比等手段进行分析页岩储层沉积特征，识别沉积微相，查明与沉积作用有关的页岩气形成和保存条件。（3）沉积展布：根据区域沉积背景环境研究、野外露头观测以及地层剖面实测，并结构连井剖面，建立页岩空间展布形态。2）构造页岩气构造作用对页岩气的形成和