页岩气测井

图6 水层井中的FMI测井实例
4．结论和建议
无论是在选区阶段还是在后续工作阶段，在各个不同环 节，测井技术和测井解释作为高效、快速的地球物理探 测和分析手段，可以为地质家和开发工程师提供丰富的 评价指标。但是由于页岩气在岩性、尤其是成藏机制上 的独特性，常规油气勘探采用的测井评价方法难以完全 适应，要针对页岩气地层特点，开发新的解释技术。 在新的钻孔中，尽量多采用ECS测井、成像测井等特殊 测井技术，对于页岩气的勘探和开发都是极为重要的。 在普查和选区阶段，由于钻井数量的限制，测井资料的 研究和应用还非常稀少。但是作为一项在各阶段都能起 到重要辅助作用的技术，建议加强和支持这方面的研究 ，以便将来能及时地为勘探和开发服务。
ρ matrix − ρ log
ρ matrixTOC − TOC + 1
φ=
ρTOC ρ matrix − ρ fluid
近些年已经有学者根据QFM模型，发展了由ECS测得 的元素含量换算有关骨架参数的方法（Michael，2002 ）： 粘土的重量百分比可以由下式获得：
①ΔlgR 法： 电阻率测井、孔隙度测井
∆ lg R = lg
R R基线
+ K ⋅ (∆t − ∆t 基线 )
TOC = ∆lgR） ⋅10 2.297−0.1688⋅R0 （
②体积密度法 岩心分析的TOC值与颗粒密度回归
TOC = −0.1477 ρ ma + 0.4458
（2）热成熟度指标的测井解释 ）
图4 烃源岩测得的感应测井R分量和X分量显示高介电常数
2．含气页岩储集参数的测井解释
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。 （1）确定含气页岩的孔隙度 ）
ρ log = ρ matrix (1 − φ − VTOC ) + ρ fluid φ + ρTOCVTOC
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页岩气测井地层评价的方法和进展
莫修文 吉 林 大 学 2010. 4. 17

汇 报 提 纲
引言 页岩生烃潜力评价中的测井解释 含气页岩储集参数的测井解释 页岩气开发中的测井解释技术 结论与建议
引 言
页岩：颗粒度极其细小，其基质孔隙极不发育 页岩：颗粒度极其细小，其基质孔隙极不发育, 渗透率极低。 渗透率极低。 页岩气： 页岩气：是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩 以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气。 中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气。 以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气 页岩气评价的主要内容：生烃能力、储集能力、 页岩气评价的主要内容：生烃能力、储集能力、 生产能力。 生产能力。 测井的作用：与各阶段的要求相适应， 测井的作用：与各阶段的要求相适应，为地质提 供地层的信息。重点在详查阶段。 供地层的信息。重点在详查阶段。
基本原理： 基本原理： 通常情况下，干酪根的形成多是在一个放射性元素铀 含量比较高的还原环境，因而它使自然伽马曲线出现高 值。 干酪根的密度较低，通常介于0.95 - 1.05克／厘米3之 间，会降低地层的体积密度。 有机质含量高时，电阻率测井通常呈现较高值。 此外，通过ECS测井测得的主要元素的丰度，也可以 定量确定干酪根的含量。
W
Clay
= 1 . 9191
− 2 . 139 W
Si
− 2 . 497 W
Ca
− 1 . 99 W
Fe
同理，由ECS测井得到的页岩骨架密度为： ECS
ρ ma = 2.620 + 0.0490WSi − 0.2274WCa + 1.993WFe + 1.193Ws
而骨架的中子测井参数为：
N ma = 0.408 − 0.889WSi − 1.014WCa − 0.257WFe + 0.675Ws
②热成熟度指数MI 曾经有学者提出，可以定义一个热成熟度指数 MI，用测井方法采用如下公式计算：
N MI = ∑ φ n 9i (1 − S w75i )1 / 2 i =1
S w75i Rw 1 / 2 =( ) φ n 9i Ri
N
φ n 9i = φ d − 0.9
在一些特殊的页岩层能观测到介电常数对感应测 井有很大影响。例如，在美国俄克拉荷马和得克萨 斯某些页岩层中，测得的感应测井原始数据中出现 很大的负X分量信号，而在邻近的砂岩和页岩则没有 这种情况。显然，这种大的X分量信号和这些特殊的 页岩有关。如果介电常数是造成这种现象的原因， 信号大小应与频率有关。通过对原始数据进行系统 的检查，也证实了这种相关性。Anderson等对已知 Anderson 是烃源岩的Woodford页岩层的感应测井数据进行反 演，得到的介电常数在10000到30000之间。对不含 碳氢化合物页岩的感应测井曲线反演，得到的介电 常数极其微小。因此，岩层的高介电常数异常，有 可能被用来作为识别烃源岩的一种标志。
（2）估算含气饱和度 ）
岩气的勘探实践表明，含气量越高，测得的地层电阻率 也就越大，这与常规油气藏的规律是一致的。因此，很多 人依旧采用常用的阿尔奇公式来估算含气饱和度。 斯仑贝谢对这个问题是分两步进行的： 首先，根据地区的等温吸附曲线，和测井得到地层温度 、压力，计算地层的吸附气含量。这个过程比较繁琐，因 为等温吸附曲线是在特定的温度和压力下得到的。要得到 地层条件下的吸附气含量，要经过一系列的校正（Rick Lewis，2004）。 然后，在精确得到粘土矿物含量及其类型和地层孔隙度 的基础上，利用双水模型，采用ELANplus优化解释程序， 得到游离气饱和度。图5就是这样得到一个页岩气层的处理 实例。
图5 由ELANPLUS处理得到的总含气量和游离气、吸附气含气量
3．页岩气开发中的测井解释技术
页岩的孔隙度、基岩渗透率都非常低，因此， 页岩的孔隙度、基岩渗透率都非常低，因此，在页岩气 的开发阶段，必然要考虑如何提高系统的渗透率 如何提高系统的渗透率。 的开发阶段，必然要考虑如何提高系统的渗透率。最主要 方式就是压裂改造 在此阶段，除了上述的评价内容， 就是压裂改造。 的方式就是压裂改造。在此阶段，除了上述的评价内容， 测井还可以解决以下问题： 测井还可以解决以下问题： 用微电阻率扫描成像测井识别和评价裂缝：它采用高分 辨的阵列电极测量井壁范围内的二维电阻率图像，对天然 缝、诱导缝以及微裂隙等，都有着良好的分辨能力。图6 是一口水平井成像测井的实例。 岩石力学参数评价：为了取得良好的压裂效果，有必要 利用测井对地层的岩石力学参数进行预先评价。这将为合 理的压裂方案和施工提供重要参考。
1.页岩生烃潜力评价中的测井解释 1.页岩生烃潜力评价中的测井解释
影响页岩生烃能力 与生烃类型的因素： 有机物总量及类型、 促进化学分解的微量 元素、有机质的热成 熟度。 干酪根的类型及其 划分：四种类型、含 氢量。 测井解释能做什么： 有机质总量、热成熟 度指标
（1） 测井资料计算 ） 测井资料计算TOC
热成熟度的指标：镜质体反射率R0、孢子颜色热变指数 （TAI）、热解温度Tmax、牙形石色变指数（CAI）等。 事实上，上述指标通常与镜质体反射率Ro的值有一定的 相关性。 ①镜质体反射率R0的指示
中子-密度法， 中子 密度法， 密度法 可以指示镜质 体反射率
美国巴肯页岩（Bakken shale) 电阻率与有机质成熟度的关系