介电频散测井在油页岩储层评价中的应用

多 州 Ｐｅａｃ盆 地 的岩 石测 井 实例 研究 。在 １０ ｉ ｎｅ ｅ ６ 亩 的研究 、 开发 和展示 权 由土地 管理 局 管理 局 授权 给 Ａ Ｏ公 司的地 方测 了许 多 井 。在 整个 Ｇ ｅｎＲ ｒ ＭＳ ｒｅ ｉ
地层 对 １ 号井 进行 了取 芯 ， 密度 、 用 中子 、 电阻 率 、 磁
高 价 值 产 品 。 许 多 综 合 报 告 （ 国 能 源 部 ，０ ４ 美 ２０；
Ｒ Ｎ Ａ Ｄ公 司 ，０ ５ 国会 研究 服 务 ，０ ６ 中可 发现 油 ２０ ， ２０ ） 页 岩技 术和相 关 问题 的综 述 。
的工 程 设计 依 赖 于要 加 热 开 采 地层 至 高 温 裂 解 温 度 的所 需 能量 的估 计 。 当输人 地 层矿 物学 、 丰富 烃 和水 含量 的定量 容积数 据时 ， 需要这 些估计 值 。 为 了研 究 现代 测 井 资 料 是 如 何 用 于 油 页 岩 地
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彼此完全隔离 ， 并垂直 固定 。还有 １ 电偶极子 ， 对 可 在传播模式 中给出极浅的探测深度 ， 或者在反射模 式 中直 接测量 极板 前面 的泥饼 或其 它物 质 。
２ １ 年第 ６ ０１ 期
国 外 测 井 技 术
Ｗ ＯＲＬ Ｗ Ｅ ｔ Ｄ ＬＬ Ｊ ０ＧＧＩ Ｇ ＴＥ Ｎ ＣＨＮＯＬ ＧＹ ０
Ｄｅ ． ｃ２０１ １
总第 １ ６ ８ 期
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新技 术介 绍 ・
介 电频散测井在油 页岩储层 评价 中的应 用
图 ２ 新 一 代 介 电 测 井 仪 示 惹 图 和极 板 平 面 图 （ ｓｅ ．０ ９ Ｍｏ ｓ 等 ２ ０ ）
对 称 式 设 计 可 以补 偿 整 个 井 眼 和 极 板 倾 斜 。
可 确定含水饱和度 ， 因此 ， 避免了用阿尔奇公式和 电阻 通 过 阵 列数 据 的处 理 ， 明显 区分 侵 入带 的影 响与 泥饼 的影 响 。Ｅｌ 和 Ｓｎ ｅ，０ ７。 （ ｌｓ ｉｇ ｒ２ ０ ） ｉ 率测量结果确定胶结指数和饱和度指数 的难题。 电磁波传播由三个参数来定义 ， 磁导率 、 即： 电 ２ 骨 架 介 电常数 的 实验 室测 量 导率 盯 和介电常数 ￡ ， 在传播常 式中的关系： 岩 石孑 隙度 、 均匀 性 以及 岩 石 物性 数据 的有 Ｌ 不 』 ｃ ＝ ÷ｆ （） １
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图 １Ｇｒｅ ｉ ｒ 页岩储层的地层命名。 ｅ ｎＲｖ 油 ｅ 美国地质调查局说明书。０ ９ ３ １ ２０ — ０ ２
１ 介 电测 井
２ 世 纪 ７ 年代 石 油 与 天 然 气行 业 推 出 了介 电 ０ Ｏ 测井 （ ａ ｅｔ ，９ ７ 。早期装置的主要应用是测 Ｃ ｌ ｒ １７ ） ｖ 等 量侵入 带 与水 矿化度 无关 的含水 孔 隙度 。
邻 井的岩 心测 量结果做 比较 。
０ 前 言
油 页岩 是 石 油烃 源岩 ， 直 保持 在 较低 的温 度 一
油 页岩相 对较 浅 （ 罗 拉多州 的小于 ２ ０ 英 尺 ）连 科 ５０ 、
续， 属于源 岩资源 ， 以 ， 般 容易被 发现 。 所 一 尽管 作 为能 源 ， 页岩 在小 至 中等规模 范 围 已 油 被 开 采 几百 年 了 ， 是 过 去 五 年 ， 但 常规 原 油 价格 的 上 涨 和 消耗 大 国想 要 使其 能 源 多元 化 激 发 了他们 重 新燃 起 了对 资 源需求 的欲望 ， 与多 家经 营 机构 开
益 ， 由于硬件可靠性、 但 对井眼粗糙度敏感性和岩石
结构影响等问题 ， 经过多年以后 ， 这项技术渐渐消失 市场。最近推出的新一代介电测井仪克服 了这些困 难 （ ｉ ｍ等 ，０ ８ 。新仪器在硬件方面得到 了明 Ｈｚ ｅ ２ｏ ） 显改 善 ， 能够 在 ２ ＭＨ ～１ Ｈ 多频 范 围 内测 量地 层 ０ ｚ Ｇ ｚ 的介 电常数和电导率 。与综合频散模型相结合 ， 多 频介 电测量结果的分析可以提供有关 地层水含量 、 水矿化度和基于阿尔奇胶结指数的岩石结构方面的 信 息 （ ｅ ｚｅ 等 ，０ ６ 。 Ｓｌ ｎ ｖ ２ ０ ） ｅ 新 仪 器有 一 个 短 的铰 接极 板 ， 至 在 粗糙 井 眼 甚 中能使极板与井壁接触 良好 ， 使环境影响最小（ 见图 ２ 。２ 发射 器 和 ８ 接收 器 固定 在 极 板 上 。每 个 ） 个 个 传感器 由２ 个位置相 同的磁偶极子组成 ， 磁偶极 子
作 者简 介： 赵平（９６ ）－ ， １６ 一 ，－ 副译 审， ｋ 现在 大庆测井公 司从事海外市场的经济技 术评价工作
。
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国 外 测 井 技 术
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共 振和能谱仪 进行 了测井 。旁边 的 ２ ＃井钻井约 ２０ ， 电阻率 、 ３米 用 核孔隙度 、 放射性能谱 和新 的介 电频散测井仪进行 了测井 。Ｇｅｎ ｉ ｒ ｒ ｖ 地层 的地层 ｅＲ ｅ 命名 如 图 １ 所示 。
展 试 验项 目（ 页岩研 讨 会 ，０ ０ 。现场 加热 处 理 油 ２ １）
中 ， 它 的埋 藏 历 史 中 ， 来 没有 进 入 成 油 窗 。 通 在 从
过 开 采 并 在 蒸 馏 器 中 高 温加 热 或 者 通 过 现 场 加 热 的办 法 可 从 油 页 岩 中获 得石 油 。产 品构 成 取 决 于 加 工方 式 ： 现场 方法 可 以产 出类似 于煤 油和 湿气 的
（ａｄｕ Ｌｆ ｉ ，９４ ，Ｌ 公 式适 用于干 燥 岩石 Ｌ ｎａ 和 ｉｈｔ １８ ）Ｌ Ｌ ｓ ｚ 和粉 末 。Ｌ ｏｅｇ混 合法 由下式 给出 ： ｏｙｎａ
（ｒｐ ａ ） Ｋ ｕｋ 等 如图３ 所示。这种谐振腔可用于测量 固 体 圆柱形样 品以及粉末 样品和液体样 品。固体介 质要求把样品切成圆柱状 ， 样品的高度和直径接近 １ 英寸。为了准确测量复杂的介 电常数 ， ． ５ 样品直径 必须准确测量 。确定固体圆柱状样 品的介 电常数 复介 电常数要求测量空的谐振 腔和装有样 品的谐
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（ ３ ）
式中， 中是岩石或粉末孑 隙度、 血 Ｌ ８ 为空气的介 电常数。 ８ ～为岩石骨架的介电常数。 除 了 Ｃ Ｉ我 们也 使 用具 有低 反差 假设 的 Ｒ， Ｌｏｅｇ— ａｄｕＬｆ ｉ（ Ｌ ｏｙｎａＬ ｎａ— ｉｈｚ Ｌ ）公 式 进 行 推 导 ｓ ｔＬ
监 测方 法。
用新一代 介 电频散 测 井仪 测量 Ｇｒｅ ｖｒ ｅｎＲ ｅ地层 ， ｉ 该仪 器可提供 多种频 率 下的地层 介 电常数和 电导 率 。准确 解释介 电测 量结 果 需要 输入 岩 石 骨 架介 电常数 。本 文给 出了干燥 岩石 和粉 末 的介 电常数 实验 室测 量方 法 ， 方法 可用 于对 Ｇ ｅｎＲ ｖｒ 该 ｒｅ ｅ地层 岩样 的分析 （ ｉ 根据 原 文这样翻 译 ， 好像 但 不 符合 逻 辑 ） 对 同一组 样 品 ， 。 我们 也得 到 了其矿 物和 化 学特 性 以及模 拟核 测 井响应 。 对岩 石 骨 架介 电常数 和 测 井参 数之 间的相 关性进 行 了分析 对 比。 然后 ， 用介 电测 井和 其 它测 井对地 层 水含 量 、 层矿 化度 和 油母 含 量给 出解释 ， 且 与一 口 利 地 并
Ｎｋｔ ． ｅｅ ｎ ｖ ｉｉａＶ Ｓ ｌｚ ｅ 等著 赵平 周利 军 译 丁柱 校 ： 所周知 ， 众 油页岩 资源丰 富 ， 粗略 估计 有 ５７４ 桶 。如 果成 功开 采 ， －￣￣ 这种 极具 潜力 的可 开采 资源可成 为 长期的 可供 油源 。 确 定 油母 含 量 是 油 页岩 开采 评 价 和 经 济 地 描 绘 可 开 采层 段 的 主要 任 务 之 一 。 由 于 Ｇ ｅｎ ｒｅ Ｒ ｖｒ 层含 有 淡水 ， 以根据 电阻率测 井 曲线确定 油母含 量 变得 复 杂 了。介 电频散 测 井提 供 了以 ｊ ｅ地 所 地 层 水和 其 它地 层成 分 （ 产和 油母 ） 矿 的介 电常数 的差异 为基 础 的 另外 一种 法 。介 电测 井可 以提 供含 水孔 隙度 和地层 水矿 化度 ， 综合 其 它测 井方法 ， 能够评价 地层 油母 含 量。 Ｇ ｅｎ ｉ ｒ ｒ ｖ 浅层沉积含有淡水， ｅＲ ｅ 可能与含 淡水的近地表相连 ， 这些淡水可作为饮 用水。要 求 经 营者保 护 淡水 水层 以免 受较 深地 层采 油 气或 盐水 的 污染。 为 了保 护 淡水 资源 ， 必要 识 别 井眼 有 穿过的淡水地层 ， 然后监测矿化度和油气含量 。介 电测井可完成这些任务 ， 它是快速可靠的环境
层 评 价 的 ， 国油 页岩 公 司 （ ＭＳ 启 动 了科 罗 拉 美 Ａ Ｏ）
油页岩不均地分布在世界各地 ， 罗拉多州 、 科
犹他 和 怀 俄 明共 同边 界 附 近 的 Ｇ ｅ ｎＲ ｖｒ 层 的 ｒｅ ｉ 地 ｅ 资 源 占有 优 势 。美 国地 质 调查 所 估 计 仅 科 罗 拉 多 州 的 Ｐｅａ ｃ 盆地 石 油 当量就 有 １ 万亿 桶 （ 国地 ｉｅｎ ｅ ． ５ 美 质 调查 所 ，０ ９ａ 。约旦 、 洛 哥 、 ２ ０ ） 摩 巴西 和 中国等 其 它 国家 （ 国地质 所 。２ ０ ｂ 也 有重 大 储 量 。 因为 美 ０９ ）
已开发 出一种综合高精度 的介 电谐振腔测量 结果 和 岩 样 准备 程序 的谐 振 腔 实验 方 法 ， 该方 法 易 于应 用 于 各种 样 品 （ 包括 粉末 状 样 品 和含 有膨 胀 黏
土 的岩石 ） 。
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（ ２ ）
式 中 ， 是 介 电常数 ８ｎ 杂 物相 ｎ的体 积 函 夹
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