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1、页岩气储层测井评价页岩气储层测井评价姓名：张慧君姓名：张慧君班级：地研班级：地研12-3学号：学号：S12010176页岩气储层测井评价页岩气储层测井评价主要内容主要内容一、页岩气概念一、页岩气概念二、页岩气储层特征二、页岩气储层特征三、页岩骨架组分分析三、页岩骨架组分分析四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价一、页岩气概念一、页岩气概念页岩气是指有机质富集的泥页岩页岩气是指有机质富集的泥页岩(烃源岩烃源岩)或附近的其它或附近的其它岩性内以吸附和游离状态为主要存在方式的多成因天然岩性内以吸附和游离状态为主要存在方式的多成因天然气聚集。气聚集。我国页岩分布盆地有我国页岩分布盆地有我国页岩分
2、布盆地有我国页岩分布盆地有四川盆地四川盆地四川盆地四川盆地、鄂尔多斯盆地鄂尔多斯盆地鄂尔多斯盆地鄂尔多斯盆地、渤海湾盆渤海湾盆渤海湾盆渤海湾盆地地地地、松辽盆地松辽盆地松辽盆地松辽盆地、塔里木盆地塔里木盆地塔里木盆地塔里木盆地、以及、以及、以及、以及准噶尔盆地准噶尔盆地准噶尔盆地准噶尔盆地等，估计资等，估计资等，估计资等，估计资源量源量源量源量10-3010-30万亿方，万亿方，万亿方，万亿方，页岩气资源丰富页岩气资源丰富页岩气资源丰富页岩气资源丰富。一、页岩气概念一、页岩气概念页岩气特征：页岩气特征：1 1、页岩中的天然气、页岩中的天然气、页岩中的天然气、页岩中的天然气成因具有多样性成因具有
3、多样性成因具有多样性成因具有多样性生物成因气生物成因气热成因气热成因气混合成因气混合成因气2 2、页岩中天然气、页岩中天然气、页岩中天然气、页岩中天然气赋存相态具有多样性赋存相态具有多样性赋存相态具有多样性赋存相态具有多样性游离态游离态(大量存在于页岩孔隙和裂缝中大量存在于页岩孔隙和裂缝中)吸附态吸附态(2085%，大量存在于粘土矿物颗粒、有机质颗粒、，大量存在于粘土矿物颗粒、有机质颗粒、干酪根颗粒及孔隙表面上干酪根颗粒及孔隙表面上)溶解态溶解态(少量存在于干酪根、沥青质、残留水以及液态原油中少量存在于干酪根、沥青质、残留水以及液态原油中)一、页岩气概念一、页岩气概念3 3、页岩内聚集的天然气
4、仅发生了、页岩内聚集的天然气仅发生了、页岩内聚集的天然气仅发生了、页岩内聚集的天然气仅发生了初次运移初次运移初次运移初次运移( (页岩内页岩内页岩内页岩内) )及及及及非常有限的二次运移非常有限的二次运移非常有限的二次运移非常有限的二次运移( (砂质岩类夹层内砂质岩类夹层内砂质岩类夹层内砂质岩类夹层内) )。页岩既。页岩既。页岩既。页岩既是烃源岩又是储层是烃源岩又是储层是烃源岩又是储层是烃源岩又是储层, ,具有典型的过渡性成藏机理及具有典型的过渡性成藏机理及具有典型的过渡性成藏机理及具有典型的过渡性成藏机理及“ “自生自生自生自生、自储自储自储自储、自封闭自封闭自封闭自封闭” ”成藏模式。成藏
5、模式。成藏模式。成藏模式。4 4、页岩气、页岩气、页岩气、页岩气与其他类型与其他类型与其他类型与其他类型气藏分布关系具有多样气藏分布关系具有多样气藏分布关系具有多样气藏分布关系具有多样性性性性, ,页岩所生成的天然页岩所生成的天然页岩所生成的天然页岩所生成的天然气不仅能够形成页岩气气不仅能够形成页岩气气不仅能够形成页岩气气不仅能够形成页岩气, ,而且还是其他类型天然而且还是其他类型天然而且还是其他类型天然而且还是其他类型天然气聚集的气源岩。气聚集的气源岩。气聚集的气源岩。气聚集的气源岩。一、页岩气概念一、页岩气概念5 5、页岩气分布具有、页岩气分布具有、页岩气分布具有、页岩气分布具有地质影响因
6、素多样性特点地质影响因素多样性特点地质影响因素多样性特点地质影响因素多样性特点 其分布的变化特点受生气作用、吸附特点及赋存条件等其分布的变化特点受生气作用、吸附特点及赋存条件等多因素影响多因素影响,如构造背景与沉积条件、泥页岩厚度与体积、有如构造背景与沉积条件、泥页岩厚度与体积、有机质类型与丰度、热历史与有机质成熟度、孔隙度与渗透率、机质类型与丰度、热历史与有机质成熟度、孔隙度与渗透率、断裂与裂缝以及构造运动与埋藏深度等断裂与裂缝以及构造运动与埋藏深度等,均是影响页岩气分布均是影响页岩气分布并决定其是否具有工业勘探开发价值的重要因素。影响因素并决定其是否具有工业勘探开发价值的重要因素。影响因素
7、多样性导致页岩气勘探具有多样性导致页岩气勘探具有隐蔽性隐蔽性特点。特点。二、页岩气储层特征二、页岩气储层特征页岩气储层复杂，通常具有三类储层：页岩气储层复杂，通常具有三类储层：页岩气储层复杂，通常具有三类储层：页岩气储层复杂，通常具有三类储层：1 1、富含方解石的钙质页岩气储层、富含方解石的钙质页岩气储层、富含方解石的钙质页岩气储层、富含方解石的钙质页岩气储层2 2、富含石英的硅质页岩气储层、富含石英的硅质页岩气储层、富含石英的硅质页岩气储层、富含石英的硅质页岩气储层3 3、富含粘土矿物的的粘土质页岩气储层、富含粘土矿物的的粘土质页岩气储层、富含粘土矿物的的粘土质页岩气储层、富含粘土矿物的的粘
8、土质页岩气储层二、页岩气储层特征二、页岩气储层特征有机质类型及含量有机质类型及含量有机质类型及含量有机质类型及含量在页岩气藏中在页岩气藏中, 地层有机碳含量相对较高地层有机碳含量相对较高,一般大于一般大于 2%, 可以可以达到普通源岩有机碳含量的达到普通源岩有机碳含量的 10 20 倍。倍。页岩总有机碳含量与含气量的关系（页岩总有机碳含量与含气量的关系（Barnet shale）页岩气储层中页岩气储层中含气量与总有机含气量与总有机碳（碳（TOC）含量）含量呈正相关关系呈正相关关系二、页岩气储层特征二、页岩气储层特征有机质成熟度有机质成熟度有机质成熟度有机质成熟度镜质体反射率一般在镜质体反射率一
9、般在0.4%以上，天然气产量随烃源岩热成熟以上，天然气产量随烃源岩热成熟度、脆性的增加而增加度、脆性的增加而增加二、页岩气储层特征二、页岩气储层特征孔隙度和渗透率孔隙度和渗透率孔隙度和渗透率孔隙度和渗透率页岩中可能含有大量的孔隙并且在这些孔隙中含有大量的油和页岩中可能含有大量的孔隙并且在这些孔隙中含有大量的油和游离态的天然气，游离态的天然气，孔隙度大小直接控制着游离态天然气的含量。孔隙度大小直接控制着游离态天然气的含量。渗透率是判断页岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数。渗透率是判断页岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数。地层压力地层压力地层压力地层压力地层温度地层温度地层温度地层温度三、页岩
10、骨架组分分析三、页岩骨架组分分析通过页岩骨架组分分析页岩测井特征通过页岩骨架组分分析页岩测井特征通过页岩骨架组分分析页岩测井特征通过页岩骨架组分分析页岩测井特征地层骨架：钙、硅、黄铁矿等；地层骨架：钙、硅、黄铁矿等；粘土：伊利石、蒙脱石、高岭石、绿泥石粘土：伊利石、蒙脱石、高岭石、绿泥石水：粘土束缚水、毛管束缚水、自由水水：粘土束缚水、毛管束缚水、自由水有机质：油、有机质：油、气气、干酪根干酪根、沥青、不可动的碳、沥青、不可动的碳三、页岩气骨架组分分析三、页岩气骨架组分分析干酪根特点及测井响应：干酪根特点及测井响应：干酪根特点及测井响应：干酪根特点及测井响应：1、具有强的甲烷吸附能力、具有强的
11、甲烷吸附能力2、通常在页岩气中干酪根与有机碳含量成正比关系；、通常在页岩气中干酪根与有机碳含量成正比关系；3、低密度（、低密度（1.1-1.4g/cm3);4、极高的自然伽马（、极高的自然伽马（500-4000API);5、低光电吸收截面指数（、低光电吸收截面指数（0.24-0.28); 6、大的中子孔隙度、大的中子孔隙度(30-60)。析出通过骨架流动通过裂缝流动页岩气地层气体特点页岩气地层气体特点页岩气地层气体特点页岩气地层气体特点：1、游离气、游离气存储于孔隙中；存储于孔隙中；2、吸附气、吸附气吸附于干酪根或微孔隙表面。吸附于干酪根或微孔隙表面。四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评
12、价页岩气层识别页岩气层识别页岩气层评价页岩气层评价划分页岩气层划分页岩气层确定页岩气层埋深厚度确定页岩气层埋深厚度页岩气测井评价页岩气测井评价TOC评价评价成熟度分析成熟度分析吸附气量计算吸附气量计算储集岩岩性分析储集岩岩性分析储集岩裂缝评价储集岩裂缝评价储集层物性分析储集层物性分析储集岩岩石力学性质分析储集岩岩石力学性质分析分析流程：分析流程：分析流程：分析流程：四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价页岩气储层定量评价页岩气储层定量评价页岩气储层定量评价页岩气储层定量评价测井响应方程测井响应方程最优化方法求解最优化方法求解核磁孔隙度、可动流体体积、渗透率核磁孔隙度、可动流体体积、渗透率
13、页岩骨架矿物含量、粘土含量、有效孔页岩骨架矿物含量、粘土含量、有效孔隙度、含水饱和度、基质渗透率、干酪隙度、含水饱和度、基质渗透率、干酪根含量。根含量。含水饱和度、含水饱和度、有效孔隙度有效孔隙度自由气自由气TOCLangmuir等温线等温线吸附气吸附气常规测井资料常规测井资料RT/RXO、DEN、CN、AC、GR岩性识别、富含干酪根页岩层识别岩性识别、富含干酪根页岩层识别自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井U、TH、K、KTH粘土类型判别、粘土含量计算粘土类型判别、粘土含量计算四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价1 1、页岩气储层识别、页岩气储层识别、页岩气储层识别、页岩气储层识别三高两
14、低三高两低四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价高高高高GRGR，低，低，低，低DENDENGRGR、电阻率高；密度、电阻率高；密度、电阻率高；密度、电阻率高；密度、PePe低值低值低值低值四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价2 2、TOCTOC评价评价评价评价n把刻度合适的声波时差曲线叠加在电阻率曲线上把刻度合适的声波时差曲线叠加在电阻率曲线上饱含水但缺乏有机质的岩石中饱含水但缺乏有机质的岩石中, 曲线重叠曲线重叠 在富含有机质源岩中在富含有机质源岩中, 存在幅度差，即存在幅度差，即logR，依，依logR计算计算TOClogR法法R基线为非源岩的电阻率基线基线为非源岩的电阻率
15、基线t基线为非源岩的声波测井基线基线为非源岩的声波测井基线四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价3 3、成熟度分析、成熟度分析、成熟度分析、成熟度分析当页岩中当页岩中当页岩中当页岩中TOCTOC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，页岩中可能赋存重要预测指标，含气页岩的成熟度越高表明页
16、岩生气量越大，页岩中可能赋存重要预测指标，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。的气体也越多。的气体也越多。的气体也越多。 Miller(2010)Miller(2010)对比了页岩层不同镜质体反射率对比了页岩层不同镜质体反射率对比了页岩层不同镜质体反射率对比了页岩层不同镜质体反射率R ROO的各种测井曲的各种测井曲的各种测井曲的各种测井曲线响应特征，认为线响应特征，认为线响应特征，认为线响应特征，认为R ROO影响测井曲线的变化：当影响测井曲线的变化：当影响测井曲线的变化：当影响测井曲线的变化：当RoRo在在在在1.82.01.82.0范围内时，密度低范围内时，
17、密度低范围内时，密度低范围内时，密度低值，密度和中子曲线重叠，地层电阻率高值达到值，密度和中子曲线重叠，地层电阻率高值达到值，密度和中子曲线重叠，地层电阻率高值达到值，密度和中子曲线重叠，地层电阻率高值达到(100.m);(100.m);当当当当Ro4.5Ro4.5时，密时，密时，密时，密度高值，密度和中子曲线分开，地层电阻率非常小度高值，密度和中子曲线分开，地层电阻率非常小度高值，密度和中子曲线分开，地层电阻率非常小度高值，密度和中子曲线分开，地层电阻率非常小( (小于小于小于小于1.m)1.m)。(a) RO在在1.82.0之间之间(b) RO4.5四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井
18、评价3 3、吸附气量计算、吸附气量计算、吸附气量计算、吸附气量计算密度与兰格缪尔压力关系密度与兰格缪尔压力关系 兰格缪尔体积与密度关系兰格缪尔体积与密度关系 gc= Vlt P/(P+ Plt)gc吸附气气体体积，吸附气气体体积，ft3/t； P地层压力，地层压力，psi； Vlt储层温度下的兰格缪尔体积，储层温度下的兰格缪尔体积，ft3/t； Plt储层温度下的兰格缪尔压力，储层温度下的兰格缪尔压力，psi。四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价4 4、储集岩岩性分析、储集岩岩性分析、储集岩岩性分析、储集岩岩性分析元素俘获能谱测井元素俘获能谱测井（ECS） 元素俘获测井可以定量提供地层
19、元素俘获测井可以定量提供地层元素俘获测井可以定量提供地层元素俘获测井可以定量提供地层中的中的中的中的Si Si、CaCa、FeFe、S S、K K、Ti Ti、GdGd、AlAl、MgMg等化学元素的含量。通过氧化物等化学元素的含量。通过氧化物等化学元素的含量。通过氧化物等化学元素的含量。通过氧化物闭合模型、聚类因子分析和能谱岩性闭合模型、聚类因子分析和能谱岩性闭合模型、聚类因子分析和能谱岩性闭合模型、聚类因子分析和能谱岩性解释定量得到矿物的含量和类型（石解释定量得到矿物的含量和类型（石解释定量得到矿物的含量和类型（石解释定量得到矿物的含量和类型（石英、石灰石、白云石、长石、伊利石、英、石灰石
20、、白云石、长石、伊利石、英、石灰石、白云石、长石、伊利石、英、石灰石、白云石、长石、伊利石、蒙脱石、高岭石和绿泥石）蒙脱石、高岭石和绿泥石）蒙脱石、高岭石和绿泥石）蒙脱石、高岭石和绿泥石） ，是目，是目，是目，是目前唯一能从岩石化学成分角度解决岩前唯一能从岩石化学成分角度解决岩前唯一能从岩石化学成分角度解决岩前唯一能从岩石化学成分角度解决岩性识别问题的有效手段。性识别问题的有效手段。性识别问题的有效手段。性识别问题的有效手段。 组分分析组分分析四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价4 4、储集岩裂缝评价、储集岩裂缝评价、储集岩裂缝评价、储集岩裂缝评价评价裂缝通常用油基泥浆电阻率评价裂缝通
21、常用油基泥浆电阻率 成像测井成像测井(OBMI)和超声成像测井和超声成像测井(UBI)以及微电阻率扫描成像测井（以及微电阻率扫描成像测井（FMI）成像测井在水平井中识别成像测井在水平井中识别页岩气储层层理和裂缝页岩气储层层理和裂缝四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价5 5、储集层物性分析、储集层物性分析、储集层物性分析、储集层物性分析孔隙度孔隙度考虑考虑TOC影响，密度测井孔隙度影响，密度测井孔隙度计算公式可以修改为：计算公式可以修改为：测井测井：密度测井读数；：密度测井读数；骨架骨架：岩石骨架的密度值；：岩石骨架的密度值；流体流体：岩石孔隙中流体的密度值；：岩石孔隙中流体的密度值；T
22、OC：岩石中有机质的密度值；：岩石中有机质的密度值；：岩石的孔隙度；：岩石的孔隙度；VTOC：有机质的体积含量：有机质的体积含量渗透率渗透率利用地层元素测井矿物含量类利用地层元素测井矿物含量类型，估算渗透率型，估算渗透率Mi：第：第i种矿物质量百分含量；种矿物质量百分含量；Af：给定层段最高长石含量的函数；：给定层段最高长石含量的函数；：孔隙度；孔隙度；B：矿物有关系数，石英、长石别为：矿物有关系数，石英、长石别为0.1、1.0四、页岩气储层测井评价四、页岩气储层测井评价6 6、储集岩岩石力学性质分析、储集岩岩石力学性质分析、储集岩岩石力学性质分析、储集岩岩石力学性质分析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，岩石强度在钻井和开采中有重要意义参数进行预先评价，岩石强度在钻井和开采中有重要意义密度测井密度测井补偿声波测井补偿声波测井自然伽马测井自然伽马测井杨氏模量杨氏模量切变模量切变模量泊松比泊松比主要测井系列主要测井系列主要测井系列主要测井系列储层段地应力小于上下隔层地应力，有利于缝高的控制储层段地应力小于上下隔层地应力，有利于缝高的控制储层段地应力小于上下隔层地应力，有利于缝高的控制储层段地应力小于上下隔层地应力，有利于缝高的控制岩石可压性分析岩石可压性分析岩石可压性分析岩石可压性分析
