頁巖氣測井資料的應(yīng)用

頁巖氣測井資料的應(yīng)用

中國巖漿巖資源廣泛分布于海相和陸地相盆地。四川盆地?fù)碛胸S富的泥頁巖,主要發(fā)育于上三疊統(tǒng)須家河組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、下志留統(tǒng)龍馬溪組、下寒武統(tǒng)筇竹寺組。這些暗色頁巖發(fā)育的地區(qū)和層位是值得重點(diǎn)研究和開發(fā)的領(lǐng)域,預(yù)測其廣泛分布區(qū)中頁巖氣的開發(fā)前景將很樂觀。測井資料在評價烴源巖、頁巖氣定性識別、有機(jī)質(zhì)含量和含氣量的計(jì)算以及應(yīng)力分析、地層各向異性等方面不可或缺。為此,筆者就應(yīng)用這些測井資料時值得注意的問題進(jìn)行了探討和分析。1合成鈾元素明顯上升與常規(guī)的砂巖儲地層對比,泥頁巖地層具有以下測井特征:①井徑一般出現(xiàn)擴(kuò)徑現(xiàn)象;②自然伽馬高值,含碳量高段自然伽馬特別高,與無鈾伽馬值相差大,主要表現(xiàn)為鈾元素含量明顯增高;③雙側(cè)向中、低值,頁理發(fā)育段雙側(cè)向一般為負(fù)差異,隨粉砂質(zhì)、灰質(zhì)含量增高,電阻率增大,負(fù)差異不明顯或呈正差異;④三孔隙度呈高值,光電截面指數(shù)值低,在高含炭井段補(bǔ)償密度明顯低異常。湖相沉積和海相沉積的頁巖測井曲線特征有一定的差異,湖相沉積的頁巖聲波時差和補(bǔ)償中子值高于海相,無明顯的特別高伽馬值異常。2巖漿巖氣儲層的定性鑒定2.1自然衛(wèi)生機(jī)關(guān)氣含量高在頁巖氣儲層段,具有以下測井響應(yīng)特征:①異常高的自然伽馬測井值,對應(yīng)為有機(jī)質(zhì)含量高層段,吸附氣含量高;②在裂縫和孔隙發(fā)育段,游離氣含量高;③在高聲波、低密度、高電阻率段,有機(jī)質(zhì)含量高、含氣飽和度高。2.2logr方法國內(nèi)外利用測井資料評價烴源巖最常用的方法是?？松?Exxon)和埃索(Esso)公司研究的ΔlogR方法。這種方法主要使用補(bǔ)償聲波測井曲線疊合在一條電阻率曲線上,明顯的ΔlogR幅度差反映了富含有機(jī)質(zhì)烴源巖地層、含烴的儲集層段和巖性差異情況。2.2.1地層巖性變化通過某地區(qū)多口井的基線選取表明,泥頁巖有機(jī)質(zhì)含量多少、泥頁巖中油氣的存在,同時上下地層多套烴源巖沉積時的水體深淺和氧化程度差異,必然會有不同程度的基線偏移,因此為了在一定的深度范圍內(nèi)統(tǒng)一,便于識別烴源巖和頁巖氣,可以選取巖石顏色淺或直接選取紫紅色泥巖作為重疊在一起的基線,這樣就消除了有機(jī)質(zhì)和油氣的影響。在圖1的測量井段中,從上到下巖性變化大:上段為紫紅色泥巖夾泥灰?guī)r;中段為鋁土質(zhì)泥頁巖,含煤;補(bǔ)償聲波和雙側(cè)向重疊幅度差明顯的中下段為石灰?guī)r;底部為泥頁巖。有機(jī)質(zhì)含量少和頁巖氣不發(fā)育段基線基本上重合,突出了頁巖氣,識別效果較好。2.2.2多步logr幅度差對頁巖氣含量的影響富含烴類的泥頁巖顯示的幅度差由于烴類不導(dǎo)電而使電阻率增大。值得重視的是泥頁巖地層,因礦物組分、含量的變化差異,也反映出明顯的ΔlogR幅度差,會影響頁巖氣的含量分析和評價。Wx井某層段中上段主要以黏土、石英長石成分為主,電阻率較低,中子孔隙度較高,下段含有較高的碳酸鹽巖礦物成分,明顯地?zé)o鈾伽馬測井值降低、補(bǔ)償中子和補(bǔ)償聲波測井值減小,電阻率增大。因此在用ΔlogR識別頁巖氣和計(jì)算頁巖氣物性參數(shù)時,應(yīng)考慮到巖性的影響。3層壓縫的識別和評價分析方法在頁巖氣藏中,裂縫能夠?qū)α黧w的流動特性產(chǎn)生巨大影響。一方面張開縫是頁巖中游離氣儲集的重要空間,另一方面天然裂縫的存在能夠大大限制向水力壓裂裂縫中泵入大量支撐劑的能力,因此正確識別和評價張開縫為后期的試采起著指導(dǎo)作用。3.1低阻充填裂縫的充填技術(shù)在電成像測井處理成果圖上張開縫和充填縫的主要區(qū)別在于:前者明顯的低電阻率而后者一般為高阻的重結(jié)晶物(如方解石、石英)或者低阻的泥質(zhì)夾雜著黃鐵礦充填。對于泥頁巖,張開縫往往被充填或半充填,充填縫在電成像測井圖上呈現(xiàn)低阻的均勻過渡的裂縫特征或只留下裂縫的痕跡。圖2為Wx井某層段電成像處理成果圖,可以看出下部井段張開縫和充填裂縫傾角以高角度為主,傾向一致,與地層傾向相反,而上部井段張開縫以低角度為主。3.2應(yīng)力方向分析一般而言,地層最大水平主應(yīng)力的方向是與發(fā)育的天然裂縫的走向一致,因此在泥頁巖地層正確識別出地應(yīng)力的方向?qū)τ谒骄亩ㄏ蜚@井和水力壓裂具有重要意義。重鉆井液壓力大于地層的抗壓強(qiáng)度形成壓裂縫,鉆井時地層地應(yīng)力不平衡,往往導(dǎo)致井眼崩落和應(yīng)力釋放縫的產(chǎn)生。電成像處理成果圖上的井眼崩落的方向?qū)?yīng)于地層的最小水平主應(yīng)力方向,圖3為Wx井頁巖層段井眼崩落、壓裂縫、應(yīng)力釋放縫對比圖。4儲層巖石礦物模型頁巖氣儲層與常規(guī)的孔隙性、裂縫性砂巖和碳酸鹽巖儲層的測井評價方法差別較大,不僅包括頁巖氣儲層的有效性識別、裂縫發(fā)育情況、儲層孔隙度和滲透率等物性參數(shù)外,還涉及有機(jī)質(zhì)含量、吸附氣和游離氣含量等重要的含氣性特征參數(shù)。以往常規(guī)的儲層的巖石物理處理模型已不適用。采用改進(jìn)的巖石礦物模型可以計(jì)算頁巖氣儲層的礦物組分、孔隙度等物性參數(shù),有機(jī)質(zhì)含量可以通過多種方法進(jìn)行測井計(jì)算,游離氣含量與孔隙度和含水飽和度有關(guān),吸附氣含量的計(jì)算涉及巖石中的有機(jī)質(zhì)對天然氣的吸附能力、儲層的溫度壓力變化等參數(shù)。對Wx井某層段有機(jī)質(zhì)含量、孔隙度、含氣量等頁巖氣儲層物性參數(shù)進(jìn)行了初步的處理和計(jì)算(圖4),其處理成果有待巖心分析資料的標(biāo)定。5儲層質(zhì)量分析常規(guī)測井項(xiàng)目的應(yīng)用此不贅述,在特殊測井項(xiàng)目的選取上自然伽馬能譜為必測項(xiàng)目,總的自然伽馬和無鈾伽馬的差異幅度反映了地層中有機(jī)質(zhì)含量的多少;核磁共振測井分析泥頁巖的有效孔隙度;微電阻率掃描成像處理成果評價裂縫的有效性,進(jìn)行地應(yīng)力分析等;通過交叉偶極聲波提取質(zhì)量可靠的縱波、橫波、斯通利波時差,判別儲層的有效性,計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)和用于地層各向異性分析;元素俘獲能譜測井(ECS)能夠正確識別泥頁巖中黏土、石英、長石、碳酸鹽巖、黃鐵礦等成分的含量,根據(jù)黏土類型和脆性礦物含量的變化推薦和改進(jìn)完井鉆井液。6頁巖氣測井解釋評價工作的初步探討頁巖氣測井