页岩气储层测井解释评价技术_杜小龙.pdf

2023 年 第 1 期 化学工程与装备 2023 年 1 月 Chemical Engineering&Equipment 85 页岩气储层测井解释评价技术页岩气储层测井解释评价技术 杜小龙（中国石油集团测井有限公司长庆分公司，陕西 西安 710000）摘摘 要要：针对页岩气储层测井解释评价技术的应用问题，本次研究首先对页岩气储层特征及测井解释的难点进行分析，在此基础上，对页岩气储层评价的关键参数进行探讨，对页岩气储层测井解释评价技术进行深入研究，为保障页岩气储层测井解释评价工作的顺利开展奠定基础。研究表明：由于页岩气储层的复杂度相对较高，因此，开展测井解释评价工作的难度相对较大，解释评价工作主要是对孔隙度、渗透率等参数进行合理的计算，工作人员需要从优质页岩气储层定性识别、低阻页岩储层评价以及生产测井资料评价产能等角度入手，合理的开展解释评价工作，以便为后续的页岩气开发奠定基础。关键词：关键词：页岩气储层；测井解释；难点分析；关键参数；技术研究 前前 言言 我国的页岩气资源分布相对较为广阔，在我国常规能源储量不断降低的前提下，页岩气的开发具有很大的发展前景，在进行页岩气开发作业之前，首先需要进行全面的测井作业，并对测井资料进行合理的解释，测井作业开展的主要目的在于岩性识别，并对地层中的页岩气进行寻找，以便为页岩气的开发奠定基础1。与常规的储层相比，页岩气储层的情况相对较为复杂，对其进行测井解释评价的难度相对较大，因此，本次研究主要是对页岩气的储层进行分析，对测井解释过程中的难点进行探讨，并提出页岩气储层测井解释评价的技术方法，为保障测井解释评价工作的顺利开展奠定基础。1 1 页岩气储层的特征及测井解释难点分析页岩气储层的特征及测井解释难点分析 （1）地质特征 页岩是一种成分相对较为复杂的沉积岩，其呈现出了薄页状以及薄片层状的基本特征，受到温度的影响以及沉积作用，使得页岩中含有大量其他类型的矿物质，例如石英、长石等，根据页岩中混入成分的不同，可以将其分为多种类型，分别是铁质页岩、硅质页岩以及钙质页岩等，事实上，页岩属于一种烃源岩，有机质和黏土的含量相对较多，且粒度相对较细，与其他类型的烃源岩相比，页岩也具有一定的特殊性，呈现出了低孔以及低渗透的基本特征。对于页岩气资源而言，其主要储存在高碳泥页岩中，且以吸附以及游离的状态存在，页岩气属于我国非常重要的非常规天然气资源，在常规天然气资源储量逐渐降低的前提下，对页岩气进行开发十分关键2。在另一方面，通过对我国和美国的页岩气储层进行对比可以发现，两个国家的页岩气储层基本类似，储层的厚度相对较大，且含碳量也相对较高，含碳量属于储层的重要参数，一般情况下，储层的含碳量越高，则证明页岩气的储量越高，在两个国家的页岩气储层中，石英的含量也相对较高。通过对我国不同地区的页岩气储层进行分析发现，对于四川地区以及鄂尔多斯地区而言，其页岩气储层的发育相对较好，储层的厚度相对较大，碳含量相对较高，且矿物质的含量相对较低，但是对于辽河地区以及柴达木地区而言，其页岩气储层的发育相对较差，储层的厚度以及碳含量都相对较小，矿物质的含量相对较高3。（2）测井特征 开展测井作业的主要目的在于对地层岩石进行识别，对各项物性参数进行全面的计算，了解地层中页岩气的分布情况以及储量信息。通过对常规储层以及页岩气储层进行对比发现，在对页岩气储层进行测井作业的过程中，其主要具有三大特征：井径呈现出了扩径特征；地层中自然伽马的数值相对较高，如果某个位置处的含碳量极高，则自然伽马的数值也将会提升，与无铀伽马进行对比发现，两种类型数值之间的差距相对较大；如果地层中粉砂质以及灰质的含量相对较高，则地层的电阻率也将会提升4。（3）测井评价难点 在对页岩气储层进行测井评价的过程中，所面临的难点问题主要集中在六个方面：与常规的储层相比，页岩气储层的成分相对较为复杂，不仅含有大量的无机矿物质，还含有大量的有机质，在进行测井评价的过程中，需要建立合理的物理解释模型，同时，还需要对评价方法进行合理的选择；页岩气所处的层系也相对较为复杂，有机质的丰度相对较高，含有大量的游离气以及吸附气，在进行测井评价的过程中，有机质丰度、游离气含量等都属于解释评价的重要参数，需要使用新的计算方法对其进行合理的计算；在进行页岩气钻探作业的过程中，压裂技术以及水平井技术的使用十分关键，如果这些技术使用不当，则会对后续的测井作业产生重要影响5；在页岩气储层中，裂缝十分重要，其不但属于页岩气的流动通道，也属于页岩气能源的储存空间，在进DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.02186 杜小龙：页岩气储层测井解释评价技术 行测井评价的过程中，也需要对裂缝进行详细的解释以及评价；对于部分页岩气地层而言，其呈现出了异常高压以及低阻抗的特征，这使得测井解释的难度提升；在进行测井解释的过程中，需要使用相关软件对测井资料进行处理，但是目前并没有完善的测井资料处理软件。2 2 页岩气储层评价关键参数页岩气储层评价关键参数 页岩气储层评价过程中的关键参数主要包括五个方面，分别是矿物质含量、地化参数、物性参数、含气量参数以及岩石参数。在矿物质含量方面，对地层中矿物质含量进行计算评价的方法相对较多，常见的方法可以分为三种类型，分别是三孔隙度法、伽马射线法以及元素能谱法，这些方法在使用的过程中均具有一定的优势以及劣势，工作人员在进行测井解释的过程中需要对这些方法进行合理选择。在地化参数方面，所谓的地化参数主要包括碳含量、镜质体的反射率以及地层的热成熟度等，在进行储层评价的过程中，首先需要对碳含量进行计算，碳含量将会对页岩气的储量产生一定的影响，常见的碳含量计算方法可以分为两种类型，分别是电阻率计算法以及放射性元素计算法；其次，对镜质体的反射率进行计算，如果地层中热演化能力相对较强，则该项参数的数值将会出现较大的变化，同时，随着储层深度的提升，该项参数也会增加，事实上，通过开展全面的实验，即可建立储层深度与镜质体反射率之间的关系公式，在另一方面，工作人员也可以通过使用中子的方法对镜质体的反射率进行计算；最后，对热成熟度进行计算，对于页岩气储层而言，热成熟度属于潜力评价的重要参数，如果地层中的热成熟度相对较高，则可以证明地层中的页岩气含量也相对较高，工作人员主要可以根据测井资料，通过进行数据拟合的方式，进而得到热成熟度的计算公式。在物性参数方面，孔隙度以及渗透率属于非常关键的参数，地层中的孔隙属于页岩气储存的重要区域，同时，由于储层中的有机质含量相对较高，且在某些性质方面有机质与流体基本类似，因此，可以引入三孔隙度的方法对地层中的孔隙度进行计算，在另一方面，页岩气储层的特殊性相对较强，孔隙度也相对较小，对孔隙度进行计算的难度相对较大，工作人员可以将三孔隙度计算方法和电阻率计算法方法相互结合，进而使得孔隙度的计算精度得到提升，在进行渗透率计算的过程中，通过对孔隙度以及渗透率进行对比发现，两种类型的参数存在一定的关系，通过建立两者之间的关系方程，即可使得渗透率计算的难度降低，同时，部分学者已经指出，可以将页岩气储层看作为由致密介质所构成，因此，在进行渗透率计算的过程中，可以引入泊肃叶公式，事实上，由于地层中的孔隙度相对较小，因此，渗透率也相对较低，这是页岩气能源开发难度相对较大的重要原因，使用传统的测井方法也难以获取准确的渗透率信息，如果可以引入软件模拟的技术，必然会使得渗透率计算难度降低。在含气量计算方面，其主要是对吸附气的含量以及游离气的含量分别进行计算，在对吸附气进行计算的过程中，工作人员可以使用解吸法以及测井解释方法获取结果，同时，国外学者对该方面的内容也进行了深入研究，通过对地层中的压力以及温度进行拟合，就可以得到吸附气计算公式，在对游离气进行计算的过程中，首先需要明确游离气的含量与地层中的压力、温度等多项参数有关，因此，也可以通过参数拟合的方式得到游离气的计算公式。对地层中的岩石参数进行评价以及计算，也可以为页岩气的开发提供数据支持，地层中的岩性参数主要可以分为两个方面，分别是岩石的弹性系数以及强度系数，弹性系数包括四方面的内容，分别是泊松比、杨氏模量、体积模量以及剪切模量，强度系数主要包括三方面的内容，分别是抗压强度、抗拉强度以及抗剪切强度，事实上，通过引入密度方法以及横纵波时差方法，就可以得到地层中岩石的详细参数资料。3 3 页岩气储层测井解释评价技术研究页岩气储层测井解释评价技术研究 （1）优质页岩气储层定性识别 通过对页岩气储层的测井曲线进行分析发现，其主要具有伽马数值相对较高、声波时差相对较大、储层密度相对较低以及电阻率数值相对较高的特点，同时，对于深度相对较大的储层以及深度相对较小的储层而言，其电阻率曲线存在较大的差异性，通过对电成像图进行观察发现，裂缝的发育相对较好，且有机碳的含量也相对较高，通过对阵列声波变密度曲线进行观察发现，其裂缝的发育相对较好，通过分析核磁共振图，即可了解含气储层的方向变化规律。综合分析可以发现，通过对多种类型的测井资料进行分析，就可以对储层进行定性识别。（2）低阻页岩储层评价 在我国某地区开展页岩气测井作业的过程中发现，部分页岩气储层的含碳量相对较高，但是电阻率相对较低，该区域的地层属于低阻页岩气储层，该种类型储层的影响因素相对较多，且地层中的压力相对较为异常，页岩气储层位于构造相对较为复杂的区域内，受到二次运移作用的影响，导致地层中的含气饱和度相对较低，黏土以及黄铁矿物质的含量都相对较高，页岩呈现出了过成熟的状态，在进行钻井作业的过程中，钻井液出现侵入问题的概率相对较大，形成低阻特征的主要原因在于地层水呈现出了高矿化度的特点。（3）生产测井资料评价产能 测井分析可以分为两方面的内容，分别是裂缝检测以及产能评价，由于页岩气储层内裂缝的发育相对较差，因此，需要通过加砂压裂的方式，使得裂缝得到二次发育，为提高页岩气的产能奠定基础，在进行压裂作业前后，工作人员可以引入同位素示踪法，对裂缝的情况进行合理的评价，为压裂作业的开展奠定数据基础。在地层中的多个储层已经完全被打开以后，工作人员可以通过使用生产测井资料，对各个储层的产液情况进行详细的评价，事实上，通过对动态以及静态测井资料进行分析，就可以了解每个储层的产能情况。页岩气的储层可以分为多种类型，例如 （下转第（下转第 8989 页）页）鞠鑫烨：延长移动洗井设备冲洗电泵井地面管线周期的途径 89 从以上实验效果统计表中得出：试验六在设备冲洗管线后放大单井掺水量的办法可以有效地减缓地面管道压力上升速度从而延长管线冲洗周期。通过进一步的研究分析表明，加大单井掺水量延缓管道压力上升速度的根本原因是：通过放大掺水量提高了地面管道油水混合液的温度，从而有效地降低油水混合液在地面管线的运输过程中蜡质析出。在现有设备条件下，除了保障掺水质量以外 4 4 结结 论论 （1）移动洗井设备冲洗地面管线之后，在保证掺水系统压力不受影响的范围内，加大单井地面管线的掺水量提高回油温度是延缓管道结蜡的有效方法；（2）管线压力在达到 1.2Mpa 之后，管线结蜡速度加快，导致管线压力会迅速上升，因此在管线压力达到 1.2Mpa 之后要及时使用设备冲洗管线，防止出现管道结蜡严重导致管线压力急剧升高，出现堵井甚至电泵井机组烧损的严重后果；（3）通过使用清防蜡剂冲洗地面管线的实验表明：相对于正常洗井时间而言，由于在管线内滞留时间短，对管线清蜡效果不明显；（4）通过对日产液量、日产油、含水率、管线长度及管线管径、产液粘度多种因素与冲洗地面管线周期进行详细的对比分析结果表明：产液量对地面管线压力的影响最为明显。参考文献参考文献 1 陈涛平,胡靖邦.石油工程M.北京:石油工业出版社,2000:445-448.2 邹艳霞.采油工艺技术M.北京:石油工业出版社,2006:229-230.3 张琪.采油工程原理与设计M.北京:石油工业出版社,2001:349-350.4 陈大钧.油气田应用化学M.北京:石油工业出版社,2006:310-311.5 范洪富.石油工程化学M.成都:成都科技大学出版社,1997:10