页岩气测井技术的应用

2022-12-29

一、前言

页岩气是一种特殊的非常规的、赋存在泥岩或页岩中的天然气, 具有自生自储、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征, 一般无自然产能或低产, 需大型水力压裂和水平井技术才能进行经济开采, 单井生产周期长。测井是页岩气勘探不可缺少的技术手段, 发挥着十分重要的作用。经过近百年的发展, 测井技术已经发展成为声、光、电、磁、核等五大门类, 几十种测井方法, 广泛应用到油气田勘探、开发的各个阶段, 能有效地解决各类地质、工程问题, 尤其是在常规油气储层的识别、评价方面已经成熟, 在页岩气等非常规储层评价方面的应用虽然刚刚开始, 但同样可以发挥出重要作用。页岩气的测井采集技术与常规测井基本类似, 对于页岩储层参数的确定, 须通过岩心实验数据标定, 建立测井解释模型, 然后推广到新井用来计算储层参数和地球化学参数。

我国页岩气储层的特点, 中国含气页岩具有高有机质丰度、高有机质热演化程度及高后期改造程度等"三高"特点, 页岩气具有海陆相共存、沉积分区控制以及分布多样复杂等特点。以间接型和直接型页岩气划分方法为基础并结合中国区域地质特点, 将中国的页岩气富集模式划分为南方型、北方型及西北型等3种, 分别具有以下特点: (1) 以扬子地台为核心的南方型页岩气聚集条件有利并以改造较为严重的海相古生界海相页岩聚气为主, 具有单层厚度大、发育层位多、分布面积广、热演化程度高、后期改造强等特点; (2) 以华北地台为主体的北方型页岩气具有古—中—新生界页岩发育齐全、沉积迁移特征明显、薄互层变化频率高、沉积相带分隔明显等特点; (3) 以塔里木地台为基础的西北型页岩气储层以中—古生界为主, 沉积类型多、有机碳丰度高、有机质热演化程度相对较低。结论认为:中国页岩气可采资源量约为26×1012m3, 大致与美国的28×1012m3相当。

二、测井技术对于页岩气勘探开发的价值

测井在页岩气藏勘探开发中有两大任务:一是储层及含气量的评价, 二是为完井服务提供指导参数并在钻井中起地质导向作用。在页岩气储层评价中, 测井资料可以进行定性和定量解释:定性解释内容包括识别岩性、判断含气页岩层、识别裂缝等;定量解释内容包括确定矿物成分, 计算孔隙度和渗透率, 计算干酪根含量/总有机碳含量 (TOC) 、吸附气和游离气含量, 计算热成熟度和热成熟度指数 (MI) , 计算储层厚度和岩石弹性参数, 确定天然气地质储量 (GIP) 等。

三、测井技术在页岩气勘探中的应用

页岩气储层识别与划分以及矿物组分计算, 是页岩气储层测井评价中的关键内容.目前国内外页岩气储层测井评价中, 一般采用常规测井、元素俘获能谱测井 (ECS) 、自然伽马能谱测井 (NGS) 和岩性密度测井等资料来计算页岩的矿物组分.它们不仅为页岩气储层矿物组分问题的解决提供了有效手段。

国内目前应用于页岩气储层的测井系列主要为常规测井系列, 包括自然伽马、井径、自然电位、声波、密度、中子与电阻率测井, 主要用于进行页岩储层的识别与储层物性评价。近年来, 评价热点涉及到对元素俘获测井 (ECS) 、声电成像测井和核磁共振测井等先进方法的应用, 以对页岩目的层提供尽可能详细的岩石物理信息。实践证明, 这些测井新技术的应用在页岩气勘探开发初期非常必要, 有助于对含气页岩储层特征进行综合评价, 并对后续勘探开发具有指导作用。

当前基本沿用现有油气井测井技术, 系列包括常规、核磁共振、多极子阵列声波、元素俘获等。

测井曲线特征

页岩气常规测井曲线呈现“三高两低”特征:高自然伽马、高电阻率、高中子、低密度、低PE (光电吸收截面指数)

测井系列选取原则可大致分为:

区域性探井:在常规系列基础上选择性加测:自然伽马能谱、岩性密度、元素俘获测井, 电成像, 偶极子声波等特殊测井项目。

开发阶段:以双侧向、三孔隙度 (补偿密度、补偿中子、补偿声波) 和自然伽马为核心, 辅以井径、井斜等常规测井项目。

测井的选取原则

常规测井方法所研究和涉及的领域其实是比较宽的, 例如常规资源领域的生油岩评价, 储集层评价以及岩石力学分析的许多方法、技术均可以应用到页岩气测井中去, 目前的测井方法、装备也基本满足需要。依地调分析, 现使用较为广泛的常规及特殊测井项目及其应用范围如上图。

总结

1. 页岩气成因、赋存相态、分布的影响因素具有多样性;

2. 利用测井曲线, 可以有效地识别页岩层和页岩气;

3. 目前, 已基本建立了页岩气的测井评价方法;

4. 有效地评价页岩气, 需要进一步做深入的研究工作。

综合已有的地质、测井资料, 详细分析了页岩气储层的矿物成分、有机质特征、物性特征和储集特征等, 提出了从含气页岩识别、页岩生烃潜力评价及含气页岩储集参数评价等三方面开展页岩气测井评价工作。对页岩气储层特征及其测井评价方法进行分析总结, 可为页岩气的勘探开发提供技术支持。通过分析当前的的页岩气测井技术, 分析技术适应条件, 结合当前国内外现有技术, 为提出适合我国的页岩气勘探开发技术设想及未来发展方向。

摘要：我国页岩气钻井存在着较高的风险, 主要问题是“甜点”钻遇率低、井壁坍塌问题严重、钻井周期长、经济效益差。利用随钻测井技术, 可进行页岩岩石力学与油层物理特征分析、建立地层应力和三压力剖面、确定储层“甜点”、并指导地质导向作业, 能减少页岩气钻井的井壁失稳问题、缩短钻井周期、降低钻井风险、提高钻井效率。文章通过总结了国内外进行页岩气钻井时利用随钻测井技术解决页岩气钻井难题的方法, 我国应广泛借鉴当前成功经验, 大力开展页岩气随钻测井技术和工具的研发, 提高随钻测井技术在页岩气钻井中的应用程度, 实现页岩气开发中的安全高效钻井。

关键词：页岩气,测井技术,测井技术应用