页岩气储层测井解释评价技术研究

（中国石油集团测井有限公司长庆分公司，陕西  西安 710000）

摘  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：页岩气储层；测井解释；难点分析；关键参数；技术研究

0 前言

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 页岩气储层的特征及测井解释难点分析

1.1  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它类型的矿物质，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，与其它类型的烃源岩相比，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]。

1.2  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：①井径呈现出了扩径特征；②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；③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]。

1.3  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：①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；②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；③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]；④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；⑤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；⑥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 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 页岩气储层测井解释评价技术研究

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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，例如裂缝性储层、孔隙性储层等，通过对不同类型的储层进行对比发现，裂缝性储层的产能相对较高。

3.4 页岩气储层定性评价标准

在对页岩气储层进行定性评价的过程中，需要遵循五大标准：①如果地层中的自然伽马数值相对较高，且数值的变化情况较为异常，说明该位置处存在较多的有机质，且吸附气的含量也相对较高；②如果无铀伽马数值相对较低，说明该位置处的黏土含量也相对较低，脆性物质的含量相对较高；③如果储层中的裂缝以及孔隙发育相对较好，说明该位置处的游离气含量相对较高；④如果某一个储层中的声波数值相对较高、密度数值相对较低、电阻率数值相对较高，说明该储层中的有机质含量相对较高；⑤如果某一储层的电阻率相对较低，甚至低于10Ω·m，则说明该储层中的黏土含量相对较高，含气饱和度相对较低，对该储层进行开发的经济效益相对较低。

4 结论

总之，页岩气开发对于推动我国能源领域的进一步发展十分重要，在进行开发作业之前，首先需要进行测井解释评价工作，对地层中的岩性以及物性参数进行详细的了解，对页岩气的储量以及分布进行评价，进而为页岩气的开发奠定基础，测井解释的过程中需要对评价方法进行合理选择，进而使得解释评价精度得到提升。

参考文献

[1] 陈朋.初探页岩气储层测井解释评价技术方法[J].国外测井技术,2021,42(01):44-46.

[2] 唐晓明,李盛清,许松,等.页岩气藏水平测井裂缝识别及声学成像研究[J].测井技术,2017,41(05):501-505.

[3] 金力钻,孙玉红,杨铁梅.页岩气储层测井解释模型建立与评价方法研究[J].石油化工高等学校学报,2015,28(04):43-48.

[4] 李松臣,位蕊,李兆惠.页岩气储层测井解释评价技术方法分析[J].国外测井技术,2018,39(04):54-58.

[5] 杨小兵,杨争发,谢冰,等.页岩气储层测井解释评价技术[J].天然气工业,2012,32(09):33-36+128-129.

作者简介：杜小龙（1978-），男，陕西商洛人，工程师，从事油田测井工作。