页岩气测井技术,1、常规九条测井曲线指哪些曲线？ 哪些曲线反映三岩性或三物性或三电性？ S, n, d,PE,NGS,ECS,UBI,MRIL,FMI,DSI/XMAC 是什么测井？ 2、如何利用测井曲线识别钻井地质剖面中的泥岩，砂岩，灰岩，云岩，石膏，黄铁矿， 岩盐，杂卤石，页岩气层 ？ 蒸发岩一般是指哪几种岩性？ 3、ECS 测井提供哪些测井曲线？ 其主要用途是什么？ QFM 是什么意思？ 4、什么是页岩气？我国海相页岩和陆相页岩潜力资源区分别指哪些盆地哪些地质层位？ 5、页岩气钻探和开发的技术难题有哪些？ 目前已形成的页岩气测井系列包含哪些测井 项目？如何依据测井响应特征识别页岩气层？其测井精细解释和评价中 常需要计算 哪三类参数？ 目前，有哪些 SHALE GAS 解释软件？ 6、Total Matrix Density-Inorg. Matrix Density=Organic Content 对吗？ WBMI, OBMI ,TOC, MI, Ro, GIP, BCF/d 是什么意思？ 7、写出在岩性剖面中的石灰岩，白云岩，石膏，岩盐，砂岩，页岩气，泥岩，黄铁矿， 伊利石，高岭石，蒙脱石，海绿石，绿泥石，石英，长石，云母的英文名称？ 8、已知纯致密的云岩,石灰岩,砂岩和泥岩及淡水的声波时差,中子,体积密度值分别为 43,47,56,100,189us/ft; 2.0,0.0,-3.0,28,100 P.u;2.87,2.71,2.65,2.5,1.0 g/cc; 请计算识别这四种骨架岩性的参数M,N？ 9、用哪些测井资料可识别和评价裂缝？ 钻井诱导缝和天然裂缝的区别是什么？ 10、写出页岩气层的包含电阻率测井(Rt)和孔隙度(POR)测井的并联电路的阿尔奇公式？ 例如，1/RT=.+ 11、已知川南威201井的两套页岩气层(留系龙马溪组SL和寒武系筇竹寺Q组)的1525-1526,2627-2627米井段的石英,碳酸盐,粘土含量为41.19%, 26.24% ,37.33%; 66.9%, 11.0%,22.1%; 抗压强度,杨氏模量和泊松比分别为 149.62(MPa),1.363(104MPa), 0.188；268.6,3.011,0.176; 请采用两种方法分别计算这两层的脆性指数BI(%)？,测井新技术及应用，第一次大作业BY 夏宏泉 2013-05-10,一、页岩气勘探开发概况 二、页岩气储层特征 三、页岩气测井原理 四、页岩气测井技术进展,学习提纲,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、无气水界面、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。,一、页岩气勘探开发概况,1.页岩气定义,据HIS(2005年)预测，全球页岩气总资源量456万亿方(Rogner 2007)，相当于常规天然气的1.4倍，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非等地区。China 35万亿，可采26万亿方,表1 全球非常规天然气资源量,2. 国内、外页岩气勘探与开发现状,在过去十年里，北美页岩气开发取得了飞速发展，图为美国和加拿大几个主要页岩气田2000-2010的年产量图(优惠的免税政策促进了，) （Advanced Resources International, Inc, 2009）。,页岩气的发展是解决能源供应不足的一个有效途径。页岩气的快速勘探开发使美国天然气储量增加了40%，预计2010年以后页岩气产量将占全美天然气产量的15%以上，如图所示. (Advanced Resources International, Inc, 2009)。,据美国EIA预测，2020年页岩气产量2700亿方，占天然气总产量的38%；到2035年页岩气产量将达到3800亿方，占天然气总产量的50%。,目前，全球在美国的倡导下掀起了 “绿色页岩气革命”，已在北美以外20余个国家推进。,吐哈盆地 P- J,鄂尔多斯盆地 T,塔里木盆地 ,南方地区 Z-T,松辽盆地 K,准噶尔盆地 P-J,渤海湾盆地E 华北地区 Pt-O,南方古生界海相页岩地层 华北地区下古生界海相页岩地层,塔里木盆地寒武奥陶系海相页岩地层 松辽盆地白垩系湖相页岩地层,准噶尔盆地南缘上二叠统、中下侏罗统湖相页岩 陕甘宁盆地上三叠统湖相页岩油 吐哈盆地中下侏罗统湖相碳质页岩,中国页岩储层分布广泛,两种类型：海相，陆相 分布特征：海相三大地区或盆地，南方为主 陆相五大盆地，中西部为主,1、在四川、鄂尔多斯、中下扬子地区、华北盆地页岩地质条件最好。 2、准噶尔、松辽、吐哈等盆地页岩气地质条件较好。 3、柴达木、辽河等盆地页岩气地质条件较差。,国内页岩气资源潜力排序,页岩总有机碳含量与含气量的关系（Barnet shale）,1）有机质类型及含量,二、页岩气储层的特征,1、内部控制因素,天然气产量随烃源岩热成熟度、脆性的增加而增加,2）有机质成熟度,3）裂缝: 裂缝对页岩气藏具有双重作用：一方面裂缝为天然气和地层水提供了运移通道和聚集空间，有助于页岩总含气量的增加。另一方面，如果裂缝规模过大，可能导致天然气散失。 4）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。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。 5）岩石矿物成分: 岩石矿物的存在一方面将影响到吸附气含量的大小，另一方面对页岩气的开采产生影响。页岩气的产出部分依赖于天然裂缝、人工制造裂缝或是存在互层的可渗透岩相。页岩的矿物成分较复杂，除高岭石、蒙脱石、伊利石等粘土矿物以外，还混杂石英、硅质成分、长石、白云石、云母等许多碎屑矿物和物质。,6）面积和厚度: 广泛分布的泥页岩是形成页岩气的重要条件。沉积厚度是保证足够的有机质及充足的储集空间的前提条件，页岩的厚度越大，越有利于页岩气成藏，也越能增强页岩的封盖能力，有利于气体的保存。 7）湿度: 页岩的湿度直接影响着吸附态天然气的含量。岩石润湿后，因为水比气吸附性能好，从而会占据部分活性表面，导致甲烷吸附容量降低。湿度往往随页岩成熟度增加而减小，故成熟度高的页岩含气量可能更高。含水量高将降低气体的生产速度，导致处理产出水的麻烦，所以有利的页岩气区应该是产水较少的区域。,孔隙度与页岩的气体总含量之间呈正相关关系； 随孔隙度的增加，含气量中游离气量的比例增加。,增加页岩孔隙度，改善页岩极低的基质渗透率； 有助于页岩层中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解析； 裂缝是力学上的薄弱环节（包括因胶结而封闭的），增加了压裂处理的有效性。,1）深度,2、外部控制因素,2）地层压力 地层压力与页岩中气体的含量密切相关，随着压力的增加，泥页岩的游离气会增加，同时，泥页岩中以吸附方式存在的天然气也会增加。但压力增大到一定程度以后，含气量增加缓慢，因为孔隙和矿物（有机质）表面是一定的，前者控制游离态气体含量，后者控制吸附态气体含量。当压力较低时，吸附态气体含量相对较高。,3）地层温度 温度主要影响着吸附气体含量，温度越高，气体分子的运动速度加快，降低了吸附态天然气的含量，对页岩气的储集能力也就越不利。另一方面，温度越高，相同压力下吸附气的含量越低。,不同温度下甲烷在页岩上的吸附量图,页岩气测井评价,页岩气层识别,页岩气层评价,划分页岩气层,确定页岩气层埋深、厚度,（岩石组分、有机碳含量及类型、吸附气含量、游离气含量.）,三、页岩气测井原理,1)电阻率测井: 深、浅电阻率测井主要反映地层电阻率的大小，高含气饱和度导致高电阻率，但电阻率也会随着流体含量和粘土类型而变化。由于页岩气层有机碳含量、成熟度不同，含气饱和度的差异在电阻率数值上有不同差异。 2)补偿中子测井: 补偿中子测井反映地层的含氢指数；其对地层中的含氢情况指示明显。高粘土含量页岩其中子数值高，而富含干酪根和天然气的页岩由于其含氢指数明显低于粘土中的结晶水，显示为一相对较低的数值。,3)岩性密度测井: 岩性密度测井测定地层密度和光电吸收截面指数Pe值，干酪根的比重较低，介于0.95-1.05克/厘米3之间，干酪根的存在以及吸附气和游离气导致地层体积密度降低，所以页岩气层通常具有较低的密度值和光电吸收截面值。,4)补偿声波测井: 补偿声波测井测量纵波在地层中传播速度，声波往往受地层压实影响较严重，而在页岩气地层评价中，声波测井可以与电阻率结合判断地层的成熟度，同时在定量计算中用来计算岩石矿物组份。,GR反映地层中天然放射性物质含量的多少，通常情况下干酪根能形成一个使铀沉淀下来的还原环境，从而影响自然伽马曲线，因此，具有高自然伽玛值。能谱中的Th、K通常可以指示地层中的粘土含量和粘土的类型。,5)自然伽玛测井及自然伽马能谱,自然伽马能谱粘土矿物分析图版,铀与有机碳含量关系,6）井径测井 井径测井反映了井眼情况，井眼的好坏也影响其它测井系列的测量值，同时它也为钻井工程提供重要的依据，如固井的水泥量等。,7）其它工程测井 连续测斜主要用途是评价井眼轨迹以及区域气藏评价中进行深度校正。固井质量CBL-VDL，可根据声波幅度和变密度图像分析套管与水泥、水泥与地层的胶结情况，通过分析了解其是否胶结良好，满足各项工程的需要。,8）井周成像测井 沉积特征分析 构造分析 薄层分析 裂缝分析 裂缝的产状 裂缝的密度 裂缝的张开度 裂缝孔隙度 地应力分析,26,9)交叉偶极阵列声波 利用阵列声波获得地层纵、横、斯通利波慢度，识别岩性，评价地层储集性；计算地层岩石力学参数，预测压裂高度，为压裂施工提供依据；分析地层各向异性。,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。数十年来，大多数页岩气田均进行了测井数据采集，以满足页岩气储层评价的需要。 根据Luffel和Guidry(1989)的文献，Appalachian盆地大多数采用空气钻井，采用测井系列包括双感应、岩性密度测井、井壁中子、自然伽马能谱。还包括井下电视和温度测井。,四、页岩气测井技术进展,1、页岩气测井方法系列,Zhao等(2007)报道了北美Fort Worth盆地泥盆系Barnett页岩典型测井系列，包括自然伽马、密度、中子、岩性密度和感应测井。,墨菲石油公司(Murphy Oil) LeCompte等（2010）根据页岩气储层评价需求，提出了较为全面的页岩气测井系列，见上图，包括：1)电阻率测井、密度、中子测井；2)核磁共振测井，用于确定页岩孔隙度(不受TOC影响)；3)声波测井，用于岩石力学性质分析；4)成像测井，用于识别裂缝。,国外基本沿用现有油气井测井技术，系列包括常规（三孔隙度+三电阻率+三岩性)、核磁共振、多极子阵列声波、元素俘获等。,刘双莲等认为，国内外页岩气勘探中使用的测井方法基本与常用的测井方法一致，此外，还有电阻率扫描成像、声波成像、阵列感应、核磁成像等先进方法应用，这些方法可以提供关于目的层尽可能详尽的岩石物理信息。,莫修文,李舟波等指出，近年国外在页岩气测井评价方面热点在对元素俘获测井(ECS)、高分辨率测井和电阻率成像测井(FMI)的应用。感应测井X分量中包含的岩石介电常数异常与干酪根的存在及其类型之间有一定的相关性。,国内来说，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。,Lewis等2004报道了SLB公司页岩气测井资料处理技术，基于该公司Platform Express测井软件平台和ECS测井技术，开发了专门的处理软件包。 ECS处理模块称为Spectro Lith或ALK2，结合密度、中子、Pe、NGS等测井资料，通过随机求解方法可计算出岩性成分、孔隙度、含水饱和度、干酪根含量TOC、GIP等参数。,上图给出了含气页岩储层的测井资料ELAN程序处理结果（C