浅谈页岩气测井评价技术特点及评价方法

高春明（湖南省煤田地质局第一勘探队，湖南耒阳421800）

浅谈页岩气测井评价技术特点及评价方法

高春明（湖南省煤田地质局第一勘探队，湖南耒阳421800）

运用测井评价技术针对页岩气进行评价，从而快速计算出页岩层有机碳（TOC）的含量等相关特性。本文探讨了具体运用测井方法实施页岩气勘察与评价的过程，从而实现对于页岩气的有效评价与预测。

页岩气；测井评价；特点

1 引言

页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，其特征在于自生自储、大面积连续成藏，且低孔、低渗，通常会形成于有机成因的不同阶段。在页岩气的勘探开发过程中，测井技术发挥了重要作用，充分料评价页岩气的方式，进行相应的开采与评价，因而在页岩气的勘察开采中得到了有效的应用。

2 页岩气的地质特征

页岩气，通常是位于富含有机质的暗色泥页岩、高碳泥页岩中，通常是以吸附、游离或溶解的状态，赋存于泥页岩中，相较于常规的天然气藏，页岩气具备的最显著特征在于它是一个自给系统。页岩不仅是气源岩，同时也是储层和封盖层。当所埋藏位置出现温度升高或细菌侵入时，则存在于暗色泥页岩中的有机质、已生成的液态烃等，就会发生裂解、降解等，从而形成气态烃，游离于基质孔隙和裂缝之中，或者吸附在有机质、粘土矿物的表面，当遭遇一定地质条件时，即会就近聚集，最终形成页岩气藏。

3 页岩气测井评价技术探讨

3.1 常用评价技术

（1）页岩气有效储层评价技术，该技术需要依托于常规测井技术，优势在于能够在一定程度上，满足对于页岩气储层孔隙度、渗透率、含气饱和度等方面特性的评价与勘查。

（2）岩石力学参数评价技术，该技术是依托特殊测井系列和岩石物理实验，例如采用的全波列测井、偶极声波测井等，均是以岩石物理分析作为技术基础，通过建立岩石力学计算模型，计算相应的力学参数等，从而实现压裂效果预测和压裂效果检测。

（3）页岩气矿物成分与储层结构评价技术，该技术依托的是常规测井、特殊测井组合系列，以及岩石物理实验，以岩石的物理实验成果为依据，结合岩心刻度测井技术，针对页岩气的矿物成分进行分析与评价，最终确定页岩的矿物成分、裂缝类型等，为寻找高产稳产层提供参考。

（4）综合测井评价解释方法，该方法是综合运用测井、岩心、录井等资料，通过建立页岩气的储层参数解释模型，用以评价页岩气所储层的TOC含量、有机质成熟度、有效厚度等，最终建立页岩储层的相应评价标准。

3.2 页岩气测井技术特点分析

当前国内所实施的页岩气储层测井评价，通常采用的是常规测井、元素俘获能谱测井 （ECS）、自然伽马能谱测井（NGS）以及岩性密度测井等，然后计算获得页岩矿物组分，有效解决了页岩气的相关信息勘察与评价。

3.2.1 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）。测井选取原则如下：常规测井方法的研究对象与邻域较为宽泛，其中包括常规资源领域生油岩评价、储集层评价和岩石力学分析等，这些方法、技术等，均可以应用于页岩气的测井评价中，且能够基本上满足测井要求。根据当地的实际地理特点，当前较为常用的常规或特殊测井项目、应用范围等，如图1。

图1 页岩气常规测井曲线

3.2.2 页岩气储层测井响应特征

使用测井资料进行页岩评价，其理论依据主要在于页岩内的有机物质含量。一般情况下，有机碳含量越高的页岩层其物性特征差异也就日益明显，可以采用测井曲线来反应其异常程度。

（1）在双侧向电阻率上表现为低值。因页岩层往往富含导电性较弱的烃类，因而会在电阻率曲线上，体现为略高于泥岩的异常特征。

（2）声波时差曲线呈现高值。页岩相较于泥岩致密、低孔隙，且声波的时差是介于泥岩与砂岩之间的。存在裂缝发育或富含有机质的情况下，声波的时差值也会随之变大。

（3）密度呈现低值。页岩密度值一般处于煤层和砂岩之间，但同时又高出煤层很多。当存在裂缝发育、富含有机质的情况，则相应的密度值也会降低。

（4）自然伽马测井曲线体现异常。有机质丰度高的细粒碎屑岩，通常会伴随放射性元素含量增加的特征。

4 页岩气测井识别评价技术

4.1 含气页岩储层的测井识别

与常规气一样，页岩气属于不导电介质，其物理特性为密度值也较小、含氢指数较低、传播速度慢等。含气页岩测井的响应与普通的页岩相比，还具备了自然伽马强度高、电阻率大、地层体积密度以及光电效应低等方面的特点，而高自然伽马强度，通常会被认为是页岩中的干酪根函数。

4.2 总有机碳（TOC）含量、热成熟度（Ro）指标计算

干酪根的形成，大多需要处于一个放射性元素铀含量相对较高的还原环境中，因此，干酪根会影响自然伽马曲线出现高值。利用自然伽马测井，可以通过自然伽马能谱，详细分析其中的钾、铀等主要元素丰度，进而定量确定总体的有机碳含量。而采用中子—密度法，则能够指示镜质体的反射率（CR）。

4.3 页岩储集层含气饱和度估算

对于页岩储集层的含气饱和度，通常可运用双侧向、感应测井、CMR核磁共振测井等来进行估算。另外，还可依据等温吸附曲线、测井等方式所获得的地层温度、压力计算地层的吸附气含量，以茹土矿物含量、类型和地层孔隙度等精确信息为基础，即可通过计算得到相应的游离气饱和度。以吸附等温线法为例，是将等温吸附实验数据绘制在曲线上，可以描述同一温度、不同压力下煤岩的气体吸附量，其数学表达温吸附方程如下：

式中：Vg为煤层吸附气量，cm3/g；VL为煤储层理论饱和吸附气量，又称兰氏体积，cm3/g；PL为吸附气量达到饱和吸附量一半时对应的气体压力，又称兰氏压力，MPa。

4.4 页岩渗透性评价

运用自然电位、自然伽马能谱、微电极、CMR核磁共振测井等技术，可评价页岩的渗透性。

4.5 页岩孔隙、裂缝参数评价

采用合适的测井评价系统，针对页岩的矿物成分、总孔隙度、有效孔隙度、含气孔隙度、含水孔隙度、含水饱和度、总有机物含量、干酪根、游离气以及吸附气等各个方面性质进行定量估算。以各个有效参数的估算结果作为基础，即可估算出单井地质的储量、产量等情况。

4.6 页岩岩石力学参数计算

依据声波扫描测井、中子密度、成像测井等信息，可以综合计算获得岩石的弹性参数，进而可以确定地层的应力以及最大主应力的具体方位。

5 结语

针对页岩气特征，可采取页岩气测井评价的方法，进行分析与总结，进而能够为页岩气的勘探、开发等，提供重要的技术和信息支持。通过能够详细分析页岩气具体分布、成分含量与具体位置等信息，合理使用测井技术，即可为发展适合我国页岩气勘探开发技术明确方向。

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[2]涂 乙，邹海燕，孟海平，等.页岩气评价标准与储层分类[J].石油与天然气地质，2014，35（1）：153～158.

P631.84

A

2095-2066（2016）35-0119-02

2016-12-3

高春明（1973-），男，汉族，工程师，本科，主要从事地球物理勘查技术工作。