页岩储层压力测井评价方法

赵聪会

摘 要：页岩储层压力评价是后期储层压裂施工方案的基础，决定页岩气开采效益。系统分析了综合解释法、Eaton法及等效深度法评价压力技术对基础资料的要求，评价了综合解释法、Eaton法及等效深度法评价地层压力的适用性。认为等效深度法计算地层压力方法在X地区页岩气储层中有较好的应用，可以满足工程、生产的需要。

关键词：预测方法；X地区应用

1 引言

页岩气的勘探开发已近200年历史，最早开始于北美，目前全球正进入快速发展期，我国的页岩气勘探开发始于2009年，相对较晚（邹才能等，2011）。页岩气的勘探开发对于提高中国天然气产量、缓解油气对外依存度、保障国家能源安全具有重要意义（张金川等，2011）。页岩气储层特征参数的测井评价主要包含五个方面：矿物组分评价；地球化学参数评价，包括总有机含量（TOC）和有机质成熟度参数的计算；物性参数评价，包括页岩储层的孔隙度、渗透率以及饱和度；含气性评价，包括游离气量和吸附气量的计算；可压裂性评价，包括岩石力学参数评价、地应力评价、脆性评价和裂缝识别及评价。页岩储层压力测井评价和后期储层可压裂性评价相关性高，是页岩气开发的重要环节，决定页岩气的开采效益（丁文龙，2015）。

2 传统测井地层压力预测方法适应性分析

地层孔隙压力分析方法原理：在储层的埋藏環境中，某个深度点的上覆地层压力应受到储层孔隙压力及骨架支撑应力的共同顶托，这是基于Terzaghi提出的有效应力定理为理论基础的。

2.1 综合解释法原理及计算方法

通过研究分析，对密度测井资料积分可以求得上覆地层压力，只要设法求得垂直有效应力，即可进而求得地层的孔隙压力。而更多的计算垂直有效应力的方法都是基于Eberhart Phillips研究声波速度模型时提出的声波速度经验模型反推而得。在正常压实条件下的地层中，声波在地层中的传播速度与岩性、埋藏深度及压实程度等因素有关。该模型可以很好的确定声波速度的影响因素，需要在研究区有实测的孔隙度、泥质含量及垂直有效应力，通过最优解的方法确定模型的模型系数。进而应用连续的孔隙度、泥质含量及声波速度曲线确定连续的上覆地层压力数据，进而利用公式可以获得连续的地层孔隙压力。

2.2 “Eaton法”原理及计算方法

1972年Eaton根据墨西哥湾等地区经验及对岩石物理实验资料的研究建立了地层孔隙压力和测井参数（声波时差、电阻率等）的幂指数关系，这种关系不随岩性或深度的变化而改变。地层孔隙压力计算精度与地层Eaton幂指数E密切相关，根据已有的地层孔隙压力实测结果，利用式公式可以反推得到研究区内各井地层压力测试深度段的Eaton幂指数E。

3 X地区应用

X地区L地层上覆泥岩、粉砂质泥岩，加之另外两个层系灰岩、云质灰岩的覆盖，形成了非常好的封闭环境。由于L组下段沉积时期物源比较丰富，沉积物相对快速沉降堆积，使得沉积颗粒排列不规则，排水能力减弱，随着上覆沉积载荷的持续增加，这一部分压力便由孔隙流体承担，形成欠压实作用；同时由于沉积物中的有机质随着埋深增加，在一定的温度及压力条件下生烃，这一部分烃类将急剧增大孔隙流体的体积，进而形成异常高压。因此，欠压实和生烃膨胀作用很可能使页岩气储层形成异常高压特征。

基于以上论述的理论方法，对X地区几口参数井进行了孔隙压力的测井评价。按照上述建立正常压实趋势线的方法对某页1井声波时差数据进行了处理与取值。取值过程中，主要遵循的原则是：

①根据自然伽马测井、自然电位测井数据结合地质录井资料选取纯泥岩段，把上覆地层中的黄龙组灰岩剔除，保留了其中的泥岩薄层，认为其是正常压实段；

②取井径曲线稳定的层段，剔除有明显缩径、扩径的部分，从而避免了钻井液对声波时差数据的影响；

③取泥岩层声波时差曲线上的平均特征值而非尖峰值和周波跳跃值，读取数值时，注意声波时差测井曲线在泥岩段时数值的趋向性，避免读取孤立的过高或过低值。对于厚度较大的泥岩层段，选取有代表性的数据点，以取少取精为原则，避免过多数据聚集在同一深度段。按照此种处理原则，建立井正常压实趋势线方程。通过拟合曲线，获得声波时差Δt与深度H的关系。

某页1井应用等效深度法计算地层孔隙压力与静马曲线可以看出2300米处发生岩性变化，声波时差变小，使计算压力呈现异常。对目的层孔隙压力进行精细读取后可得此段地层的压力范围在27MPa到35MPa之间，将孔水压力对比，目的层位于2326米2415米间。由计算可知目的层整体呈超压特征，上部2200米及2230米附近也显示小幅超压，但这部分应是因为井眼不稳定造成声波时差测试异常所致；自然伽隙压力与对应深度的静水压力做比值可求得压力系数为1.18-1.33，与本井中龙马溪组-五峰组的实测压力系数1.10-1.27存在6%左右的误差，而这个程度的误差是工程允许范围以内，可见利用“等效深度法”计算地层压力的方法在某页1井中适用。

参考文献：

[1]邹才能，董大忠，杨桦，等.中国页岩气形成条件及勘探实践[J].天然气工业，2011，31（12）：26-39.

[2]张金川，边瑞康，荆铁亚，等.页岩气理论研究的基础意义[J].地质通报，2011，30（z1）：318-323.

[3]王濡岳，丁文龙，王哲，等.页岩气储层地球物理测井评价研究现状[J].地球物理学进展，2015，30（1）：228-241.