页岩气选区评价方法初探

胶结指数（m）的确定 1.9
对于泥岩，根据实测孔隙度与地层系数之间 的关系，得到Archie公式中的胶结指数（m） 约为2.0（Focke和Munm，1987）。东营凹陷 泥页岩中存在某些裂缝（垂直）和条痕或裂纹 （水平）。裂缝和条痕的存在会降低胶结指数 （Aguilera，1974），但裂缝孔隙度在页岩总 孔隙度中所占比例很小。因此，本次研究中， 取与Barnett页岩的胶结指数近似的1.9。
1000
孔隙度/% 5 10 15 20 25 30
连通孔隙度 不连通孔隙度
0 0
1000
占总孔隙度比例/% 20 40 60 80 100
连通孔隙度 不连通孔隙度
2000
2000
3000
3000
4000
4000
5000
5000
6000
6000
（数据源自王新洲1996，后编制图件）
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
孔隙度，%
10
20
30
40
TOC<2.0% 2.0%<TOC<4.0% TOC>4%
东营凹陷泥岩实测孔隙度与深度关系图
未熟 成熟
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
1游离气含量的评价方法二：含气孔隙度的直接求取 水影响有机质中的含气孔隙度吗？
富含有机质泥岩中的水的含量是很低的
•低含水饱和度与高有机质丰度相关； •干酪根是油湿润的，而不是水湿润的，干酪 根及其附近的孔隙中几乎不含水； •远离干酪根的孔隙中是含水的。
lgRw=1.15671-1.13214*10-3D R=0.9290，Es2 lgRw=1.01-0.0015h ，Es3-Es4 h<1000m,Rw=0.32 h>1400m,Rw=0.07
郑家—王庄油田： lgRw=1.0724-0.001286D
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
1游离气含量的评价方法一：含气饱和度的求取
总含气量 游离气量 吸附气量 水溶气量
气体储存能力与压力的关系图
1 游离气含量的评价方法一
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
游离气量的评估方法一
参数：
A: 泥页岩的面积； h：泥页岩的厚度； Sg：含气饱和度； Φe：总孔隙度。 Bg:天然气体积系数
游离气量的评估关键参数一：
含气饱和度
含
Sg=1－ Swi－ Soi
气源条件评价
有机质热演化程度
的
页
有
有机质丰度和类型
岩
利
气气
区
含气孔隙度
的的
块
含含
储层条件评价
温度和压力
气气
性性
吸矿附物气组含成量
页岩气选区评价的技术流程图
三、页岩气选区评价的技术方法探讨 页岩气含气量评估的主要内容：游离气和吸附气
页岩气的组成：游离气+吸附气+水溶解气
页岩气资源量计算公式
(Mavor & Nelson,1997)
总孔隙度：
Φ= —ρρ—mm－－—ρρ—l ×100%
φ为烃源岩总孔隙度； ρ为烃源岩总密度； ρm为烃源岩骨架密度; ρl为孔隙流体的密度。
总孔隙度计算模型
孔隙度/%
0
10
20
30
0
1000
正常压实曲线
2000
3000
4000 5000
连通孔隙度 总孔隙度
压实趋势线
6000
东营凹陷计算的总孔隙度随深度变化图
深度/m
深度，m
深度，m
0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
饱和度，%
20 40 60 80
沙四上
0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
饱和度，%
20 40 60 80
沙三下
东营凹陷总孔隙中的残余油饱和度
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
4.9 9.3 36.7 20 41
8.6 32.7 42.4 26.2 35.2
4.5 9 10.5 5.8 12.6
5.8 3.4
4 4.8
-- 1.3 4.6 5.7 11
8.5 8.7 9.2 5.6 9.2
1.3 4.4 7.3 3.9 4.6
汇报内容
一、页岩气研究的相关背景 二、页岩气藏的特征及控制因素 三、页岩气选区评价的技术方法探讨 四、问题及探讨
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
近两年来，在国外页岩气勘探成功实例进行分析的基础上，在既能充分利用常规油气勘探过程中积累的大量资料， 又能遵循页岩气选区评价的技术要求为指导原则下，选取与之匹配的评价指标和相关参数进行选区评价。
构造演化
石油地质特征
沉积特征
页
页 岩
有效烃源岩的规模
岩
气
气 选 区 评 价
粘土矿物间隙、有 机质和矿物内部的 小孔隙都是油不能 进去而气体能进去
的孔隙。
孔隙
粘土矿 物间隙
干酪根
孔隙结构的微观特征
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
游离气量的评估方法二：直接获取含气孔隙度
含气孔隙度跟哪些因素有关？ 资料表明，含气孔隙度与岩性强烈相关，富含有机质的泥岩具有高的含气孔隙度
灰质泥岩
已勘探盆地：40余个 可采资源量：15-30万亿方 已完钻页岩气井：5万多口 2009年年产量：878亿方
2.57 1.12
页岩气产量随年度日产量预测图
北美
页岩气产量占北美地区天然气总产量的比例
一、页岩气研究的相关背景
中国
➢2 0 0 4年， 国土资源部油气 资源战略研究中心开始了页 岩气资源的跟踪 调研； ➢2009年8月，国土资源部在重庆市启动了首个页岩气资源勘查项目; 11月实 施了第一口页岩气战略调查井渝页1井，见到了良好的页岩气显示。 ➢2009 年11月，中美双方签署《中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘 录》，标志着页岩气已上升到国家战略层面。 ➢2010年9月，我国第一口页岩气评价井威201井获工业气流1.08×104m3/d； ➢2010年12月，中石化在川东元坝地区对常规天然气预探井元坝9井进行复 查压裂，在4035米～4110米获得了日产1.15万立方米的页岩气。
参数：
A: 泥页岩的面积； h：泥页岩的厚度； Sg：含气饱和度； Φe：总孔隙度。 Bg:天然气体积系数
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
游离气量的评估
深度，m
游离气含量，m3/t 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0
500 1000
沙三下 沙四上
1500
2000
2500
3000
3500
4000
中国：26万亿立 方米可采资源量
美国：28.3万 亿万亿立方米 可采资源量
威201井获工业气流1.08×104m3/d
汇报内容
一、页岩气研究的相关背景 二、页岩气藏的特征及控制因素 三、页岩气选区评价的技术方法探讨 四、问题及探讨
二、页岩气藏的特征及控制因素
特征
页岩气是从泥页岩层中开采出来的天然气, 主体上以吸附或游离状态存在于泥页岩中；
1游离气含量的评价方法二：含气孔隙度的直接求取
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
牛庄洼陷沉积埋藏史
指前因子A： 1.043×1026/m.y.
烃源岩生烃动力学特征
生烃转化率随埋深变化图

东营沙三下烃源岩有机碳百分含量等值线图
Ro 0.5%~0.7%
Ro 0.7%~1.0%
Ro >1.0%
东营沙三下底成熟度平面分布图
密度，t/m3 深度/m
1游离气含量的评价方法一：总孔隙度的求取
关键参数二：总孔隙度的求取
根据总密度与骨架密度与总孔隙度的关系，应用烃源岩的总密度和骨架密度计算总孔隙度。
2.9
2.7
总 连通 不连通 烃
2.5
2.3
2.1
1.9
1.7
1.5 0
10
20
30
40
孔隙度，%
东营凹陷泥页岩密度与孔隙度关系图
两块 Lewis 页岩甲烷乙烷吸附等温线
(Mavor et al., 2003).
美国不同页岩气系统的等温吸附实验
(Bustin & Ramos,2002; Faraj et al., 2002).
相对于不同储层温度对应的吸附气量 (Ross &Bustin, 2006).
一些岩石对烃类气体的吸附量 （Въсодкий，1979）
东营凹陷游离气含量计算值随深度分布
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
游离气量的评估方法二：直接获取含气孔隙度
泥岩中的孔隙度按孔隙中的流体可分为含水孔隙度、含油孔隙度和含气孔隙度。
什么样的孔隙度是有利含气孔隙度？
页岩孔喉直径上限为：<1nm～几十个nm （据Philip H. Nelson，2009）
1游离气含量的评价方法一：总孔隙度的求取
关键参数二：总孔隙度的求取
目前用液体法所测量的一般只能测量连通有效孔隙，对于富含有机 质的烃源岩而言，还存在着大量的不连通孔隙。
深度 km 深度 km
深度/m 深度/m
孔隙度 %
孔隙度 %
0
10 20 30 40 50 60 70
0
10
20 30
40 50
60 70
汇报内容
一、页岩气研究的相关背景 二、页岩气藏的特征及控制因素 三、页岩气选区评价的技术方法探讨 四、问题探讨
北美页岩气项目 2000年 北美页岩气项目 2010年
一、页岩气研究的相关背景
美国第一口工业性天然气钻井 （1821年，美国东部8m深度时产出裂缝气）
1bcf=0.28×108m3
8.74
0
0
沙三下亚段泥页岩
沙四上亚段泥页岩
0.5
0.5
27.6%
1
1
32.9%
1.5
1.5
2
2
2.5
2.5
1.0%
3
3
主要在1.0%-9.8%
3.5
3.5
4
个别在13.8%-19%
4
0.5%
主要在0.5%-9.2% 个别在10.2%23.8%
4.5
4.5
5
60块
5
92块
东营凹陷泥页岩埋深与孔隙度关系图
0 0
地层水电阻率Rw的求取：
地层水电阻率与深度的关系来计算
王家刚油田： lgRw=-0.0008085H+0.5808
东辛油田： 牛庄油田： 现河庄油田： 八面河油田：
lgRw=1.055476-1.018221*10-3D R=0.9290，Es2
lnRw=8.0444-0.00334D R=0.919 ， Es3
加拿大下侏罗统Gordondale 页岩孔隙度对岩石含气量的影响
岩石
蒙脱石泥岩 高岭石泥岩 生物灰岩（空气中干燥过） 湿润生物灰岩（含水2.5%） 空气中干燥过的灰岩 空气中干燥过的白云岩 空气中干燥过的砂岩 湿润砂（含水1%）
吸附量（cm3/kg）
C1 C2 C3 nC4 Ic4
23 32.5 43 68.7 50.4
页岩气藏的有利的发育部位位于盆地中央或斜坡地带，属于连续型气藏。
Barnett页岩
微裂缝 游离气
微孔隙
有
粘
机
土
质
颗
粒
吸附气
二、页岩气藏的特征及控制因素：控制因素
页岩气藏的主要的控制因素：有机质的性质、有机质的演化程度、矿物组成、 温度、压力、孔隙度、含水和含油饱和度等
Big Sandy气田泥盆系页岩TOC与 甲烷吸附气量关系
G：天然气量；A：储层面积；h：储层厚度；ρ(ave）：岩石平均密度；GcT(av）：平均含气量
• GcT：含气总量 Gs：吸附气含量；Gcf：游离气含量；GcD：水溶解气含量
Gs
Gcf
吸附实验得到
GcD
Ф:孔隙度; Bg:气体体积因子;
Sw:含水饱和度; Bw:水的体积因子;
ρ(ave） :岩石密度; Rsw:溶解的气/水
气
孔 参数： Swi：含水饱和度； Soi：含油饱和度。 隙
度
游离气量的评估关键参数二：
总孔隙度
1游离气含量的评价方法一：含气饱和度的求取
含水饱和度的求取
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
关键参数一：含气饱和度
Rt：深地层电阻率 实测
参数：
Swi：含水饱和度； Rw：地层水电阻率； Φd9i：基质孔隙度（φd9i=φd-9%）； Rt：深地层电阻率； m：岩石胶结指数;
1游离气含量的评价方法二：含气孔隙度的直接求取 含气孔隙度跟哪些因素有关？
有机质的生排烃演化有利于含气孔隙的形成
2.5 2
Devonian Mississippian Poker Chip Gordondale
1.5
slope matur
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10 12 14
TOC(wt%)
0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
粘土泥岩 富含有机质泥岩
灰岩
有机质 黄铁矿
干酪根的显微结构
岩性与含气孔隙度和渗透率的关系图
Well Chun-372, 2568m, Transmitted light
黄铁矿的显微结构
三、页岩气选区评价的技术方法探讨
Ad气so体rb的ed存G储as能C力ap（acccit/yg(c）c/g)
深度，m
关键参数一：含气饱和度
含油饱和度的求取
根据连通含油饱和度及连通孔隙在总孔隙中的比例来研究总孔隙中的含油饱和度。
东营凹陷连通孔隙中的残余油饱和度 （张林晔等，2005）
＋
0 0
1000
占总孔隙度比例/% 20 40 60 80 100
连通孔隙度 不连通孔隙度
2000
3000
4000
5000
6000
不连通孔隙与连同孔隙随深度变化关系图