页岩气储层岩石物理性质
页岩气储层岩石物理性质
董丙响;程远方;刘钰川;易新斌;杨柳;吴玲妍;王蓓
【摘 要】在查阅国内外文献的基础上,介绍了页岩气储层评价标准,概括了页岩矿物组成研究方法及测井响应特征,详细分析了页岩气储层岩石物理性质,给出了页岩孔隙度计算公式,提出了页岩气赋存流动新模型及运动机理,并给出了页岩脆性计算方法,将页岩划分为脆性页岩和塑性页岩,为水力压裂设计提供依据.%On the basis of
studying the literatures at home and abroad,the concept and the
evaluation criterion of shale gas reservoirs are introduced according to
research methods of conventional reservoirs, and the petrophysical
properties of shale gas reservoirs are studied deeply. The formulas to
calculate the porosity of shale gas reservoirs and a new shale gas storage
and movement model are presented. The method for calculating the
brittleness of shale gas reservoirs is also presented, and the shale gas
reservoirs are divided into brittle shale and ductile shale,which can provide
the foundation for the hydraulic fracturing design of shale gas reservoirs.
【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(028)001
【总页数】5页(P25-28,36)
【关键词】页岩气储层;岩石物理性质;孔隙度;脆性;水力压裂
【作 者】董丙响;程远方;刘钰川;易新斌;杨柳;吴玲妍;王蓓 【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛
266580;中国石油勘探开发研究院 廊坊分院,河北 廊坊 065007;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛
266580;长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西西安 710018
【正文语种】中 文
【中图分类】TE348
自1821年美国第一口页岩气井商业开采以来，页岩气开发已有190 a的历史［1］.特别是近些年来由于水平井钻井技术及水平井多级压裂技术的突破，页岩气开发在北美地区取得了巨大成功.美国能源署(EIA)［2-3］数据显示，2011年美国页岩气产量达1 800×108 m3，占其天然气总产量的34%，深刻地改变了美国的能源结构.
我国页岩气资源非常丰富，初步估计可采资源量约为(15 ～30)×1012 m3［4］，但对页岩气的勘探开发正处于起步阶段.与常规油气藏相比，页岩气赋存状态独特，国内对页岩气储层性质研究相对较少，还无法做到对储层性质的精确评估.为加深对页岩气储层性质及气体赋存流动状态的认识，笔者在查阅国内外文献的基础上，从常规储层研究思路入手，介绍了页岩气储层评价标准，概括了页岩矿物组成及研究方法，对页岩气储层岩石物理性质进行了详细分析.
1 页岩气储层评价
1.1 页岩气藏基本概念
非常规油气藏与常规油气藏类似，具有非常复杂的地质特征、岩石物理性质和很强的非均质性.所不同的是，非常规油气储层岩石颗粒和层理结构精细，气体储集流动特征独特:孔隙吼道尺寸分布在纳米级，有机质和黏土成分为气体吸附提供条件，且其各向异性影响力学特征和流动性质.致密气藏孔隙尺寸一般为微米级甚至更大，而页岩气藏孔隙为纳米到微米范围，二者在基质的孔隙中都有游离气存在，不同的是页岩气具有吸附特征，且与吸附表面的有机成分和黏土含量有关.Bustin［5］认为:吸附气与游离气之比反应了有机质含量、孔隙分布、矿物组成、成岩作用、岩石结构以及储藏压力与温度的关系.因此，非常规油气藏指含有吸附气成分的油气藏，包括页岩气、煤层气和天然气水合物，而把致密砂岩气藏划为常规油气藏.页岩气藏作为非常规油气藏的典型代表，具有非常规天然气藏的基本特征.
1.2 页岩气储层评价标准
页岩气藏开采首先要对其进行评价，充分考虑其储层性质和开采能力.储层性质主要通过储层参数来描述，通过对相关参数的分析评价储层的生产能力，制定相应的增产措施和开采方案.目前国内外对页岩气藏进行评价尚无统一标准，主要通过岩心实验、测井数据和压力测试(微压裂测试)等方法来获得页岩储层物性参数，借鉴煤层气和常规油气藏的评价方法来对页岩气藏进行评价［6-7］.笔者结合美国页岩气勘探开发的成功经验和世界各大石油天然气公司对页岩气商业性开采的评价，列举页岩气储层主要评价标准，其中包括储层物性及岩石物理性质参数(表1).
表1 页岩气储层评价参数Tab.1 Evaluation parameters of shale gas reservoir?
2 页岩矿物组成
2.1 矿物组成及测定方法
页岩矿物组成非常复杂［8］，主要分为石英类、碳酸盐岩类和黏土类3种，除了常见的伊利石、蒙皂石、高岭石等黏土类矿物，还混杂有石英、长石、方解石、白云石、黄铁矿、磷灰石、云母等.
由于页岩矿物成分复杂，且富含有机质，对页岩矿物组成的测定非常困难.矿物组成的测定方法主要有以下几种［9］:X—射线衍射、红外光谱分析(FTIR)、通过X射线荧光分析或元素捕获设备获得基本矿物元素丰度来进行矿物重构.实验室常用色谱仪或生油岩评价分析仪来测定有机质含量，而在现场则根据测井数据进行分析.
X射线衍射可用于确定主要矿物，但是在黏土含量高时测定的石英含量偏低，因此，需要将黏土成分分离出来;红外光谱分析能够弥补X射线衍射方法的不足，它不需要将黏土分离出来，但需要将有机成分分开单独进行分析.
页岩矿物组成和有机质分布决定着岩石物理性质以及天然气赋存和流动性质.矿物组成影响岩石断裂能力和脆性指数;有机含量和热成熟度则对游离气和吸附气含量的分析非常重要.
2.2 矿物组成对岩石物理性质的影响
页岩矿物组成主要分石英、碳酸盐岩和黏土3类，其相对含量对页岩岩石物理性质(如页岩脆性、酸敏性以及流体敏感性等)影响很大，是进行水力压裂设计的基本资料.根据岩心矿物分析可以确定其脆性指数(Brit)，计算方法如下:
脆性指数=石英含量/(石英含量+碳酸盐岩含量+黏土含量)×100%.
由上式可知，页岩脆性随石英含量增加而增大，随黏土比例上升而减小.因此，石英含量高的地层是页岩气开发的有利选区.
2.3 页岩气储层测井响应特征
页岩气储层识别所利用的常规测井方法有:自然伽马测井、声波时差测井、体密度测井、中子密度测井、岩性密度测井、电阻率测井、井径测井等［10］.根据测井资料可以定量分析页岩储层的岩性，确定孔隙度、渗透率及饱和度等基本物性参数.分析页岩矿物组成及储层性质可得到各种测井方法的页岩气藏测井响应特征(表2).
表2 页岩气藏测井响应特征Tab.2 Logging response attribute of shale gas
reservoir?
3 页岩气储层岩石物理性质
3.1 页岩气藏孔隙度 通过岩性密度测井方法能够获取孔隙度，但是由于页岩气储层极为复杂，有机质密度低，页岩密度变化大，流体分布不均，通过密度测井很难准确求取页岩气藏孔隙度.C.H.Sondergeld［11］等提出根据页岩矿物组成来求孔隙度的方法，计算公式如下:
将式(2)和式(3)代入式(1)可得页岩总孔隙度计算公式:
式中:φTOC为总有机质体积分数;w TOC为有机碳质量分数;ΦT为岩石总孔隙度;ρb为地层条件下岩石密度，g/cm3;ρg为气体密度，g/cm3;S wT为含水饱和度;ρw为地层水密度，g/cm3;ρm为岩石骨架密度，g/cm3;ρTOC为有机质密度，g/cm3;ρfl为流体(水和气体)的密度，g/cm3.
页岩气储层有效孔隙度可根据以下公式得到［12］:
式中:ΦTClay为黏土束缚水孔隙度;φcl为黏土体积分数;ρDryClay为干黏土密度，g/cm3;ρWetClay为湿黏土密度，g/cm3.ρDryClay和 ρWetClay可由 X — 射线衍射、红外光谱分析以及经典的中子密度交会图得到.
3.2 页岩气储层流体储存流动特征
页岩气储层基质的渗透率极低，一般小于10—7 μm2，页岩气的赋存和流动受孔隙和裂缝尺寸及连通状态的控制.页岩气的储存形式主要有3种:连通微孔隙裂缝中的游离气、有机质和泥岩黏土表面的吸附气以及固体有机质中的溶解气［13］.页岩气储层非常复杂，孔隙裂缝分布在10—6～10—10 m.气体流动状态主要分为2种:在较大的连通孔隙中流动为连续流，符合达西定律;在纳米级孔隙中为非连续流动且有滑脱效应，受表面扩散作用的影响.有学者［14］将页岩气储层空隙结构划分为4级，并将流动状态分为5种类型，提出了页岩气赋存流动模型及运动机理(图1).
图1 页岩气赋存和流动模型Fig.1 Model for shale gas storage and flow
在低压条件下，气体滑移现象和扩散作用非常明显.室内实验［15］表明:标准状态条件下，当岩样孔隙直径为1μm时，流体主要是瞬变不稳定状态;当采用分子直径更小的气体(如氦气)时不稳定流动更容易发生.且试验使用的气体密度或浓度越小，气体渗透率的变化越大，受滑移流动和扩散作用影响更明显.
吸附作用对储层渗透率影响很大，储层条件下若不考虑干酪根和黏土表面吸附的影响，渗透率将会被严重低估［16］.干酪根对气体吸附得到了广泛的认可，但黏土吸附气体的研究却不是很多，国外学者基于等温吸附理论，提出了有效吸附孔隙度的概念，考虑了吸附作用对渗透率的影响.通过实验研究表明，压力越低有效吸附孔隙度越大，同时若不考虑吸附作用影响也就越低估了渗透率，相对误差可达60%.因此可以看出，若采用不完整的流动模型或不考虑扩散或吸附的影响，则会产生很大误差.
3.3 页岩气储层岩石力学性质
掌握页岩气储层的岩石力学性质是对储层进行压裂设计的基础，杨氏模量(E b)和泊松比(P Rb)是2个基本的岩石力学参数.通过岩心矿物分析可以对岩石力学性质进行定性描述，而根据测井资料获得岩石力学参数来分析岩石的力学性质更为普遍.国外学者［17］给出了利用多种常规测井资料计算综合弹性模量E c和泊松比P
Rc的方法，该方法可以在缺少偶极子声波测井资料的情况下使用.
通过杨氏模量和泊松比可以定量地表征页岩的脆性［18］，其计算公式如下:
页岩气地质特征及选区评价
页岩气地质特征及选区评价
页岩气是一种非常重要的天然气资源，它储存在页岩中，需要通过水平钻井和水力压裂技术进行开采。随着对化石能源的需求不断增加，页岩气的开采和利用成为了全球能源领域的热点话题。了解页岩气地质特征并对潜在的页岩气选区进行评价显得尤为重要。
页岩气的地质特征主要包括页岩的岩性特征、孔隙结构、渗透性、含气量以及地质构造和沉积环境等方面。页岩的岩性特征对于页岩气的储层特征有着重要影响。页岩的岩性应该具有较高含量的有机质，这样才能在压裂作业后释放出大量的天然气。页岩的孔隙结构也对页岩气储层的渗透性有着重要影响，通常来说，孔隙度越大，渗透性越好，对于页岩气的开采也更为有利。页岩中的天然气含量也是评价页岩气潜力的重要参数之一，通常来说，含气量越高，页岩气的潜力就越大。地质构造和沉积环境对于页岩气的分布和聚集也有重要影响，对地质构造和沉积环境进行综合分析可以帮助确定页岩气的分布规律和选区范围。
在对页岩气选区进行评价时，需要综合考虑以上地质特征，并利用地质勘探、地球物理勘探和化验分析等技术手段，确定潜在的页岩气选区。可以通过地质调查和取芯分析等手段，获取页岩岩性和孔隙结构等信息，从而初步确定页岩气的潜力。可以通过地球物理勘探技术获取页岩气储层的地质构造和含气量等信息，进一步确定页岩气选区的范围。可以利用化验分析技术获取页岩气储层的气体组成和含气量等信息，对选区进行综合评价，确定最有利于页岩气开采的区域。
页岩气地质特征及选区评价是页岩气资源勘探和开发的重要基础工作，通过对页岩气地质特征的研究和对选区的评价，可以为页岩气资源的合理开发提供重要的依据。随着页岩气资源的不断发现和开采，相信在不久的将来，页岩气将成为全球能源领域的重要组成部分。
旬宜地区长73页岩储层研究
旬宜地区长73页岩储层研究
摘要：页岩属于烃源岩中的一种，它的生烃、排烃、运移、聚集和保存等一系列活动全都在烃源岩内部完成，页岩既是烃源岩的储层，也是烃源岩的盖层。油气可以在页岩岩石颗粒之间进行储藏，也可以在孔隙结构或者裂缝中进行储藏，同时它也可以附着在页岩的有机物的表面上；通常这种页岩储层都具有非常低的孔隙度和非常低的基质渗透率。
一般的页岩都是高自然伽马、电阻率中等、密度大、中子高。富含有机质的页岩具有以下一些特点，它的自然伽马数值通常高于普通页岩、电阻率也比较高、而密度较低、中子中等。密度和中子数值没有差异或只有较小的差异，但对比有机质含量低的页岩差异明显较小。泥岩的测井特征为低电阻率、高自然伽马、高中子。本文以旬宜地区长73页岩储层为例进行了测井解释方法研究，为后续页岩储层的开发提供技术依据。
关键词：页岩；储层测井；方法研究
页岩是一种由黏土脱水胶结形成的岩石。通常是以黏土类矿物为主，例如高岭石、水云母等，薄层理构造都很明显。页岩成分比较复杂，最主要的矿物就是黏土矿物如高岭石、水云母、伊利石等，一般含量在90%以上。次要矿物为石英、长石。而旬宜区块的长73页岩的矿物成分主要是黏土、石英、长石等，白云石和方解石含量极少，基本可以忽略不计。
旬宜地区长73页岩作为烃源岩的一种，有着烃源岩所具备的一切物理化学性质，但由于其沉积环境特殊，又使其和其他岩石的测井响应特征有有着一定的不同之处。长73页岩是低能深水环境中沉积的，沉积物的粒度较细，吸收的放射性元素较多，因此为高伽马异常；因为干酪根的密度通常是比地层岩石骨架密度要小一些，所以密度也相对要低一点，声波要大一点；由于长73页岩段的空隙中同时富含地层水和液态烃，因此电阻反应为高值。以上测井特征通常称为“三高一低”的特征。 一、页岩油储层的测井识别
1曲线重叠法
基于钻井取芯的岩性，利用常规资料，采用测井曲线重叠法技术，定性划分泥页岩标准。当页岩中存有大量低密度、低速度的干酪根的时候，声波值增大，电阻率值也会相应增大，在这种情况下声波时差曲线会与电阻率曲线发声一定的分离；而低密度、低速度的干酪根没有存在于页岩中的时候，声波时差变大、电阻立场减小，造成声波时差电阻率曲线重叠。电阻率和孔隙度曲线重叠法能消除岩石孔隙度对页岩识别的的影响，在烃源岩中，孔隙度曲线通常是与高声波时差、低密度的固态有机质息息相关的，在烃源岩中，如果油气还没有生成，RT仅仅因为孔隙度曲线的变化而变化，RT曲线值增大，可以认为有机质的相对丰度也高一些，如果电阻率没有什么变化，代表烃源岩还没有发育成熟。一般来说成熟的烃源岩中，孔隙度曲线会有所反映，因为已经有生成的烃的存在，RT值是明显会增大的,这也能看出来烃源岩的成熟。因此根据孔隙度曲线和电阻率曲线重叠可以识别油页岩。在某一深度范围内，选择砂岩段进行刻度让电阻率测井曲线与声波时差测井曲线重叠或者电阻率曲线与密度曲线重叠，曲线重叠有包络面积的深度段就可以评价为富烃泥页岩。（如图1）
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响
页岩气是一种非常重要的天然气资源，其储层特征对于气田开发和储层改造具有重要的影响。本文将从页岩气储层的主要特征入手，探讨其对储层改造的影响。
页岩气储层主要特征
页岩气储层是指那些以页岩作为主要储层岩性的天然气储层，其主要特征包括低孔隙度、低渗透度、高含气量和复杂裂缝网络。具体来说，页岩气储层的孔隙度往往在1%以下，渗透度也极低，常常在0.1mD以下，这使得气体在储层中难以流动并且难以开采。与此页岩气储层中的含气量通常很高，可以达到数十亿立方米/平方千米的级别，这为页岩气的大规模开采提供了可观的资源。
页岩气储层中的裂缝网络也是其重要特征之一。裂缝是指在地质岩石中由于断裂或者拉伸形成的一系列细小裂缝，而页岩气储层中的裂缝网络非常复杂且密集，这为气体的迁移和储集提供了通道和空间，也为储层改造提供了挑战。
由于页岩气储层的特殊性，对其进行开发和储层改造是一项复杂而艰巨的任务。储层改造是指通过一系列工程措施，使得原本具有一定储集条件但不能直接商业开采的油气储层具备商业开采条件的过程。页岩气储层的特征对储层改造具有重要的影响，主要表现在以下几个方面。
1. 裂缝治理
对于页岩气储层而言，裂缝网络的存在是其开采的重要保障，但也是储层改造的挑战。裂缝的存在使得气体在储层中的迁移和储集有了通道和空间，但也使得储层的压裂和改造变得更为复杂。在储层改造过程中，需要对裂缝进行治理，以防止气体的大规模泄漏和储层的不稳定性。裂缝治理涉及到地质勘探、地震勘探和地质力学等多个领域知识，需要综合利用多种技术手段，例如注水、注泥、注蜡、压裂等，以实现对裂缝的治理和控制，为储层的改造创造条件。
2. 压裂技术
对于页岩气储层而言，压裂技术是一种重要的储层改造手段。压裂技术是指通过人工方式，利用高压液体或气体将岩石打碎，形成裂缝或者扩大已有裂缝，从而提高岩石的渗透性和孔隙度，增加储层的可采储量和采收率。对于页岩气储层而言，由于其孔隙度和渗透度较低，通常需要通过压裂技术来提高储层的可采性。压裂技术要求对储层的地质、岩性和构造有较为全面的了解，需要结合岩性、地震资料和岩心分析等资料，通过合理设计压裂参数和作业方案，实施对储层的有效改造。
第二章 储层岩石的物理性质
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第—节 砂岩的骨架性质
1 砂岩的粒度组成
➢ 砂岩的粒度组成是指构成砂岩的各种大小不同颗粒的相对含量，通常以质量分数表示。
➢ 常用的粒度组成测定方法有筛析法、沉降法和薄片法。
薄片法：较大直径；筛析法：中小直径；沉降法：<40um的砂粒。
沉降法的原理是是通过测定颗粒在介质中的沉降速度，间接获得颗粒的粒度组成。〔粒度10~50um，岩石颗粒的百分数不应超过1%〕
➢ 岩石颗粒的不均匀系数α定义为粒度组成累积分布曲线上某两个累计质量分数所对应的颗粒直径的比值。α=d60/d10
➢ 分选系数：以累计质量25%、50%、75%三点，将粒度组成分为四段，则分选系数为 S=(d75/d25)开方
2
岩石的比面
➢
岩石的比面是指单位体积岩石的总外表积。单位为m2/m3
S=A/V
比面的影响因素：随颗粒的直径变小，比面变大；掩饰的骨架颗粒越不规则，岩石的比面越大。
➢ 比面的求取方法：直接法〔实验测定〕、间接法〔资料计算〕。
第二节 储层岩石的孔隙性
1孔隙和孔隙结构
➢ 岩石的空隙是指岩石中未被碎屑颗粒、胶结物或其他固体物质充填的空间。常用“孔隙〞 替代“空隙〞。
砂岩岩石的孔隙空间主要由喉道和孔隙组成。一般将碎屑颗粒包围较大的空间称为孔隙，在颗粒间联通的狭窄局部称为喉道。
孔隙大小、形态决定岩石的储集能力；喉道大小、形态操作孔隙的储集和渗透能力。
➢ 岩石的孔隙结构是指岩石中的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关系。
2 储层岩石的孔隙特征
➢ 按成因，砂岩中存在四种根本孔隙类型：粒间孔隙、溶蚀孔隙、微孔隙、裂隙。
3 储层岩石的孔隙度
➢ 储层岩石的孔隙度是指岩石孔隙体积与其外表的体积的比值。
➢ 依据岩石的孔隙是否连通和在肯定压差下流体能否在其中流动,岩石的孔隙度分为：绝对孔隙度、有效孔隙度、流动孔隙度。
岩石物理学报告
2015.年1月 岩石物理学报告
1
1 前言
对于非常规油气藏的开发，这里我主要以现今比较热门且拥有巨大潜力的页岩气开发为例，我们知道，中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿－30万亿立方米，与美国28．3万亿立方米大致相当，经济价值巨大。另一方面，生产周期长也是页岩气的显著特点。页岩气田开采寿命一般可达30～50年，甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年。开采寿命长，就意味着可开发利用的价值大，这也决定了它的发展潜力。
页岩气开采技术，主要包括水平井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、页岩气开发
重复压裂技术及最新的同步压裂技术，这些技术正不断提高着页岩气井的产量。正是这些先进技术的成功应用，促进了美国页岩气开发的快速发展。如果能引进这些先进技术，将为中国页岩气开发助一臂之力。
国内外科学工作者也都十分关心页岩气的开采问题，我将从岩石脆性和异常地层压力这两个方面就相关文献做一个小结和心得。
2015.年1月 岩石物理学报告
2
2 1.岩石脆性与页岩气
页岩气藏属超致密储层, 具有低孔、特低渗的成藏特征, 开发需要大规模的水力压裂来提高产能。裂缝网络的展布特征直接受控于脆性矿物指数大小, 其计算方法主要有两种, 矿物岩石学法主要用于页岩气储层的定量评价, 而岩石物理法是岩石整体力学的反映, 一般在现场生产中, 更能反映岩石的脆性。
1.1 脆性矿物指数对页岩气开发的意义
页岩气属于一种“ 连续型” 气藏, 主要以吸附、游离或溶解状态赋存于暗色泥岩中,
储层岩石的物理特性油气储层为地下...
第一章 储层岩石的物理特性油气储层为地下深处多孔岩层，因此油气地下储集空间的特征——储层多孔
介质的结构、性质决定了油藏的赋存特点、油气的储存丰度与储量、油气井的产能，也决定了油藏开发的难易程度和最终效果。研究和掌握储层物性是认识储层、
评价储层、保护和改造储层的基础，是从事石油勘探、钻井、油田开发开采及提
高油气采收率工作所必需掌握的基础知识。
石油与天然气储层主要为沉积岩储集层，而沉积岩又分为碎屑岩和碳酸盐岩储集层（表5—1）。世界上主要含油气区的储集层多为碎屑岩储集层，它包括各种类型的砂岩、砾岩、砾砂岩以及泥岩。碎屑岩储集层分布广、物性好，是主要的储层岩石。
碳酸盐岩储集层是另一类重要的油气储集层。根据全球资料统计，以碳酸盐岩为储集
层的油气储量，约占总储量的一半，油产量达到总产量的50％以上。波斯湾盆地是世界碳
酸盐岩油田分布最集中的地区，我国也发现了一批碳酸盐岩油气藏。实践向人们展示了在碳酸盐岩中寻找油气资源的广阔前景。本篇将以碎屑岩（砂岩）、碳酸盐岩为主要研究对象。
表5—1储层岩石的分类与实例 沉积类型 岩 性 分 类 典型油田举例
碎屑岩 砂岩 疏松砂岩 萨尔图油田、胜坨油田
粉砂岩 文东油田
致密砂岩 枣园油田
裂缝性砂岩 延长油田
砾岩 砾岩 克拉玛依油田
砂砾岩 砂砾岩 曙光油田
裂缝性砂砾岩 蒙古林油田
泥岩 孔隙缝洞泥灰岩 南翼山油田
碳酸盐岩 白云岩 裂缝孔洞白云岩 任丘油田
裂缝孔隙泥质白云岩 风成城油田
石灰岩 裂缝孔洞灰岩 苏桥油田
生物灰岩 桩西油田
孔隙裂缝藻灰岩 义东油田
火成岩 裂缝孔隙安山岩 风化店油田
裂缝性凝灰岩 哈达图油田
火山岩 车排子油田
玄武岩、安山岩 克拉玛依油田417断块
变质岩 裂缝性变质岩 鸭儿峡油田
裂缝性花岗岩 静安堡油田
砂岩储层是由砂粒沉积并经胶结物胶结而成的多孔介质，颗粒固体物质构成骨架，颗粒
之间存在的间隙为空隙或称孔隙。本篇研究砂岩的粒度组成、比面等骨架性质，以及孔隙性、
页岩储层可压性分析研究
第50卷第2期 辽 宁化工2021 年 2 月_________________________________Liaoning Chemical IndustryVol. 50, No. 2 February, 2021
页岩储层可压性分析研究
黄宇飞
(长江大学地球科学学院，湖北武汉430100 )
摘 要：页岩气作为一种非常规油气资源，目前已成为我国油气藏所开发的重点。然而受到页岩储层低孔超低渗透物性特征的影响，页岩气的经济开采必须依靠水平钻井与压裂改造才能实现。基于页岩 气储层的主要物理性质，以现有的储层可压性的各类评价指标，从地质可压性、体积可压性两方面入 手，提出一套计算页岩气储层可压性的评价方法，并结合现场X井的数据进行页岩气藏可压性的实例 计算，判断其可靠性。关键词：页岩气；储层；可压性；评价方法中图分类号：TE121.1 文献标识码：A 文章编号：1004-0935 (2021 ) 02-0262-03
中国存在页岩气发育的良好地质条件，根据地
质类比法研究和资源量初步估算，中国拥有与美国
大致相同的页岩气资源量m。因此，作为一个石油 对外依存度超过50%的国家，我国应该从美国页岩
气革命成功的经验中获得启示，即重视页岩气工业
的发展，建立一套成熟完整的开发体系。与美国相
比，我国的页岩气工业发展还处于早期阶段，目前
存在的主要问题之一就是基础理论和实验研究的环
节比较薄弱。侯冰等121认为可压裂性（Fracability)
是页岩气藏储层具有的能够被有效压裂从而增加产
能的性质，是表征压裂难度和能否达到预期的压裂
效果的参数。赵金洲等将页岩气藏储层可压性描述
为在相同的压裂技术T艺下，储层中形成复杂缝网
并且获得足够大的储层改造体积（SRV )的可能性，
以及产生较高经济效益的能力。两者的描述虽然略
有不同，但有两个主要共同点：1 )可压性好的页岩 气储层易于形成复杂的裂缝网络，压裂难度低；2)
考虑多组分吸附的页岩气储量计算
第１卷第６期 油气藏评价与开发 ＲＥＳＥＲＶＯＩＲ ＥＶＡＬＵＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ２０１ １年ｌ２月 考虑多组分吸附的页岩气储量计算 曹廷宽，段永刚，王容，方全堂，魏明强 （西南石油大学国家重点实验室，四川成都６１０５００） 摘要：页岩气藏是一种主要以游离态、吸附态和溶解态赋存于泥、页岩中自生自储的非常规气藏。由于页岩气存在吸附解 吸等特性，常规气藏储量计算方法没有合理考虑吸附气和游离气相所占体积而导致计算的页岩气藏储量偏高。从页岩气 藏储层特征及气体赋存形式的研究出发，研究多组分气体吸附情况下的页岩气藏地质储量计算方法。通过实例分析表明 该方法更加符合页岩气藏实际，为合理评价页岩气藏的储量和开发方案提供了科学依据。 关键词：页岩气藏；储量计算；多组分；吸附解吸；扩展Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温模型 中图分类号：ＴＥ：１２２．２ 文献标识码：Ａ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｍｕｌｔｉ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｃａｏ Ｔｉｎｇｋｕａｎ，Ｄｕａｎ Ｙｏｎｇｇａｎｇ，Ｗａｎｇ Ｒｏｎｇ，Ｆａｎｇ Ｑｕａｎｔａｎｇ ａｎｄ Ｗｅｉ Ｍｉｎｇｑｉａｎｇ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｕｅｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｅｈｕａｎ ６１０５００，Ｃｈｊｎａ１ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｅｌｆ－ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｅｌｆ－ｓｔｏｒａｇｅ ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｔｏｒｅｄ ｉｎ ｍｕｄ ｓｈａｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ｆｒｅｅ ｓｔａｔｅ，ａｄｓｏｒｂｅｄ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｓｔａｔｅ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅ￣ｉｅｓ ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｎ— ｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｃａｎ ｎｏｔ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅｓ ｏｆ ａｂｓｏｒｂｅｄ ｇａｓ ａｎｄ ｆｒｅｅ ｇａｓ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ａ ｈｉｇｈｅｒ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｇａｓ ｓｔｏｒａｇｅ ｆｏｒｍ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｍａｄｅ ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｗｉｔｈ ｍｕｈｉ－ｃｏｍｐｏ— ｎｅｎｔ ｇａｓ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｈａｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ， ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｇｒａｍｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｍｕｌｔｉ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｅｘｔｅｎｄｅｄ—Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ｍｏｄｅ】 ０引言 目前，页岩气勘探开发已成为世界焦点，美国、加 拿大已在多个盆地进行了页岩气商业性开采。２００９ 年，美国页岩气产量占全美天然气总量近１５％…。页 岩气藏属于特低孔、特低渗、自生自储、连续富集型非 常规气藏，赋存气体由吸附气、游离气与溶解气组 成。因其资源价值、社会价值大，清洁环保，分布广， 生产周期长等特点，有着广泛的开发前景 。 针对页岩气藏吸附气和游离气之间存在吸附解 吸的动态平衡关系，李艳丽 总结了页岩气储量计算 方法以及适用条件，同时指出页岩气藏储量计算要 重视孔隙度、裂缝、吸附气、含气饱和度等问题。刘 铁成等 ｌ从物质平衡原理出发，提出了单组分吸附页 岩气藏储量计算方法。目前，尚未见到考虑多组分 吸附计算页岩气储量计算方法，并且页岩储层有大 量吸附相存在，缺乏物质平衡及孑Ｌ隙度校正 ，使其 常规气藏储量计算值往往偏高。 １ 页岩气储层特征及储集特性 １．１页岩储层特征 与常规气藏相比，页岩气孔隙结构存在较大差 异，其特征介于致密气和煤层气之间，有机质含量为 收稿日期：２０１１－１０—１１。 第一作者简介：曹廷宽（１９８７一），男，硕士研究生，主要从事试井、产能、油气藏动态分析方面的研究。 基金项目：国家重大专项“大型油气田及煤层气层开发”（２００８ＺＸ０５０２２）。
页岩气地质特征及选区评价 2
页岩气地质特征及选区评价
页岩气是一种新的天然气资源形式，其储层岩石主要为含机质丰富、微细晶格、弱化学交错、固结和自生孔隙发育的页岩。页岩气的开发取决于储层的地质特征和选址评价的准确性。本文就页岩气地质特征及选区评价进行探讨。
1. 岩石类型：页岩气主要储存在泥岩中，其成分以粘土矿物、有机质和少量碎屑矿物为主。
2. 有机质类型：储层的有机质类型是页岩气勘探和开发的关键，目前已知的主要有机质类型有生物质、藻类、核质和沥青质。
3. 有机碳含量：页岩气的储层主要是由含有机质的页岩矿物组成的，其中的有机质含量很高，一般在1-5%之间，在一些优质储层中则可高达5-15%。同时，有机碳含量高、烃类类型多、热解烃含量高的页岩气是优质储层的指标之一。
4. 矿物组成：页岩气储层内的矿物主要包括石英、长石、云母等，以石英为主要储集矿物。
5. 孔隙型态：页岩气储层孔隙的类型主要为有机质孔隙和自生孔隙，其中自生孔隙包括气体型孔隙、胶体型孔隙和纳米孔隙等类型孔隙。有机质孔隙是页岩气储层中最主要的孔隙类型。
6. 储层气体成分：储层气体成分主要包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等烷烃气体和部分非甲烷烃气体。
页岩气勘探开发需要进行选址评价，以确保勘探和开发活动能够成功实现。下面是页岩气选区评价需要注意的几个方面：
1. 地质条件：选取具有良好地质条件的区域进行钻探，如具有较厚的泥页岩层、高有机质含量等地质条件。同时，需要充分考虑区域内地质构造、构造特征、地震资料等。
2. 成本效益：在选址过程中，需要充分考虑相应的勘探和开发成本，并进行相应的评估。另外，还需要权衡勘探成功概率、开采期、投资风险等因素，以获得最优勘探开发效益。
3. 市场条件：对不同勘探区域的市场需求进行评估，并进行相应的市场调查和分析。在确定勘探区域时，需要充分考虑当地市场条件、气价、销售网络等相关因素。
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响 2
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响
在页岩气的储存和开采过程中，可以发现大部分页岩气都是游离状态或吸附状态存在的，它的非均质性很强，同时渗透率较低，目前国内对于页岩气储藏的改造和总体认识还是存在一些问题的，如何进行开采和压力也成了研究人员关注的一个重要问题，在设计开采方面，页岩气储存的压力关键技术十分单一，所以开采存在一定的困难，对此笔者根据近些年的工作经验，分析了目前我国页岩气储存的主要特征，以及怎样对储藏进行改造。
标签：页岩气储层;特征;储层改造;影响
页岩气在存储的过程中经常位于自生自储式的存储层，一般以微孔或中孔存储渗透率较低和其他砂岩的储存相比，渗透率明显降低，通常来说需要进行水利压力改造进行下一步的开采，在改造过程中，页岩气储藏和常规沙岩有着本质的区别，必须保证裂缝的稳定性和复杂性，才能保证开采工作的顺利进行。
1 储层特征分析
页岩气储存最大的特点就是属于自生自储的类型，所以页岩气中有机质的含量较高，特别是有机碳在粘土矿物质的含量中也是很高的，页岩储气层结构大部分属于泥质结构，而其中主要成分为矿物粒度，从整体的物理特征来看，页岩气本身的渗透率很低，孔隙度较低，所以开采起来难度较大，工程量也很大。
2 储层特点对储层改造的影响分析
在进行页岩气储气层，压裂改造的过程中，为了保证开采的顺利，必须保证压力缝网的流动性和稳定性，实际上岩石组成物质十分复杂，岩石的脆性和各类天然裂缝的都会影响到整体的开采。
2.1 页岩矿物组分
在页岩气开采的过程中，页岩开采层的矿物组成成分，将会直接影响到储层的改造。目前页岩储层中最多的物质为有机炭和粘土矿物，但还有其他矿物质，包括长石、白云石、云母、黄铁矿等，由于岩层储藏表面很大，并且有很多空隙，所以气体吸附能力较强，在粘土含量增加时，页岩气储存的塑性就会大大增加，这对整体的开采将会产生重要的影响，特别是对后期的压后产气产生影响，随着开采的不断深入，开采层中的石英云母等矿物质，也会使岩石的脆性不断增加，而裂缝不断开裂，从而将会影响到整体的开采工作，这些矿物含量在增加的时候，页岩矿物的孔隙会减少，所以其中存储的游离气体会降低，特别是方解石一旦被埋藏，就会直接产生胶结现象，空隙持续缩小，甚至消失，使得存储的气体含量直接降低，所以后期的气压提取难度就会大大增加，如果我们从压力效果去考虑整体的开采，必须要保证含气性和矿物含量之间处于一种平衡状态，所以综合考虑易压裂性和储藏的发展状况，在进行储存改造时一般不采用水力压裂这一方