页岩气测井课程

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
Gas(m3/t)
6 8 Absorbed gas(m3/t) Total gas(m3/t) Fit 1: Absorbed gas Fit 2: Tatal gas(m3/t)
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
页岩气测井技术
西南石油大学石油工程学院
2013 年 5 月 8 日
测井新技术及应用，第一次大作业—BY 夏宏泉 2013-05-10 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15251526,2627-2627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(10^4MPa), 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(%)？？
页岩气 1012m3 108.7
致密砂岩气 1012m3 38.8
合计 1012m3 232.9
北美
拉丁美洲
西欧 中欧和东欧
1.1
4.4 3.3
59.9
14.4 1.1
36.6
10.0 2.2
97.6
28.8 6.7
前苏联
中东和北非 撒哈拉以南非洲
112.0
0.0 1.1
17.7
72.1 7.8
25.5
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。
中国页岩储层分布广泛
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
准噶尔盆地 P-J 吐哈盆地 PJ 松辽盆地 K 渤海湾盆地E 华北地区 Pt-O
页岩气层评价
（岩石组分、有机碳含量 及类型、吸附气含量、游 离气含量...）
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。
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
塔里木盆地 € 鄂尔多斯盆地 T
南方地区 Z-T
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
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
吐哈盆地中－下侏罗统湖 相碳质页岩
2. 国内、外页岩气勘探与开发现状
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
地
区
煤层气 1012m3 85.4
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。
孔隙压力(MPa)
孔隙压力(MPa)
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。
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%；
4
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。
2
0 0 2 4 6
Total organic carbon(%)
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
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。
2、外部控制因素 1）深度 页岩气藏埋藏深度与气藏特征 浅层（<） 低压力 低成熟度 深层（>） 高压力 高成熟度
生物成因或热成因 低气体饱和度 高吸附气含量 高孔渗 陡峭的等温吸附线
低成本
热成因 高气体饱和度 低吸附气含量 低孔渗 平缓的等温吸附线
高成本
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。
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
Gas(m3/t)
4
2
0 0 2 4 6
Total organic carbon(%)
页岩总有机碳含量与含气量的关系（Barnet shale）
2）有机质成熟度
天然气产量随烃源岩热成熟度、脆性的增加而增加
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。
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
井下压力曲线图