渝东南黔江地区龙马溪组页岩气储层测井解释评价研究

渝东南黔江地区地质构造复杂,广泛发育海相沉积的黑色页岩.区内龙马溪组页岩气储层地球物理响应具有高伽马、低密度、低孔隙度、低渗透率的特征.综合岩心分析、常规测井和特殊测井资料建立了测井解释模型,对研究区龙马溪组页岩气储层的有机碳含量(TOC)、储层物性、裂缝特征等进行了解释评价.研究表明,该区龙马溪组共发育3套优质页岩储层,总厚度达74.8m.孔隙类型以基质孔隙为主,脆性矿物含量达58%～66%,TOC含量较高,顶部发育微裂缝,具有较好的开发潜力.     

基于扫描电镜的页岩有机孔隙空间定量表征

对于富含有机质的页岩储层来说,孔隙度是评价油气储量的关键参数之一,有机孔隙的存在又对岩石孔隙空间具有重要贡献,因此,研究页岩储层有机孔隙空间是有必要的。本文结合氩离子抛光扫描电镜（SEM）资料和图像分割技术,以川南永川区块YY2井龙马溪组页岩储层为例,对纳米有机孔隙的形态特征和有机孔隙度进行分析研究,研究表明:YY2井龙马溪组有机孔隙较发育,SEM图像中有机孔隙直径差异很大,对龙马溪组6块岩样的SEM图像进行处理,得到的有机质面孔率在0.97％～8.90％之间,个别样品孔径较小,面孔率在1％以下。利用面孔率和有机质含量计算有机孔隙度,计算得到的有机孔隙度在0.12％～0.75％范围内,均值为0.39％,占据岩石孔隙度的10.66％。      

龙马溪组页岩微观结构、地震岩石物理特征与建模

龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的主要层位之一.由于岩石物理实验结果具有区域性,龙马溪组页岩的岩石特征与其地震弹性性质的响应规律需要开展相关的实验和理论研究工作予以明确.本研究基于系统的微观结构观察(扫描电镜和CT成像技术)和岩石物理实验来分析龙马溪组页岩样品地震弹性性质的变化规律,并依据微观结构特征建立相应的地震岩石物理表征模型.研究结果表明,石英含量对龙马溪组页岩的孔隙度以及有机碳(TOC)含量具有一定的控制作用,TOC和黄铁矿主要赋存于孔隙中;岩石骨架组成亦受控于石英或粘土含量,在石英含量大于40%(对应粘土含量小于30%)时,以石英、粘土共同作为岩石骨架,而粘土含量大于30%时,则以粘土作为岩石的骨架.因此,岩石骨架组成矿物、TOC含量、孔隙度共同制约龙马溪组页岩的地震弹性性质,富有机质储层岩石通常表现出低泊松比、低阻抗和低杨氏模量的特征,但由于支撑矿物的转换,某些富有机质页岩亦可表现为高阻抗特征.粘土矿物的定向排列仍然是造成页岩样品表现出各向异性的主要原因,各向异性参数与粘土含量具有指数关系.基于龙马溪组页岩的岩性特征及微观结构特征,可以利用自洽模型(SCA)、微分等效模量模型(DEM)和Backus平均模型的有效组合较为准确地建立龙马溪组页岩的地震岩石物理模型,实验结果和测井数据验证了模型的准确性.研究结果可为龙马溪组页岩气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据.     

筇竹寺和五峰—龙马溪组页岩地震岩石物理等效模型及等效孔隙纵横比的分析（英文）

四川盆地及其周缘地区的筇竹寺组和五峰-龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的主要层位之一,但其地震弹性性质响应规律的区域性特征需要开展相关的实验和理论研究工作予以明确。本研究对干燥状态下的筇竹寺组和五峰-龙马溪组页岩的露头样品进行了超声波速度测试,系统地分析了地震弹性性质随页岩岩石学特征的变化规律。研究结果表明,孔隙度与粘土矿物含量呈正相关、与脆性矿物含量呈负相关;粘土、石英、长石和碳酸盐构成页岩岩石基质,与孔隙共同构成页岩岩石骨架,而干酪根和黄铁矿主要赋存于孔隙中,与页岩骨架的耦合较弱。通过将全部连通性孔隙近似等效于仅存在于骨架粘土矿物之内和采用Gassmann流体替换类似的思路处理干酪根和黄铁矿,可以较为简单地将自相容近似(SCA)理论、微分等效介质模型(DEM)和Gassmann方程组合起来构建研究区页岩的地震岩石物理等效模型。该模型通过关键参数等效孔隙纵横比(采用研究区样品平均值或者由碳酸盐含量进行估算)可以较为准确地预测筇竹寺和五峰-龙马溪组页岩的纵波速度,验证了等效模型的有效性和较广的适用性,可为筇竹寺组和五峰-龙马溪组页岩气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据。     

糜棱化富有机质页岩孔隙结构特征及其含义

在川东北地区下寒武统鲁家坪组地层中发现高含气页岩,该页岩位于大巴山弧形逆冲推覆构造带上城口断裂附近,有机质成熟度Ro达4.0%以上.基于薄片和扫描电镜观察,并结合低温液氮吸附实验,对页岩的孔隙结构特征进行了综合研究.研究认为,地层中劈理发育,劈理域中发育粘土矿物夹有机质颗粒等不溶物质,粘土矿物颗粒呈定向排列,发育糜棱结构;劈理域中大量有机质颗粒与粘土矿物充分混合,发育纳米级粒间间隙-层片间隙集合体-孔隙网络的糜棱化孔隙体系.这种糜棱化孔隙具有比表面积大、吸附能力强和毛细管压力高等特点,是该复杂构造区页岩气富集的主要原因.糜棱化富有机质页岩孔隙结构的发现,揭示了一种四川盆地东北部复杂构造区高过成熟页岩新的富气机理.     

“进源找油”:论四川盆地页岩油气

四川盆地页岩油气资源丰富,具有国内其他页岩层系不可比拟的优越地质条件,是全面开启中国陆上未来页岩油气"进源找油"征程的理想对象.文章整体分析了美国和中国页岩油气的资源特点,提出成熟度对页岩油气构成有重要控制作用,美国页岩油气中轻烃和湿气比重很高,中国海相、海陆过渡相页岩气主要为干气,陆相页岩油油质一般较重.重点对四川盆地页岩油气开展了地质综合研究,取得了3点主要认识:(1)盆地发育三种类型多套富有机质页岩地层,寒武系筇竹寺组、奥陶系五峰组-志留系龙马溪组海相、二叠系龙潭组海陆过渡相、三叠系须家河组湖泊-沼泽相、侏罗系湖相等页岩是盆地富有机质页岩的典型代表,海相页岩气富集主要受深水陆棚相、适中热演化、富钙富硅岩石组合和封闭顶底板"四要素"控制;(2)"甜点段"一般TOC值高、含气量高、孔隙度大、脆性矿物含量多、地层压力高、页/层理及天然微裂缝发育等,"甜点区"一般富有机质页岩厚度大、热演化适中、保存条件好、埋藏深度浅等,重点例举了五峰组-龙马溪组、龙潭组和自流井组大安寨段页岩油气;(3)四川盆地海相、海陆过渡相、陆相页岩油气资源分别约占全国同类页岩油气地质资源量的50%、25%和30%,资源潜力很大,有望成为中国页岩油气工业革命的摇篮,继东部松辽盆地大庆油田"常规石油大庆"和西部鄂尔多斯盆地长庆油田"西部油气大庆"之后,推动建立四川盆地西南油气田"川渝天然气大庆"生产基地.     

龙马溪—五峰组富有机质页岩三维岩石物理模板分析及"甜点"预测

为识别四川盆地丁山区龙马溪—五峰组目的层富含页岩气的"甜点区",本文对页岩的有机碳含量、脆性、孔隙度及微裂隙等核心指标进行分析研究.对页岩展开岩石物性特征和岩石物理分析,结果显示"甜点区"具有TOC含量高、高孔隙度、低密度、脆性高(石英含量高)的特点,此外储层的拉梅常数和密度的乘积λρ分布范围是18～30 GPa·g·cm-3,泊松比v范围是0.18～0.22,剪切模量μ范围是13～18 GPa.根据储层的岩石物理特征,同时考虑孔隙度、裂隙纵横比和矿物组分对优质页岩敏感弹性参数的影响,采用等效嵌入体应力平均(EIAS)理论模型构建适合页岩气储层的三维岩石物理模板,进而预测储层的孔隙度、裂隙纵横比和石英矿物含量.基于测井数据,对构建的三维岩石物理模板进行校正,将校正后的模板应用到研究工区,选取过三口井的二维测线和三维区块,进行孔隙度、裂隙纵横比和石英矿物含量的定量预测.对比实际资料分析得出的优质页岩储层孔隙度预测范围与测井结果吻合较好,过三口井的目的层产气情况与预测结果一致性良好,目的层页岩具有高孔隙度、低裂隙纵横比和高石英含量的特征,可有效地指示优质页岩储层分布.     

不同页岩及干酪根比表面积和孔隙结构的比较研究

运用氮气吸附和扫描电子显微镜实验研究了中国南方古生界不同页岩及其干酪根孔隙发育形态及影响因素.结果显示:二叠系大隆组页岩比表面积介于2.22~3.52 m2 g-1,比表面积与TOC含量之间没有相关性;干酪根纳米孔隙不发育,比表面积为20.35~27.49m2 g-1;志留系龙马溪组页岩比表面积介于17.83~29.49 m2 g-1,比表面积与TOC含量之间有极好的正相关性;干酪根纳米孔隙发育很好,比表面积高达279.84~300.3 m2 g-1;寒武系牛蹄塘组页岩比表面积介于20.12~29.49 m2 g-1,比表面积随TOC含量和蒙脱石含量增加而增加;干酪根发育有一定量的纳米孔隙,比表面积为161.2 m2 g-1.作为比对样品,油柑窝组油页岩比表面积为19.99 m2 g-1;干酪根孔隙极不发育,比表面积仅为5.54 m2 g-1,说明了油页岩的比表面积可能主要是来自蒙脱石等粘土矿物的贡献.页岩比表面积的高低及孔隙的多少与有机质含量、类型、成熟度和蒙脱石含量等因素密切相关.低成熟干酪根基本没有孔隙发育而显示出极低的比表面积;高过成熟干酪根具有较好的孔隙发育及较高的比表面积.龙马溪组干酪根比牛蹄塘组干酪根具有更为发育的纳米孔隙和更高的比表面积,这可能与它们的干酪根类型及显微组分等因素有关.较高的蒙脱石含量也会对页岩比表面积有一定的贡献.低成熟干酪根的孔容和比表面积主要是来自大于10 nm孔的贡献,高过成熟干酪根的孔容主要是大于10 nm孔的贡献,但4 nm左右孔也有一定的贡献,比表面积则主要是来自小于4 nm孔的贡献.通过对比研究不同页岩及干酪根的比表面积与孔隙结构可以得出龙马溪组和牛蹄塘组页岩比大隆组页岩具有更强的吸附能力.     

成岩过程对五峰-龙马溪组页岩地震岩石物理特征的影响

五峰-龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的首选层位,而其地震岩石物理特征是利用地震方法进行"甜点"预测的重要基础之一,但对五峰-龙马溪组页岩地震弹性特征变化规律的研究并未考虑沉积、成岩过程的影响,致使相应的规律性认识缺乏地质意义.在对五峰-龙马溪组页岩样品系统声学测量基础上,分析了页岩样品地震弹性性质的变化规律.利用X射线衍射分析、扫描电镜（SEM）、阴极发光（CL）与能谱分析确定了五峰-龙马溪组页岩在不同沉积环境下的成岩过程,并讨论了成岩过程与地震弹性性质变化规律的因果关系.研究结果表明,页岩中有机质（TOC）受高热演化程度的影响,其密度通常高于1.4 g·cm^-3,并接近于有机碳密度上限1.6 g·cm^-3（石墨密度）.五峰-龙马溪组页岩地震弹性性质变化规律整体受沉积环境控制,沉积环境的差异形成不同的成岩过程,致使地震弹性特征也表现出不同的变化规律.表现在五峰-龙马溪页岩样品动态岩石物理特征主要受岩石结构控制（支撑颗粒弹性性质）,而孔隙度、TOC含量以及孔隙形状则为对地震弹性特征影响的次一级因素.五峰-龙马溪组页岩上段为浅水陆棚相,机械压实与化学压实（硅质胶结）为先后两个过程,造成样品表现出高的速度-孔隙度变化率、高速度比（泊松比）、高各向异性以及低TOC含量的特征.五峰-龙马溪组页岩下段为深水陆棚相,机械压实过程中同时伴有生物成因的硅质胶结,造成岩石样品表现出较高TOC含量与孔隙度、各向异性较弱以及较小的速度-孔隙度变化率.研究结果可为五峰-龙马溪页气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据.     

致密油粉砂岩脆性特征实验分析研究

岩石脆性直接影响储层压裂,是储层压裂改造之前必不可少的环节。本文对松辽盆地青山口组粉砂岩,分析岩石动、静态脆性特征。基于岩石力学实验获得的应力-应变的关系,调查岩石的脆塑性体特征,结果显示静态弹性参数获得的脆性指数与应力跌落系数呈现负相关性,其中脆性指数B_2(杨氏模量E和泊松比v归一化后的均值)与应力跌落系数相关性最好。分析矿物组分与脆性指数B_2、杨氏模量和泊松比的关系,认为相关层系石英、黄铁矿、碳酸盐岩类矿物可作为脆性矿物。基于B_2,在超声波实验中调查了孔隙流体、孔隙度对岩石动态脆性特征的影响,发现孔隙流体能够增强岩石的塑性,降低岩石脆性,且孔隙度越大,岩石脆性降低幅度越大。在饱含不同流体的岩石中,饱气粉砂岩的脆性最高,饱油次之,饱水最小,且饱油、饱水岩石脆性非常接近。对比岩石力学和超声波实验测量结果显示,整体上超声波实验获得的脆性指数比岩石力学实验获得的脆性指数大,不过,二者均随着孔隙度增大而降低,且差值随孔隙度增大而增大。原因在于超声波属于无损测试,而力学实验过程中导致了岩石内部的微裂缝、孔隙发生了改变。此外,低孔隙度岩石的脆性,主要与岩石内部微裂缝的发育程度有关。     

四川盆地WR区块页岩气藏孔隙压力分布特征

页岩气储层孔隙压力是页岩气藏保存条件综合评价过程中的一项重要指标.常规基于欠压实成因的地层孔隙压力预测方法并不适用于存在大量有机质生烃增压过程的页岩气储层.本文在页岩储层岩石物理建模的基础上,通过在模型中添加有机相来间接考虑有机质生烃作用对泥页岩正常压实趋势的影响,结合有效应力原理,形成了面向页岩气储层的孔隙压力预测技术.该技术在四川盆地南部WR区块页岩气藏实际预测结果表明,研究区五峰组-龙马溪组页岩气藏属于典型的超压气藏.在纵向上,五峰-龙马溪组底部的有机碳含量高的优质页岩层段表现为明显的超压特征,压力系数介于1.6～2.1之间.在平面分布上,深凹区压力系数大,西部深凹区保存条件比东部隆起区要好.压力系数预测结果与钻井实测吻合率大于97％,该方法有效提高了钻前地层压力预测精度.     

基于微结构-尺度双分解的页岩随机介质模拟和非均质特征分析

页岩储层矿物颗粒、孔/裂隙、干酪根等微观结构呈现明显的尺度化分布特征,常规的单结构单尺度随机介质模拟方法难以完整描述和重构微观尺度的页岩储层介质,本文提出了一种微结构-尺度双分解的随机介质模拟方法.基于龙马溪组页岩数字岩心,将岩心切片按照占比分解为脆性矿物、孔隙、干酪根及背景介质四种类型,对脆性矿物、孔隙和干酪根三种微结构进行尺度分解,通过优化随机介质模型参数,实现精确模拟不同尺度的微结构组分,再按占比进行微结构-尺度双合成.结果表明,微结构-尺度双分解随机介质模拟大幅度提高强非均质页岩储层介质的建模精度.     

四川盆地龙马溪组页岩气储层各向异性岩石物理建模及应用（英文）

不同类型的页岩,微观物性特征差异明显,本文针对四川盆地龙马溪组页岩气储层进行岩石物理建模及VTI各向异性参数反演。首先,基于前人对粘土矿物的定向排列是产生页岩固有各向异性主要原因这一地质认识,在岩石物理建模过程中引入粘土矿物压实指数CL参数描述粘土矿物的弹性各向异性。之后,基于岩石物理模型开发反演算法,计算页岩储层CL参数及Thomsen各向异性参数,解决了由于无法测得与井壁垂直方向上的声波速度,各向异性直接测量存在困难的问题。计算结果表明,通过在岩石物理建模中引入粘土压实参数,反演方法能够合理估计龙马溪页岩储层的弹性各向异性,反映了龙马溪页岩的微观物性特征。进一步分析发现,龙马溪页岩中粘土含量与参数CL相关性较弱,表明粘土矿物的多少对其压实或各向异性程度影响较小。同时,参数CL在目标层龙马溪组底部和五峰组具有高异常值,反映了储层微观结构与含油气特征具有关联性。最后,基于模型构建了岩石物理模板,可用于储层测井数据与多物性参数关系的定量解释。测井数据在岩石物理模板上的合理分布也验证了岩石物理建模方法的有效性。     

应用三重孔隙模型评价火成岩储层

火成岩岩性特殊,储层非均质性非常严重,裂缝、孔洞发育,属于典型的多重孔隙介质储层,定量计算火成岩储层基质和裂缝的孔隙度和饱和度是评价火成岩油气层的关键。由基质、天然裂缝和非连通孔洞组成的储层可以模拟成基质和裂缝的并联导电网络,非连通孔洞和基质／裂缝的组合的串联导电网络。采用密度测井资料求取总孔隙度,用深浅双侧向电阻率计算裂缝孔隙度,采用密闭取心分析的孔隙度作为基质孔隙度。通过建立以基质、天然裂缝和非连通孔洞组成的储层的三重孔隙解释模型,找到适合于火成岩缝洞型复杂储层的饱和度方程。将三重孔隙解释模型应用于松辽盆地北部火成岩储层,计算的含水饱和度平均相对误差由16．85％降低至12．42％,精度明显提高,为火成岩储层评价、储量计算与地质建模提供了定量参数。     

核磁共振技术在特低渗砂岩微观孔隙结构评价中的应用

特低渗透砂岩储层微观孔隙结构变化复杂,且随机性强,利用核磁共振技术对取自鄂尔多斯盆地延长组的特低渗砂岩样品进行了测试分析.结果表明,实验样品的T2截止值小,T2谱分布表现出双峰态;可动流体参数差异较大,主要受孔隙(尤其是次生孔隙)的发育和连通程度、微裂缝的发育程度、粘土矿物含量及其赋存形式、孔隙的比表面大小及重结晶程度...     

裂缝性储层孔隙指数、饱和度及裂缝孔隙度计算研究

裂缝性储层的裂缝孔隙度、饱和度和孔隙指数等参数的计算一直是测井界亟待解决的难题,它直接关系到对裂缝性储层的发育程度、含油气性、储量规模等方面的评价,前人已在这些方面做了大量的研究工作,但仍需进一步提高和深化对裂缝性储层参数计算的认识.基于考虑裂缝倾角和裂缝曲折度问题的Aguilera孔隙指数计算模型,研究了裂缝性储层孔隙指数的变化规律,研究表明裂缝性地层的孔隙指数受裂缝倾角、岩石总孔隙度、裂缝孔隙度和裂缝曲折度影响大.单组系裂缝性储层饱和度的计算采用将复合系统的孔隙指数代入阿尔奇公式的方法来计算,计算结果与目前国内仍广泛使用的基于串、并联关系建立的双重孔隙饱和度模型计算结果存在较大差别.对比分析了利用成像测井和三种基于双侧向资料的裂缝孔隙度计算模型计算的裂缝孔隙度,表明不同裂缝孔隙度模型计算的裂缝孔隙度大小差别较大.基于双侧向的裂缝孔隙度计算模型只适用于特低孔或致密地层,在由非裂缝因素引起的电阻率降低段使用该模型计算裂缝孔隙度时会出现错误,引入校正系数可拓宽模型的使用范围.     

基于固体替换模型的有机质含量对页岩弹性性质的影响分析

页岩中的TOC(Total Organic Carbon,总有机碳)含量,对页岩的有效弹性模量以及与之相关的弹性波速度(P波和S波)有重要影响,建立弹性模量与TOC含量关系是页岩气甜点预测的重要手段之一.CS和SM两种固体置换理论主要针对孔隙度较大的砂岩,能否适用于孔隙度低、孔隙形态复杂和非均质性强的页岩目前尚未深入研究.鉴于目前已知的富有机质页岩的TOC赋存形态与裂缝以及孔隙形态类似,有关TOC含量对岩石弹性模量的影响可视为孔隙物质充填问题来研究.本文利用数字岩心技术,构造同一数字岩心不同TOC含量的样本群,基于CS和SM两种固体替换理论模型,通过有限元(FEM)数值模拟交叉验证,详细研究了两种固体替换方程对页岩的适用性和TOC含量对页岩弹性性质的影响.研究表明,由于实际岩心孔隙及TOC分布的非均质性,CS替换方程弹性模量预测值与FEM模拟结果存在差异,而SM替换方程预测值与FEM模拟结果基本一致,两种方程的预测差异揭示页岩非均质强度,利用SM替换方程中的参数α_1,α_2,β_1和β_2可详细分析实际岩心孔隙及TOC分布的非均质特征.     

核磁共振在页岩储层参数评价中的应用综述

在常规储层中,核磁共振作为一种快速、无损和灵敏的技术,既可以准确评价储层的孔隙度、渗透率、饱和度三参数,还可以精细刻画储层岩石的孔隙结构.但由于页岩储层致密,干酪根发育,黏土含量高,孔隙类型和孔隙结构复杂,烃的赋存空间和赋存方式特殊,而且存在一定含量的黄铁矿和沥青,导致页岩储层核磁共振响应机理复杂,基于核磁共振的储层参数的准确评价存在困难.为了了解目前核磁共振技术在页岩油气储层参数评价中的研究现状,在参阅大量国内外相关文献的基础上,重点介绍了核磁共振技术在评价页岩储层孔隙度、孔隙结构、渗透率以及饱和度等方面的研究进展.同时,针对解决核磁共振技术在评价页岩储层参数中存在的局限性提出了个人认识,旨在为页岩储层相关研究提供借鉴与参考.     

多孔可变临界孔隙度模型及储层孔隙结构表征

碳酸盐岩、致密砂岩和页岩等储层具有孔隙类型多样、孔隙结构复杂和非均质性强等特征,属于典型的多重孔隙储层,孔隙结构表征是多重孔隙储层预测和流体识别的关键.现有的孔隙结构表征方法大多利用孔隙纵横比或者构建一种新参数来描述孔隙结构.岩石临界孔隙度模型是一种常用的岩石物理模型,具有一定的物理意义和地质含义.本文推导了岩石临界孔隙度与岩石孔隙结构(孔隙纵横比)之间的关系,进而利用极化(形状)因子建立临界孔隙度与弹性参数之间的关系,构建了能够包含多种孔隙类型的多孔可变临界孔隙度模型.利用多孔可变临界孔隙度模型由储层的弹性参数反演不同孔隙类型的体积含量.实验室测量数据和实际测井数据表明,多孔可变临界孔隙度模型能够适用于多重孔隙储层岩石物理建模和孔隙结构表征.     

各向异性富有机质页岩的岩石物理建模及脆性指数研究（英文）

岩石物理建模及脆性指数构建是影响脆性预测精度的两大重要环节。现有页岩模型对有机质的模拟争议较大,需要寻找合理的岩石物理理论来模拟富有机质页岩。同时,现有脆性公式种类繁多,各公式的适用性值得探究。本文利用Self-Consistent Approximation and the Differential Effective Medium(SCA+DEM)理论,通过模拟有机质与粘土的耦合性,构建各向异性富有机质岩石物理模型。与前人理论对比,初步验证了本模型的有效性;同时,基于模型构建脆性模板,分析物性参数对各脆性指数公式的影响。结果显示:各脆性公式对不同物性条件下地层的敏感性不同,基于杨氏模量构建的脆性指数对矿物含量的变化较敏感,而基于拉梅系数构建的脆性公式对孔隙度/孔隙流体敏感。应综合各脆性指数公式并结合地层物性信息,以达到最优的预测结果。