变系数ΔlogR方法及其在泥页岩有机质评价中的应用

为提高△logR方法对陆相地层有机质评价的适应性,通过修改模型系数、引入新的测井参数,提出变系数的△logR方法.研究发现,△logR方法中孔隙度曲线和电阻率曲线间的比例系数与预测结果误差密切相关,将其视为变量并合理地确定其值能明显减少预测误差;有机质具有低波阻抗的特点,对重矿物欠发育地层,利用波阻抗信息和电测信息可以很好地评价有机质含量.将变系数△logR方法应用于罗69井TOC和氯仿沥青"A"评价,应用结果表明,变系数△logR方法有利于减少TOC的预测误差,也适合对氯仿沥青"A"评价,TOC对应的比例系数"K_(TOC)"小于氯仿沥青"A"对应比例系数"K_A",TOC预测相对误差小于氯仿沥青"A"相对误差,与理论分析相符.变系数△logR方法为评价泥页岩残余烃(油)量提供了新的参考方法.     

基于等温吸附线的煤层气储层的测井评价技术

煤层气以吸附状态赋存在煤层中而有别于常规天然气,导致传统评价常规天然气储层的方法不再适于评价煤层.煤层气含量的计算是煤层评价中最重要的一个环节,总结对比前人应用地球物理技术评价煤层气含量各种方法得出,兰格缪尔等温吸附法是计算煤层气最合适的方法,因此被广泛应用到煤层气的评价中.一般的兰格缪尔等温吸附方程都是由某一温度下甲烷的等温吸附试验数据,得出适用于该温度条件下甲烷的等温吸附方程,而不能预测其它温度.本文针对烟煤和无烟煤提出了适于不同温度条件的等温吸附方程,此外还重点论述了在无煤心实验数据情况下的煤质测井分析方法.     

“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.     

基于岩石力学特征的陆相泥页岩脆性地球物理测井评价——以鄂尔多斯盆地东南部下寺湾地区延长组长7段为例

岩石力学参数表征泥页岩的脆性,反映泥页岩在应力作用下发生破坏产生裂缝的能力.开展泥页岩的脆性评价研究,可为压裂设计提供技术支撑,是提高页岩产能的关键.鄂尔多斯盆地东南部下寺湾地区延长组长7段陆相泥页岩层系内大量发育粉砂质泥页岩条带,岩性非均质性强,对页岩气产量影响显著.针对这一地质实际,本文分页岩、粉砂质泥页岩两种岩性开展三轴压缩等力学实验,对力学弹性参数特征、应力-应变特征、岩石破裂模式及脆性进行了分析,认为其力学破坏具有明显的脆性断裂特征.通过不同岩性横波时差与纵波时差、密度等测井数据的最小二乘法拟合,构建横波波速模型,计算动态力学参数,并利用动静态力学参数间的关系,校正测井计算的力学参数,进而定量评价泥页岩层段脆性.通过误差分析,并与YY22井ECS测井解释的矿物组分脆性加以对比,认为本文计算的脆性剖面是可信的.综合实验分析和测井脆性评价结果,为确定下寺湾地区长7段内的高脆性段,优选压裂目的层,提供了重要的地质依据.     

基于岩石物理参数转换模型的页岩气含气量评价新方法研究

页岩气在储层中主要以游离气和吸附气的形式存在,其含气量主要通过现场解吸和测井方法计算.由于页岩储层十分致密,并且常伴有微裂缝发育,这就造成了页岩储层的储集空间从纳米级孔隙到微米-毫米级的微裂缝并存的特殊情况.针对微孔和介孔段(50nm以内)的等温吸附方法,以及针对宏孔(50nm以上)的高压压汞方法在表征页岩孔隙结构上都存在着局限性.而核磁(NMR)T2分布本身虽然能够表征孔径分布,但是需要精确刻度横向弛豫时间与孔径的关系.本文在现有方法的基础上,结合上述方法的优势,采用拼接的方式表征页岩整体孔径分布,并将核磁T2分布刻度为孔径分布.基于横向弛豫时间和孔径的关系,结合T2-I转换模型,采用动态参数计算页岩储层含水饱和度和含气量,这为页岩储层含气量评价提供了新的可靠的方法.     

湖相泥页岩层系富有机质形成与烃类富集——以长7为例

继海相页岩气之后,陆相页岩油成为中国非常规油气的重要勘探领域.但湖相泥页岩形成环境完全不同于海相页岩,导致有机质形成和储集体构成不同,其含油气性和烃类流动性也不同.本文以鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩层系为例,剖析了湖相泥页岩形成过程中火山活动对古生产力、保存条件的影响,发现火山喷发之前发育藻类、细菌,而喷发之后,细菌数...     

页岩气地球物理测井评价综述

页岩气是指生成、储集和封盖均发生于页岩体系中,或游离于基质孔隙和天然裂缝中,或吸附于有机质和粘土矿物表面,或溶解于沥青和水中,在一定地质条件下聚集成藏并具有商业价值的生物成因和/或热解成因的天然气.在页岩气勘探开发中,地球物理测井是识别、评价页岩气储层并为后期完井提供指导参数的重要手段.页岩气属于极低孔极低渗的范畴,且具有很强的非均质性和各向异性,常规油气藏测井解释评价方法已不再适用,必须建立新的页岩气测井解释评价体系才能够对页岩气藏做出准确评价.评价页岩气藏的潜力涉及对多种因素正反面影响的权衡,包括页岩矿物组分和结构、粘土含量及类型、干酪根类型及成熟度、流体饱和度、吸附气和游离气存储机制、埋藏深度、温度和孔隙压力等.其中,孔隙度、总有机碳含量和含气量等对于确定页岩储层是否具有进一步开发价值非常重要.本文针对国外尤其是美国近期页岩气勘探开发的现状进行了广泛的文献调研,综述当前国外页岩气地球物理测井技术的发展现状,针对勘探开发的不同阶段介绍常用的含气页岩的测井系列,然后总结页岩气测井响应特征,并详细论述了页岩气储层评价方法及储层评价的重要参数,包括有机碳含量、岩石矿物组分及含量、孔隙度、含气量及岩石力学参数,最后提出我国页岩气地球物理测井研究存在的问题和发展趋势.     

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.     

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.     

高热演化页岩总有机碳地球物理预测方法研究进展

我国南方高热演化页岩是页岩气增储上产的主力军,其有利区优选是页岩气勘探开发的首要环节.有机碳含量(TOC)是评价页岩生烃潜力最为关键的指标,可以直接影响有利区决策.为探究不同地球物理方法在高热演化页岩(R_o>2.0%)TOC预测中的适用性,通过文献调研系统地归纳了总有机碳含量(TOC)地球物理预测方法原理与技术流程,结合高热演化页岩地质特征与相关钻井实例应用分析,对比不同方法预测精度并分析适用性.研究表明：高热演化页岩以生干气为主且其层间缝与粒间孔占比少,其电阻率与声波时差更低,ΔlogR法不适用其TOC预测.体积密度测井法预测精度较低,地震多属性反演法精度也不高,且操作复杂、多解性很强.实验-测井-地震联合反演方法预测效果相对较好,是获取三维TOC数据体的最可靠的方法.测井、地震资料不足时,自然伽马测井法可以实现TOC粗估;资料丰富时应当优先选取计算精度最高的机器学习法,其次为多元线性回归法.各方法由经验判断向数理统计判断、由地质驱动向数据驱动、由单因素模型向多因素模型发展,未来可进一步建立高演化页岩TOC数据库实现高效准确的TOC智能预测.     

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.     

基于页岩岩石物理等效模型的地应力预测方法研究

地应力的精确预测是对页岩地层进行水平井钻井轨迹设计和压裂的基础.本文在分析页岩构造特征的基础上,提出了适用于页岩地层的岩石物理等效模型的建立流程,并以此为基础实现了最小水平地应力的有效预测.首先,通过分析页岩地层的矿物、孔隙、流体及各向异性特征,将其等效为具有垂直对称轴的横向各向同性介质,进行了页岩岩石物理等效模型的构建;然后建立了页岩地层纵横波速度经验公式,并将该经验公式与岩石物理等效模型均应用于实际页岩工区的横波速度预测中,二者对比表明,本文中建立的页岩气岩石物理等效模型具有更高的横波预测精度,验证了该模型的适用性;最后,利用该模型计算各弹性刚度张量,进而实现了页岩地层最小水平地应力的预测,与各向同性模型估测结果对比表明,该模型预测的最小水平地应力与地层瞬间闭合压力一致性更高,且储层位置更为明显,具有较高的实用性.     

基于蒙特卡洛方法的无烟煤中甲烷分子吸附量模拟研究

瓦斯压力、温度和含水率对煤中瓦斯吸附量具有重要影响,从微观角度进行无烟煤中甲烷分子吸附量研究对准确测定煤层原始瓦斯含量、防治瓦斯灾害、保障煤矿安全生产以及开发利用煤层气能源具有重要意义.本文以山西红旗一坑无烟煤为研究对象,构建了无烟煤大分子结构模型,采用巨正则系综蒙特卡洛方法(GCMC),通过288~308 K下对甲烷分子吸附热计算,验证了模型有效性,据此分析了瓦斯压力、温度和含水率对无烟煤中甲烷分子吸附量影响规律.研究结果表明:(1)温度和含水率一定时,随瓦斯压力增加,无烟煤中甲烷分子吸附量与Langmuir吸附模型一致;(2)含水率和瓦斯压力不变条件下,无烟煤中甲烷分子吸附量随温度升高线性减少,瓦斯压力在0.01~8 MPa范围内,随着瓦斯压力增加,温度对无烟煤中甲烷分子吸附量影响程度先减小后增大;(3)含水率在0~6.494%范围内,无烟煤中甲烷分子吸附量随含水率增加线性减少.     

地层模量分解及在流体识别中的应用

储层流体识别是确定油气水分布,合理布设井位,提高钻井成功率的关键之一.本文基于流体饱和孔隙介质岩石物理模型,对地震反演的地层体积模量进行分解,获得孔隙流体体积模量,并依据油、气、水(尤其是气-油、气-水)模量的显著差异进行识别.文中简要分析了Gassmann模型和Kuster-Toksz模型的特征,详细讨论了孔隙形态和饱和度对弹性模量的影响,提出了联合Kuster-Toksz方程和Gassmann方程的体积模量分解方法.该方法通过Kuster-Toksz方程从测井数据中反演地层骨架固体和干骨架的弹性模量,再利用Gassmann方程对地层体积模量进行分解,既考虑了孔隙形态,又充分利用了Gassmann方程的易用性.理论模型结果表明方法是可行的.方法应用于西部地区某气田,流体识别与地层含气性预测结果与钻井基本一致,进一步证实了方法的有效性.     

复杂流体储层核磁共振测井孔隙度影响因素

孔隙度是评价储层的基本参数,核磁共振测井是确定储层孔隙度的有效方法.但是,实践中也发现复杂流体储层核磁共振测井孔隙度与地层实际孔隙度存在较大差异,影响了核磁共振测井的应用效果.根据含复杂流体储层的核磁共振测井孔隙度响应方程,分别从流体的纵向弛豫时间、横向弛豫时间、含氢指数以及井眼环境等方面系统研究了影响核磁共振测井孔隙度的各种因素,给出了各因素的影响规律及校正方法,为提高复杂流体储层核磁共振测井孔隙度的应用效果以及发展适合陆相地层核磁共振孔隙度测量方法提供理论基础与实验依据.     

煤及煤层气储层导电特性研究综述与展望

随着人类对天然气资源需求的剧增,煤层气勘探开发已备受业界重视.煤层气勘探开发的诸多技术均移植于常规天然气.常规天然气储层的含气饱和度与电阻率间具有良好的相关性.对于煤层气储层,煤层含气量与电阻率间是否具有相关性、其影响因素主要有哪些,对电阻率预测煤层含气量至关重要.本文翔实调研了国内外煤及煤层气储层导电性研究的相关文献,系统总结了煤体结构、煤的变质程度、温度及水分等对煤体导电性的影响特征,并细致梳理了含气煤储层吸附和解吸过程中电阻率变化规律.系统总结得知,现有研究成果多集中在煤体导电性的研究方面,煤层含气量与煤储层导电性间的内在定量关系尚不清晰.借助于煤岩样标定电阻率测井,进而来分煤阶、分煤体结构来研究煤层气储层导电性是本领域发展的趋势.     

页岩气储层地球物理测井评价研究现状

页岩气是以吸附或游离态为主赋存于暗色富有机质、极低渗透率的泥页岩中,自生自储、连续聚集的天然气藏.我国页岩气富集地质条件优越,具有良好资源前景及开发潜力.页岩气勘探开发的"甜点"是富有机质页岩优质储层的发育段和有利区,页岩气储层评价是寻找"甜点"的关键.地球物理测井技术贯穿于页岩气的勘探开发,是识别和评价页岩气储层的重要手段之一.我国的页岩气勘探开发及储层评价正处于起步探索阶段,为了有效利用地球物理测井技术进行页岩气储层评价,在调研国内外大量文献的基础上,结合已有的地质、测井资料,首先介绍了页岩气勘探开发中不同钻井类型所采用的测井系列,对比和分析了页岩气储层测井响应特征.其次从矿物组分、地球化学参数、物性参数、含气性和可压裂性评价等方面全面深入论述了页岩气储层测井评价方法及评价参数的计算,认为矿物组分、地球化学参数、物性参数、含气性和可压裂性是页岩气储层测井评价的重点,并结合实际资料改进了TOC和脆性指数计算公式.最后提出了我国页岩气储层测井评价中存在的主要问题、发展趋势及一些认识和建议.     

煤岩吸附二氧化碳气体的CT实验研究

利用工业CT技术及应变测量研究不同气压下煤岩的二氧化碳气体吸附性质。研究发现：煤样的应变随吸附时间和气体压力的增加而增加,且在不同方向是不同的,吸附气体导致煤样孔隙率增加;煤样CT图像的灰度均值和灰度标准差随吸附时间和气体压力的增长都表现出增加的趋势。结果表明：吸附二氧化碳导致煤样总体发生膨胀变形,这为吸附提供更多的孔隙表面积而使吸附气体量增加,含气煤样的密度也因此而增大;气体吸附导致的煤样密度均值增加的效应大于体积膨胀导致的煤样密度均值减小的效应;吸附使煤样内部物质分布不均匀程度增加。     

地层条件下砂岩含水饱和度对波速及衰减影响的实验研究

为了研究含气地层对地震波传播的影响，在地层温压条件下，用超声波测试了长庆油田苏里格气田砂岩样品在不同饱和度下的纵、横波速度和衰减Q值.实验表明砂岩样品的物性和流体含量对纵波的速度和衰减的影响均大于横波,含气饱和度大于60％时纵波Q值变化明显；物性越好，含气饱和度越高，纵波Q值越小，吸收越大.分析实验结果和相应的影响机理，给出了利用纵波的吸收衰减预测砂岩含气性的应用实例.     

大麻坪橄榄石冲击波实验研究与高压态物态方程参数的确定

利用冲击波进行的动高压实验对研究超高压下的物质性质也是十分有效的.本文报告了对大麻坪采集的橄榄石进行压力在10~45GPa范围的冲击波动高压实验结果.结合前人等温冷压实验结果,确定了实验过程的温度,对于冲击波实验压力从10GPa变化到30GPa时,温度在摄氏几十度到摄氏800多度之间.测量了岩石超高压下密度变化,在3.627~4.009g·cm~(-3)之间.通过回收实验和确定的温度,表明小于30GPa压力实验条件下,没有发生相变过程.同时也确定了状态方程的参数.最后,指出了实验结果在上地幔地球内部物质运动过程的含义,即冷板块中的亚临界橄榄岩可以存在地幔转换带中.