应用测井资料评价四川盆地南部页岩气储层

2011-09-13齐宝权杨小兵张树东曹蓁

天然气工业 2011年4期

关键词：伽马测井电阻率

齐宝权杨小兵张树东曹蓁

1.川庆钻探工程有限公司测井公司 2.西南石油大学

应用测井资料评价四川盆地南部页岩气储层

齐宝权1,2杨小兵1张树东1,2曹蓁1

1.川庆钻探工程有限公司测井公司 2.西南石油大学

页岩气储层的测井解释在国内刚刚起步,与常规储层相比有着不同的测井响应特征。因此,应用ΔlogR方法(孔隙度和电阻率曲线重叠法)识别页岩气时应考虑到重叠基线的选取、岩性的变化等的影响;用电成像测井资料对不同地质特征的拾取、裂缝的有效性评价、地应力的分析是关键技术。经过对Wx井页岩气储层部分物性参数的初步处理,有针对性地选取测井项目,探索出了对页岩气的测井解释模式,这对今后页岩气储层测井解释评价工作的开展具有重要的参考意义。

页岩气储集层裂缝参数测井解释四川盆地南

中国页岩气资源广泛分布于海相、陆相盆地[1]。四川盆地拥有丰富的泥页岩,主要发育于上三叠统须家河组、上二叠统龙潭组、下志留统龙马溪组、下寒武统筇竹寺组。这些暗色页岩发育的地区和层位是值得重点研究和开发的领域,预测其广泛分布区中页岩气的开发前景将很乐观[2]。

测井资料在评价烃源岩、页岩气定性识别、有机质含量和含气量的计算以及应力分析、地层各向异性等方面不可或缺。为此,笔者就应用这些测井资料时值得注意的问题进行了探讨和分析。

1 泥页岩地层测井特征

与常规的砂岩储地层对比,泥页岩地层具有以下测井特征:①井径一般出现扩径现象;②自然伽马高值,含碳量高段自然伽马特别高,与无铀伽马值相差大,主要表现为铀元素含量明显增高;③双侧向中、低值,页理发育段双侧向一般为负差异,随粉砂质、灰质含量增高,电阻率增大,负差异不明显或呈正差异;④三孔隙度呈高值,光电截面指数值低,在高含炭井段补偿密度明显低异常。

湖相沉积和海相沉积的页岩测井曲线特征有一定的差异,湖相沉积的页岩声波时差和补偿中子值高于海相,无明显的特别高伽马值异常。

2 页岩气储层的定性识别

2.1 页岩气储层的测井特征

在页岩气储层段,具有以下测井响应特征:①异常高的自然伽马测井值,对应为有机质含量高层段,吸附气含量高;②在裂缝和孔隙发育段,游离气含量高;③在高声波、低密度、高电阻率段,有机质含量高、含气饱和度高。

2.2 应用ΔlogR方法识别页岩气

国内外利用测井资料评价烃源岩最常用的方法是埃克森(Exxon)和埃索(Esso)公司研究的ΔlogR方法[3]。这种方法主要使用补偿声波测井曲线叠合在一条电阻率曲线上,明显的ΔlogR幅度差反映了富含有机质烃源岩地层、含烃的储集层段和岩性差异情况。

2.2.1 基线的选取

通过某地区多口井的基线选取表明,泥页岩有机质含量多少、泥页岩中油气的存在,同时上下地层多套烃源岩沉积时的水体深浅和氧化程度差异,必然会有不同程度的基线偏移,因此为了在一定的深度范围内统一,便于识别烃源岩和页岩气,可以选取岩石颜色浅或直接选取紫红色泥岩作为重叠在一起的基线,这样就消除了有机质和油气的影响。在图1的测量井段中,从上到下岩性变化大:上段为紫红色泥岩夹泥灰岩;中段为铝土质泥页岩,含煤;补偿声波和双侧向重叠幅度差明显的中下段为石灰岩;底部为泥页岩。有机质含量少和页岩气不发育段基线基本上重合,突出了页岩气,识别效果较好。

图1 Y井上下层段重叠基线的选取图

2.2.2 岩性矿物组分变化的影响

富含烃类的泥页岩显示的幅度差由于烃类不导电而使电阻率增大。值得重视的是泥页岩地层,因矿物组分、含量的变化差异,也反映出明显的ΔlogR幅度差,会影响页岩气的含量分析和评价。Wx井某层段中上段主要以黏土、石英长石成分为主,电阻率较低,中子孔隙度较高,下段含有较高的碳酸盐岩矿物成分,明显地无铀伽马测井值降低、补偿中子和补偿声波测井值减小,电阻率增大。因此在用ΔlogR识别页岩气和计算页岩气物性参数时,应考虑到岩性的影响。

3 页岩储层段裂缝的有效性识别

在页岩气藏中,裂缝能够对流体的流动特性产生巨大影响。一方面张开缝是页岩中游离气储集的重要空间,另一方面天然裂缝的存在能够大大限制向水力压裂裂缝中泵入大量支撑剂的能力[4],因此正确识别和评价张开缝为后期的试采起着指导作用。

3.1 张开缝和充填缝的识别

在电成像测井处理成果图上张开缝和充填缝的主要区别在于:前者明显的低电阻率而后者一般为高阻的重结晶物(如方解石、石英)或者低阻的泥质夹杂着黄铁矿充填。对于泥页岩,张开缝往往被充填或半充填,充填缝在电成像测井图上呈现低阻的均匀过渡的裂缝特征或只留下裂缝的痕迹。图2为Wx井某层段电成像处理成果图,可以看出下部井段张开缝和充填裂缝倾角以高角度为主,倾向一致,与地层倾向相反,而上部井段张开缝以低角度为主。

图2 地层层理、张开缝和充填缝对比图

3.2 井眼崩落、压裂缝、应力缝的地质应用

一般而言,地层最大水平主应力的方向是与发育的天然裂缝的走向一致,因此在泥页岩地层正确识别出地应力的方向对于水平井的定向钻井和水力压裂具有重要意义。重钻井液压力大于地层的抗压强度形成压裂缝,钻井时地层地应力不平衡,往往导致井眼崩落和应力释放缝的产生。电成像处理成果图上的井眼崩落的方向对应于地层的最小水平主应力方向,图3为Wx井页岩层段井眼崩落、压裂缝、应力释放缝对比图。

4 页岩气储层物性参数处理

页岩气储层与常规的孔隙性、裂缝性砂岩和碳酸盐岩储层的测井评价方法差别较大,不仅包括页岩气储层的有效性识别、裂缝发育情况、储层孔隙度和渗透率等物性参数外,还涉及有机质含量、吸附气和游离气含量等重要的含气性特征参数。以往常规的储层的岩石物理处理模型已不适用。

图3 井眼崩落、压裂缝、应力释放缝对比图

采用改进的岩石矿物模型可以计算页岩气储层的矿物组分、孔隙度等物性参数,有机质含量可以通过多种方法进行测井计算,游离气含量与孔隙度和含水饱和度有关,吸附气含量的计算涉及岩石中的有机质对天然气的吸附能力、储层的温度压力变化等参数[5]。对Wx井某层段有机质含量、孔隙度、含气量等页岩气储层物性参数进行了初步的处理和计算(图4),其处理成果有待岩心分析资料的标定。

图4 Wx井某层段储层参数处理成果图

5 测井项目的优选

常规测井项目的应用此不赘述,在特殊测井项目的选取上自然伽马能谱为必测项目,总的自然伽马和无铀伽马的差异幅度反映了地层中有机质含量的多少;核磁共振测井分析泥页岩的有效孔隙度;微电阻率扫描成像处理成果评价裂缝的有效性,进行地应力分析等;通过交叉偶极声波提取质量可靠的纵波、横波、斯通利波时差,判别储层的有效性,计算岩石力学参数和用于地层各向异性分析;元素俘获能谱测井(ECS)能够正确识别泥页岩中黏土、石英、长石、碳酸盐岩、黄铁矿等成分的含量,根据黏土类型和脆性矿物含量的变化推荐和改进完井钻井液。