涪陵页岩含气量主控因素及算法研究

邹筱春

【摘 要】页岩含气量是页岩气储层评价不可或缺的重要指标。涪陵地区页岩岩心含气量分析显示，含气量影响主控因素确定和优选主要从页岩气自身含气品质和外部影响因素两个方面。基于主控因素分析，建立了多元回归计算页岩储层含气量的模型，与岩心实测含气量的对比分析，证明了该模型计算含气量准确。

【关键词】涪陵；页岩气；含气量；主控因素

0 引言

页岩气具有岩性复杂、自生自储原地成藏的特殊性，因此，影响页岩含气量的因素较多。前人经过大量的研究后认为页岩气含气量影响因素主要包括机质丰度和成熟度、孔隙结构和孔隙体积、矿物含量、裂缝发育程度、地层温度和压力[1]。

根据页岩气储层特征和聚集机理，通过岩心含气量与其影响参数相关性分析，筛选其中6个参数为含气量的主控因素。基于主控因素影响分析，应用多元线性回归得到研究区的页岩含气量的计算模型，与岩心实测含气量进行对比分析，证明了该模型计算含气量准确。

1 含气量主控因素分析

1.1 含气量主控因素选择

研究区3口井的岩心实测含气量显示，页岩气含气量的影响因素主要有两个方面，一是，页岩气储层自身品质，主要包括岩性及矿物特征（有机硅质含量、碳酸盐含量、泥质含量）、有机地球化学参数（有机碳含量、成熟度、岩石热解参数）、物性参数（孔隙度和渗透率、含水饱和度、密度）；二是，储层外部因素，包括深度、温度和压力。

参数选择：①岩性和矿物特征参数中，岩性特征无法定量评价和表征，碳酸盐含量在优质页岩层段中较为稳定，因此，选择有机硅质含量、泥质含量参数；②有机地球化学参数中，由于同一区域的成熟度范围变化不大，因此选择有机碳含量和岩石热解参数总烃含量Pg参数；③物性参数中由于渗透率与含气量无明显关系，故选择孔隙度、含水饱和度、密度参数；④所选参数与含气量（吸附气或者游离气）相关系数R2小于0.25的均不考虑。

通过研究区含水饱和度测试结果显示主力目的层含水饱和度为23.12-37.5%，平均32.71%，变化幅度较小且与含气性相关性不强。因此，页岩含气量主控因素选择有机硅质含量、泥质含量、有机碳含量、地化总烃含量Pg、孔隙度、密度。

1.2 含气量主控因素影响分析

其中泥质含量、有机碳含量、地化总烃含量Pg、孔隙度 、密度等参数与含气量的主要关系与前人研究成果相符[2]。这里主要阐述有机硅质含量在含气量评价中的作用。

涪陵地区页岩的勘探和开发表明，矿物成分决定着页岩气藏的品质，影响着气体含量。石英与含气量具有较好的线性关系，但通过对页岩矿物成分分析发现，五峰-龙马溪组底部储层的石英含量远超过正常页岩沉积的比例。石英矿物含量异常高，黏土与长石等碎屑矿物的含量很低的现象说明碎屑矿物的贡献量很小。因此作为主体矿物的石英并非陆源碎屑搬运、沉积的产物，而是生物化学沉积作用的结果。而硅质生物的富集反映出该区晚奥陶世-早志留世富硅水体的初级生产力达到较高的水平，从而使总有机碳含量高[3]。因此笔者认为选取有机硅质作为影响含气量的主控因素比选石英更为准确。

涪陵页岩气优质储层A井的有机硅质含量与含气量有显著的相关性，其相关系数R2达到了0.8666。同时也表明高含量有机硅质对于形成富有机质、高含气量页岩具有十分重要的意义。

2 建立含气量计算模型

基于上述页岩气含气量的主控因素分析和选择，本文主要利用多元线性回归的方法建立含气量的计算模型，便于各参数数据直接应用，因此参数不进行无量纲化处理，直接应用采集或者计算数据和单位。

2.1 多参数含气量计算模型

建立多参数计算含气量的线性模型：

式中：

V为页岩总含气量（m3/t）；

a1、a2、a3、a4、a5、a6为系数，通过多元线性回归计算获得，C为常数；

TOC为有机碳含量（%）；Pg为总烃含量，S0+S1+S2的总和（mg/g）；

Q为有机硅质含量（%）；Vsh为黏土矿物含量（%）；

为孔隙度（%）；ρ为页岩密度（g/cm3）。

A井位于涪陵页岩气平桥区块构造高部位，目的层岩心取样分析共获取了A井21个深度点的实测数据。选取单序号共11组数据，分别采用六参数、五参数和四参数进行多元线性拟合，计算系数分别为：a1=-3.233、a2=1.648、a3=0.247、a4=-0.0129、a5=0.598、a6=-4.228、C=13.196；a1=-0.94、a2=0.646、a3=-0.0214、a4=0.1665、a5=-10.83、C=36.751；a1=0.995、a2=0.0317、a3=0.3015、a4=-6.7885、C=16.487。

2.2 多参数回归计算含气量模型分析

三种模型计算含气量与实测含气量对比，相关系数R分别为0.9643、0.9676、0.9653，评价结果较精确。从四参数关系图（图1）表明参数两两相关性较强，可能在研究区页岩含气量主控因素中的起着重要作用。

3 结论

（1）通过对不同参数回归对页岩含气量的计算，其结果与实测含气量值吻合，证明该计算模型预测页岩含气量效果较好，三种模型计算的的相关系数R分别为0.964、0.967、0.965，证明页岩含气量主控因素识别准确。

（2）若评价井资料齐全则可选择六参数模型；在页岩气常规井中，其它参数缺乏时可采用四参数模型进行快速评价含气量，也可以得到精确的评价结果。

【参考文献】

[1]薛冰，张金川，杨超，张鹏，裴松伟.页岩含气量理论图版[J].石油与天然气地质，2015，36（2）：339-346.

[2]聂海宽，张金川.页岩气聚集条件及含气量计算—以四川盆地及其周缘下古生界为例[J].地质学報，2012， 86（2）： 349-361.

[3]卢龙飞，秦建中，申宝剑，等.川东南涪陵地区五峰—龙马溪组硅质页岩的生物成因及其油气地质意义[J].石油实验地质，2016， 38（4）： 460-472.endprint