测井技术

(1)泥页岩气储层的常规测井曲线响应

由于页岩气与常规气一样，是不导电介质，具有密度小、含氢指数低、传播速度慢等物理特性。因此，含气页岩的测井响应应该不同于非含气页岩，利用页岩气储层在常规测井曲线上的响应特征，通过测井解释资料，不仅可以识别储层，还能够进行地层评价。识别页岩气储层所需要的常规测井方法主要有：自然伽马、井径、中子、密度、声波时差和电阻率测井。以下依次对页岩气储层在常规测井曲线上的响应特征进行分析：

① 自然伽马测井：泥页岩气储层的自然伽马值显示高值，这是由于：①泥页岩中泥质含量较高，泥质含量越高放射性就越强；②含气页岩中有机质含量丰富，通常情况下干酪根形成于一个使铀沉淀的还原环境，从而具有较强的放射性，导致自然伽马值升高。

② 井径测井：页岩一般表现为扩径，而且有机质含量越高，扩径越明显。

③ 声波时差测井：页岩气储层的声波时差值显示为高值，并伴有周波跳跃现象，这是由于：A页岩气的存在使得声波速度降低，声波时差增大；B.声波在有机质中传播的速度较低，含气页岩中含有大量有机质，导致声波时差增大。如果声波时差值偏小，则说明页岩地层中有机质丰度低，经济开采价值不大；C.含气页岩内部发育裂缝，遇到裂缝气层会发生周波跳跃现象，或者曲线突然拔高。

④ 中子测井：页岩气储层中子测井显示为高值。中子测井反映的是地层中的含氢量也就是地层孔隙度。中子测井值升高的原因为：①在页岩气储层中，含气会导致中子密度值减小，但是束缚水会使中子密度值增大，由于页岩中束缚水饱和度要大于含气饱和度，因此，两者综合的效果还是会使页岩气的中子密度值升高；②页岩气储层中有机质的氢含量使得中子密度值升高。

⑤ 地层密度测井：地层密度显示为低值。地层密度值实际上测量的是地层的电子密度，而电子密度相当于地层体积密度。页岩密度为低值，比砂岩和碳酸盐岩的地层密度值低，但是比煤层和硬石膏的地层密度值高出很多。对于含气页岩储层来讲，随着有机质和烃类气体含量增加，将会使地层密度值变得更低，如果页岩气储层中发育裂缝，也会使地层密度测井值降低。

⑥ 岩性密度测井：岩性密度表现为低值。岩性密度测井的Pe值可以用来指示岩性，用于识别页岩中的黏土矿物类型。页岩矿物组分的变化，将导致单位体积页岩岩性密度测井值发生变化。

⑦ 电阻率测井：泥页岩的深浅电阻率总体低值，局部负值。泥页岩气的电阻率受到很多因素的影响，主要有：①页岩泥质含量高，束缚水饱和度高，而这两者的电阻率都很低；②页岩气储层低孔低渗，使得泥浆滤液侵入范围很小，侵入带影响很小，深浅曲线值非常相近，这反映了页岩气储集层的渗透率值低；③有机质电阻率高，干酪根的电阻率为无限大，含气页岩中有机质丰度高，会进一步导致电阻率测井值升高。

在表10.1中对泥页岩气储层的常规测井响应特征进行了总结，图10.1展示了实际测量的页岩气储层的常规测井曲线，与普通页岩相比，含气页岩具有自然伽马强度高、电阻率大、地层密度低和光电效应低的典型特征。

图10.1 泥页岩气储层的实际测井响应曲线

(据SHELL，2006)

表10.1 泥页岩气储层的常规测井响应特征

(2)测井评价基本方法

从测井资料中准确分析有关泥页岩气储层的物性参数和地化参数，在泥页岩地层评价中占据着非常重要的地位。不同的服务公司都发展了其独特的页岩地层的测井评价方法，这些方法都是在常规测井分析理论的基础上发展得到的。与常规储层预测不同，泥页岩气储层的关键在于对生烃潜力和力学特征的评价和认识，这就意味着从测井曲线中分析估算泥页岩的有机质丰度、成熟度、孔隙度、矿物组分和弹性参数成为重点。但是由于泥页岩的矿物组分非常复杂而且次生矿物发育，使得对泥页岩储层的认识变得相当困难，矿物组分分析是泥页岩气储层评价的重点和基础。为了获取这些参数，要充分发挥常规测井和先进测井技术的优势，综合多种测井技术对泥页岩地层进行全面评价。表10.2中总结了泥页岩气储层评价中几种常用的测井方法以及它们的主要用途，在实际泥页岩气生产中，这些测井技术在地层评价中发挥了重要作用，通过不同测井技术的结合，最终能够获取有关储层的重要参数信息。

表10.2 地层评价中常用的测井方法及其主要用途

通过以上一系列测井方法技术相结合，试图对泥页岩气储层进行以下评估：①估算泥页岩有机质丰度和成熟度，对泥页岩地层的产气量进行评估；②预测泥页岩的矿物组分和弹性性质，对页岩的工程开采难易程度进行评估；③计算孔隙度、饱和度等物性参数，对页岩储层的储集空间和连通性进行评价；④利用成像测井，分析泥页岩气储层中发育的天然裂缝。如何综合利用多种测井方法进行泥页岩地层评价，这是石油工作者十分关注的，在此总结了常用的基本分析方法。泥页岩气储层和常规储层最直接的差异在于它含有丰富的有机质，当计算其他储层参数时一般都要考虑有机质的影响，需要有机质作为已知的输入条件。因此，预测泥页岩的有机质丰度是基础，将当作重点进行介绍，对于其他储层参数的估算方法简要介绍其方法和思想。

① 有机质丰度估算方法

泥页岩含有丰度的有机质，由于有机质的存在，会使得测井曲线发生相应的变化。正是由于这种差异，才使得利用测井技术预测TOC有理论依据。表10.3总结了由于存在有机质所导致的常规测井响应特征的变化(Fertl和Chinliger，1988；Passey等，1990)。利用不同的特征差异，就能够得到不同的TOC估算方法。有的方法仅仅利用了单方面的特征差异，只利用自然伽马强度的差异或者密度差异，而有些方法则利用了多种特征的差异，例如ALogR方法。表10.4总结了计算TOC的几种方法思路，总体来讲，主要是利用了有机质密度低、含有放射性元素、饱含孔隙和电阻率无穷大的特征。

表10.3 有机质导致的泥页岩气储层测井响应特征的变化

(据Sondergeld等，2010)

表10.4 利用测井曲线计算TOC的方法

(修改于Sondergeld等，2010)