頁巖儲層壓力測井評價方法

趙聰會

摘 要：頁巖儲層壓力評價是后期儲層壓裂施工方案的基礎，決定頁巖氣開采效益。系統分析了綜合解釋法、Eaton法及等效深度法評價壓力技術對基礎資料的要求，評價了綜合解釋法、Eaton法及等效深度法評價地層壓力的適用性。認為等效深度法計算地層壓力方法在X地區頁巖氣儲層中有較好的應用，可以滿足工程、生產的需要。

關鍵詞：預測方法；X地區應用

1 引言

頁巖氣的勘探開發已近200年歷史，最早開始于北美，目前全球正進入快速發展期，我國的頁巖氣勘探開發始于2009年，相對較晚（鄒才能等，2011）。頁巖氣的勘探開發對于提高中國天然氣產量、緩解油氣對外依存度、保障國家能源安全具有重要意義（張金川等，2011）。頁巖氣儲層特征參數的測井評價主要包含五個方面：礦物組分評價；地球化學參數評價，包括總有機含量（TOC）和有機質成熟度參數的計算；物性參數評價，包括頁巖儲層的孔隙度、滲透率以及飽和度；含氣性評價，包括游離氣量和吸附氣量的計算；可壓裂性評價，包括巖石力學參數評價、地應力評價、脆性評價和裂縫識別及評價。頁巖儲層壓力測井評價和后期儲層可壓裂性評價相關性高，是頁巖氣開發的重要環節，決定頁巖氣的開采效益（丁文龍，2015）。

2 傳統測井地層壓力預測方法適應性分析

地層孔隙壓力分析方法原理：在儲層的埋藏環境中，某個深度點的上覆地層壓力應受到儲層孔隙壓力及骨架支撐應力的共同頂托，這是基于Terzaghi提出的有效應力定理為理論基礎的。

2.1 綜合解釋法原理及計算方法

通過研究分析，對密度測井資料積分可以求得上覆地層壓力，只要設法求得垂直有效應力，即可進而求得地層的孔隙壓力。而更多的計算垂直有效應力的方法都是基于Eberhart Phillips研究聲波速度模型時提出的聲波速度經驗模型反推而得。在正常壓實條件下的地層中，聲波在地層中的傳播速度與巖性、埋藏深度及壓實程度等因素有關。該模型可以很好的確定聲波速度的影響因素，需要在研究區有實測的孔隙度、泥質含量及垂直有效應力，通過最優解的方法確定模型的模型系數。進而應用連續的孔隙度、泥質含量及聲波速度曲線確定連續的上覆地層壓力數據，進而利用公式可以獲得連續的地層孔隙壓力。

2.2 “Eaton法”原理及計算方法

1972年Eaton根據墨西哥灣等地區經驗及對巖石物理實驗資料的研究建立了地層孔隙壓力和測井參數（聲波時差、電阻率等）的冪指數關系，這種關系不隨巖性或深度的變化而改變。地層孔隙壓力計算精度與地層Eaton冪指數E密切相關，根據已有的地層孔隙壓力實測結果，利用式公式可以反推得到研究區內各井地層壓力測試深度段的Eaton冪指數E。

3 X地區應用

X地區L地層上覆泥巖、粉砂質泥巖，加之另外兩個層系灰巖、云質灰巖的覆蓋，形成了非常好的封閉環境。由于L組下段沉積時期物源比較豐富，沉積物相對快速沉降堆積，使得沉積顆粒排列不規則，排水能力減弱，隨著上覆沉積載荷的持續增加，這一部分壓力便由孔隙流體承擔，形成欠壓實作用；同時由于沉積物中的有機質隨著埋深增加，在一定的溫度及壓力條件下生烴，這一部分烴類將急劇增大孔隙流體的體積，進而形成異常高壓。因此，欠壓實和生烴膨脹作用很可能使頁巖氣儲層形成異常高壓特征。

基于以上論述的理論方法，對X地區幾口參數井進行了孔隙壓力的測井評價。按照上述建立正常壓實趨勢線的方法對某頁1井聲波時差數據進行了處理與取值。取值過程中，主要遵循的原則是：

①根據自然伽馬測井、自然電位測井數據結合地質錄井資料選取純泥巖段，把上覆地層中的黃龍組灰巖剔除，保留了其中的泥巖薄層，認為其是正常壓實段；

②取井徑曲線穩定的層段，剔除有明顯縮徑、擴徑的部分，從而避免了鉆井液對聲波時差數據的影響；

③取泥巖層聲波時差曲線上的平均特征值而非尖峰值和周波跳躍值，讀取數值時，注意聲波時差測井曲線在泥巖段時數值的趨向性，避免讀取孤立的過高或過低值。對于厚度較大的泥巖層段，選取有代表性的數據點，以取少取精為原則，避免過多數據聚集在同一深度段。按照此種處理原則，建立井正常壓實趨勢線方程。通過擬合曲線，獲得聲波時差Δt與深度H的關系。

某頁1井應用等效深度法計算地層孔隙壓力與靜馬曲線可以看出2300米處發生巖性變化，聲波時差變小，使計算壓力呈現異常。對目的層孔隙壓力進行精細讀取后可得此段地層的壓力范圍在27MPa到35MPa之間，將孔水壓力對比，目的層位于2326米2415米間。由計算可知目的層整體呈超壓特征，上部2200米及2230米附近也顯示小幅超壓，但這部分應是因為井眼不穩定造成聲波時差測試異常所致；自然伽隙壓力與對應深度的靜水壓力做比值可求得壓力系數為1.18-1.33，與本井中龍馬溪組-五峰組的實測壓力系數1.10-1.27存在6%左右的誤差，而這個程度的誤差是工程允許范圍以內，可見利用“等效深度法”計算地層壓力的方法在某頁1井中適用。

參考文獻：

[1]鄒才能，董大忠，楊樺，等.中國頁巖氣形成條件及勘探實踐[J].天然氣工業，2011，31（12）：26-39.

[2]張金川，邊瑞康，荊鐵亞，等.頁巖氣理論研究的基礎意義[J].地質通報，2011，30（z1）：318-323.

[3]王濡岳，丁文龍，王哲，等.頁巖氣儲層地球物理測井評價研究現狀[J].地球物理學進展，2015，30（1）：228-241.