页岩气储层评价斯伦贝谢DCS 2010年5月汇报提纲页岩气藏特征 页岩气储层评价技术 实例2 5/18/2010页岩气藏普遍特点有机质含量丰富 烃源岩 含吸附和游离状态气体 超低渗 (~100 nD, 0.0001 mD) 低孔 (~ 5%) 含气量大 采收率变化大 生产寿命长( 30-50 年). (Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年) 游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间 增产措施：水平井、多级压裂页岩气藏普遍特点有机含量丰富的页岩 烃源岩 含吸附和游离状态气体 超低渗 (~100 nD, 0.0001 mD) 低孔 (~ 5%) 含气量大 采收率变化大 和单井产量低 生产寿命长( 30-50 年). (Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年) 游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间 增产措施：水平井、多级压裂采收率 (%) 全球常规气储量：6,300 tcf/178.4万亿方 全球页岩气储量：16，112tcf/456万亿方 中国页岩气储量：3528tcf/99.9万亿方 引：BP Statistical Review of World Energy, June 2008A O/NA L BA B L O/NAAntrim (Michigan) Barnett (Texas) Lewis (New Mexico) Ohio/New Albany页岩气藏普遍特点有机含量丰富的页岩 烃源岩 含吸附和游离状态气体 超低渗 (~100 nD, 0.0001 mD) 低孔 (~ 5%) 含气量大 采收率变化大 和单井产量低 生产寿命长( 30-50 年). (Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年) 游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间 增产措施：水平井、多级压裂页岩气藏岩性的特点狭义：页岩中的天然气 广义：致密细碎屑岩中所含有并可采出的 天然气致密砂岩和常规油气藏粘土质质和 粉砂 含 砂质Double_shale_interim_14_segment_001骨架组成增加 量的硅质页岩油气藏钙质干酪根特性干酪根特征• • • • • • •吸附甲烷气能力强 不能溶解于水 不属于孔隙的一部分 低密度 (1.1 to 1.4 g/cm3) 通常较高的自然伽玛值 低的光电吸收指数(0.28) 较高的中子孔隙度 (30 to 60 pu)气体特征游离气—存储于孔隙中 吸附气—吸附于干酪根或微孔 隙表面• •有机质含量页岩气藏的有机碳含量最低 标准原则上应大于2.0 %。
Relationship between total organic carbon content and gas content in Barnett.Schlumberger Oilfield Review, Autumn 2006天然气地质储量页岩理想的天然气原始地质储量： G total = G free + G ads + G so + G swG free = 孔隙中的游离气 G ads = 吸附气 G so = 烃相溶解气 G sw = 水相溶解气当前工业标准在朗缪尔等温吸附分析中，将 G ads, G so 和 G sw 各部分视为一体。
因此在页岩中天然气原始地质储量简化为： G total = G free + G ads(假设游离气处于孔隙体积中，吸附气吸附于有机质)页岩气藏地层评价的内容页岩气藏的识别特征研究页岩气藏储层参数的计算粘土含量及粘土类型 干酪根和有机碳含量 吸附气体和游离气体的含量 孔隙度及渗透率产能评价基质渗透率 裂缝参数评价 系统渗透率的评价 储层压力系统的评价 产能预测岩石力学参数三维岩石力学模型页岩地层测井曲线特征高伽马 高电阻率 高中子 低密度 低光电吸收截面 常规曲线很难准确计算 页岩地层的粘土、矿物 含量等参数页岩地层测井曲线特征• • • • • • 自然伽玛GR – 海相较高(>150 GAPI) ，湖相较低，并不总是与TOC呈正相关。
岩性密度 – 通常低于2.57 g/cc是理想状况，意味着较高的孔隙度和TOC含量。
中子孔隙度– 通常大于35pu时指示膨胀粘土，非定量指示。
中子、密度交会– 在好的页岩气中有显示。
电阻率 – 越高越好，亦是页岩成熟度的指示 (>15 Ohmm)。
自然电位 – 对于渗透性、地层水电阻率等没有意义。
岩性的确定 ---元素俘获能谱测井ECS的应用ECS元素俘获能谱测井: 地层主要因素含量 ：硅元素、钙元素、铁元素、硫元素、铝元 素等 准确确定粘土含量 直接确定地层碳酸盐岩、黄铁矿等含量 计算粘土类型14 5/18/2010ECS Tool• • • • • • • • • Logging Speed: Vertical Resolution: Borehole Fluid: Tool Size: Length: Maximum Temp: Maximum Pressure: Min Hole Size: Limitations:Acquisition Electronics Heat Sink Internal Dewar Flask Spectral Stripping Elemental Yields Dry Weight ElementsSi, Ca, Fe, S, Ti, GdAmBe SourceBGO Crystal and PMT Boron Sleeve6.6 ft1800 / 900 ft/hr 2.5 ft / 1.5 ft All 5.0 in O. D. 6.6 ft 350 oF 20,000 psi 6.00 in unaffected by gas, barite mud or hole rugosityGammaGamma-Ray SpectraOxides ClosureSpectroLith15 ECS Applications 10/03/00 - jphDry Weight LithologiesClay, Carbonate, Anhydrite, QFM孔隙度评价 --高分辨率核磁共振测井中子测井 密度测井 核磁测井CMR在页岩气藏的实例页岩气测井参数评价技术和流程元素俘获 ECS 测井ECS 核磁共振 CMR CMR 电阻率等 PeX 常规PEX Shale Gas 评价模块 有效孔隙 度 页岩饱和 度方程n 1 φ n Sw V S = + sh w Rt aRw (1 − Vsh ) Rsh干酪根有机碳含 量Langmuir 方程吸附气含水饱和 度自由气Shale_Prep模块：粘土含量和粘土类型； Shale_Prep模块：粘土含量和粘土类型； 模块 ShaleGas-ELAN模块：建立矿物模型， ShaleGas-ELAN模块：建立矿物模型，计算干酪根含量 模块 孔隙度、束缚水饱和度； 、孔隙度、束缚水饱和度； 模块：页岩储层吸附气、游离气、 Shale_Gas 模块：页岩储层吸附气、游离气、累积气 体积、 体积、渗透率等页岩气测井评价累计气体积 (BCF/section) 地层剖面 0 80 Adsorbed & Free Gas 有机碳 (wt%) 0 25 0 (SCF/ton) 200累计总气体积 累计吸收气体积干酪根吸附气含量 自由气含量 总含气量产能评价渗透率是重要参数– 常规测井曲线+岩心资料裂缝参数评价--FMI 系统渗透率—压力传导测试 产能预测- ShaleGAS SimulatorArab碳酸岩高孔隙砂岩松辽火山岩页岩气藏砖块1000100101.00.1md0.01非常规气藏 0.0010.0001水泥0.00001盐岩 1e-06地层渗透率地层微电阻率扫描成像测井145 mm 5.7 in.4 臂 － 8 极板 192 钮扣电极 0.2’’ 周向分辨率 8” 井眼80% 覆盖率成像测井在页岩气地层评价中的作用沉积特征分析 构造分析 裂缝分析裂缝的产状 裂缝的密度 裂缝的张开度 裂缝孔隙度地应力分析系统渗透率评价--压力传导测试注入水(或氮气) 监测压力恢复 确定储层压力和系统渗透率 在BARNET页岩气藏用了6个 小时，MDT成功测量了一口 井的页岩储层渗透率（150nD)三维岩石力学模型 --声波扫描成像测井的应用水平钻井和分级压裂是页岩气藏增产的重要措 岩石力学参数 地应力方向 非均质性和各向异性 三维的岩石力学模型 纵、横向弹性、剪切模和杨氏模量 准确的地应力计算常规方法计算 的最小应力利用三维岩石力学 参数计算的最小应力常规方法利用了：垂向纵波 常规方法利用了：垂向纵波, 垂向横波计算 杨氏模量和波松比 新方法利用了：垂向纵波, 垂向横波和水平横波 新方法利用了：垂向纵波 垂向横波和水平横波 计算杨氏模量和波松比声波扫描测井仪(SonicScanner)仪器特点 104个接收器 近远场三维声波信息 频散分析阵列地质及工程应用 纵波、横波、 纵波、横波、斯通利波 地层各向异性指示 现今水平最大主应力方向 斯通利波渗透性分析 声波裂缝分析 声波气检测 识别地层蚀变和伤害 三轴应力相对大小判断改进的仪器校正模型 仪器参数 组合长度：42.3ft(12.9m) 空气净重： 384Kg 仪器外径： 3 5/8in 最大压力： 20000Psi 最大温度： 175oC 承受张力： 35000 lbf (157kN)斯伦贝谢在页岩气藏评价的经验1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Devonian Shale,Appalachian Basin Barnett Shale, Ft. Worth Basin Antrim Shale, Michigan Basin New Albany Shale, Illinois Basin Lewis Shale, San Juan Basin Gammon Shale, Southeast Montana Barnett Shale, Ft. Worth Basin Fayetteville Shale Woodford and Caney Shales, Arkoma Basin Floyd and Conasauga Shales页岩北美实例Woodford Barnett Fayetteville Haynesville Marcellus EaglefordRick Lewis et al美国页岩气藏AlbanyAntriumLewisBarnett Ohio29 5/18/201030 5/18/2010总结页岩气藏为超低渗地层、采收率低 元素俘获能谱测井ECS是准确确定粘土含量以及其它矿物成分及含量的关 键手段 岩石力学模型的研究对压裂方案和水平井的设计非常重要 测井系列：ECS,CMR-Plus,FMI,SonicScanner， PEX.31 5/18/2010页岩气储层评价测井组合页岩气层 有机质/泥质含量 测井组合 快速组合测井平台 元素俘获能谱测井 微电阻扫描成像测井 声波扫描测井 微电阻扫描成像测井 声波扫描测井 声波扫描测井 核磁共振测井泥岩裂缝地应力 机械特征 孔隙度评价谢谢常规气藏与页岩气藏常规气藏特点： 常规气藏特点： 油气是从烃源岩迁移来的 储层通常是泥质含量很低的砂岩 和碳酸盐岩 油气是遵循重力分异且有盖层封 闭 孔隙包含油气水流体，且可以相 对流动 气体是游离态存在或溶于油中， 不被吸附页岩气藏特点： 页岩气藏特点： 烃源岩且为储层（自生自储） 储层是泥质含量很高的砂岩或碳 酸盐岩 基本不存在重力分异现象，没有 圈闭 孔隙被粘土和干酪根阻塞，气体 的流动性很低 部分气体吸附在干酪根上，是资 源量的一部分Halliburton。