[发明专利]一种通过测井数据获取页岩储层含气量的方法

摘要

本发明涉及一种通过测井数据获取页岩储层含气量的方法，其包括以下步骤：步骤一：在研究区中选择页岩气井进行取心，然后对同一个页岩样品分别测量孔隙度有机碳含量TOC_core、含水饱和度S_w-core、胶结指数m、饱和度指数n、兰格缪尔体积V_L、兰格缪尔压力P_L、地层骨架密度ρ_m和地层流体密度ρ_fl；步骤二：通过测井数据计算获取页岩储层含气量的关键参数；步骤三：利用上述关键参数分别计算吸附气含量和游离气含量，并用吸附气和游离气之和来表征页岩储层总含气量。本发明通过测井数据计算页岩储层含气量，减少了钻井取心的成本，缩短了储层含气性评价的周期。同时，本发明分别从吸附气、游离气两个相态计算储层的页岩储层中天然气的总量，符合页岩储层含气性特点，计算精度更高。

主权项

一种通过测井数据获取页岩储层含气量的方法，其包括以下步骤：步骤一：在研究区中选择页岩气井进行取心，然后对同一个页岩样品分别测量孔隙度有机碳含量TOC_core、含水饱和度S_w‑core、胶结指数m、饱和度指数n、兰格缪尔体积V_L、兰格缪尔压力P_L、地层骨架密度ρ_m和地层流体密度ρ_fl；步骤二：通过测井数据计算获取页岩储层含气量的关键参数：1)利用多元线性回归法获取测井有机碳含量TOC_log：①相关性检测：使用SPSS软件将步骤一中岩心实测的页岩样品TOC_core数据与页岩样品采样点相同深度的各测井曲线值进行双变量相关性分析，得到TOC_core与各测井曲线的相关性表，并从相关性表选择在0.01水平上显著相关的测井曲线，包括自然伽马GR、体积密度DEN和中子CNL；②多元线性回归：使用步骤一中岩心实测的页岩样品TOC_core与显著相关的测井曲线使用SPSS软件进行多元线性回归,得到复相关系数R、统计量F和多元线性回归方程(1)：TOC_core＝a×GR+b×DEN+c×CNL+d   (1)式中，TOC_core为步骤一中岩心实测的页岩样品有机碳含量，wt％；a、b、c、d为多元回归系数，通过SPSS软件进行线性回归后得到；③F统计检验：给定显著性水平0.01、多元回归样品容量M和多元线性回归方程元数N，通过查F分布临界值表得到F_0.01(N，M‑N‑1)，如果F＞F_0.01(N，M‑N‑1)，多元线性关系显著，则多元线性回归方程(1)成立；如果F≤F_0.01(N，M‑N‑1)，多元线性关系不显著，则略去相关性分析中Pearson相关系数绝对值较小的测井曲线，重新进行多元线性回归，直到F＞F_0.01(n，M‑n‑1)成立为止，则通过测井计算的有机碳含量的公式为：TOC_log＝a×GR+b×DEN+c×CNL+d   (2)2)计算孔隙度：首先建立岩石体积模型，并通过体积密度得到体积方程：$V_{\mathrm{TOC}}=\frac{w_{\mathrm{TOC}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TOC}}}{\mathrm{\ρ}}_{b}k---\left(4\right)$式中，为测井计算的孔隙度,％；ρ_m为地层骨架密度,g/cm³；ρ_b为地层体积密度，g/cm³；V_TOC为有机碳含量体积百分比，vol％；w_TOC为测井计算的有机碳含量TOC_log，wt％；ρ_fl为地层流体密度，g/cm³；k为校正因子；根据以上体积方程得到孔隙度的计算公式为：将公式(5)计算得到的孔隙度与步骤一中岩心实测的页岩样品孔隙度进行线性回归：式中，e、f为线性回归系数，通过SPSS软件进行线性回归后得到；为校正后的测井计算孔隙度，％；3)计算含气饱和度：页岩含水饱和度根据阿尔奇公式计算：式中，S_w为含水饱和度，％；R_w为地层水电阻率，ohmm；为测井计算的孔隙度，％；R_t为地层电阻率，ohmm；m为胶结指数；n为饱和度指数；将公式(8)计算得到的含水饱和度S_w与步骤一中岩心实测的页岩样品含水饱和度S_w‑core进行线性回归：S_w‑core＝g×S_w+h   (9)S_w‑log＝g×S_w+h   (10)式中，S_w‑log为经过岩心校正的测井计算的含水饱和度，％；g、h为线性回归系数，通过SPSS软件进行线性回归后得到；页岩含气饱和度为：S_g＝1‑S_w‑log   (11)步骤三：计算页岩含气量：由于在计算页岩储层原地资源量时使用吸附气和游离气之和来表征总含气量，故需要对吸附气含量和游离气含量分别进行计算：1)吸附气含量：根据地层实际温度、压力和有机碳含量对页岩样品进行校正，具体包括利用公式(12)进行兰格缪尔压力校正，利用公式(13)进行兰格缪尔体积校正，以及利用公式(14)进行有机碳含量校正：V_lt＝33.3357V_l×1.0062^Ti‑T   (12)P_lt＝145.1379P_l×1.0116^T‑Ti   (13)$V_{\mathrm{lc}}=V_{\mathrm{lt}}\·\frac{{\mathrm{TOC}}_{\log }}{{\mathrm{TOC}}_{\mathrm{core}}}---\left(14\right)$式中，V_lt为储层温度校正的兰格缪尔体积，m³/t；P_lt为储层温度校正的兰格缪尔压力，MPa；T为储层温度，℃；T_i为等温吸附实验温度，℃；V_l为页岩样品兰格缪尔体积，m³/t；P_l为页岩样品兰格缪尔压力，MPa；V_lc为经过储层温度和有机碳含量校正的兰格缪尔体积，m³/t；根据兰格缪尔方程计算页岩储层吸附气量：$G_a=\frac{V_{\mathrm{lc}}P}{(P+P_{\mathrm{lt}})}---\left(15\right)$式中，G_a为吸附气含量，m³/t；P为储层压力，MPa；H为储层深度，m；2)游离气含量：游离气量是页岩孔隙空间中的含气量，通过体积模型计算：式中，G_f为游离气量，m³/t；B_g为气体压缩系数，m³/m³；为测井计算的孔隙度，％；S_g为页岩含气饱和度，％；ρ_b为地层体积密度，g/cm³。由于吸附气的存在会影响游离气的容纳空间，故需减去吸附气所占的体积空间，因此游离气实际含量为：$G_f=\frac{\mathrm{\φ}{S}_g}{B_g{\mathrm{\ρ}}_b}-(\frac{C}{B_g}*G_a)---\left(17\right)$$C=\frac{1.318\×{10}^{-6}\stackrel{\‾}{M}}{{\mathrm{\ρ}}_s}---\left(18\right)$式中，为天然气的视分子重量，g/mol；ρ_s为吸附态甲烷密度，g/cm³；最终得到页岩储层总含气量为：G_t＝G_a+G_f   (19)式中，G_t为页岩储层总含气量，m³/t；G_a为页岩吸附气量，m³/t；G_f为页岩游离气量，m³/t。