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页岩气评价标准与储层分类


第 35 卷

第1 期

OIL & GAS GEOLOGY

2014 年 2 月 doi: 10. 11743 / ogg20140120

文章编号: 0253 - 9985 ( 2014 ) 01 - 0153 - 06

页岩气评价标准与储层分类
1 2 3

3 4 邹海燕 , 孟海平 , 夏志远 , 李 楠 涂 乙,

[ 1. 中海石油( 中国) 有限公司 深圳分公司 研究院, 广东 广州 510240 ; 甘肃 敦煌 736202 ;

2. 中国石油 青海油田分公司勘探开发研究院,

3. 中国石油 新疆油田分公司 百口泉采油厂, 新疆 克拉玛依 834000 ;

4. 中国石油 青海油田分公司 采油一厂, 青海 茫崖 816499] 摘要: 随着中国页岩气勘探开发的迅猛发展, 页岩气评价标准和储层分类方法的建立显得尤为重要 。 在调研国内外页岩气地质特 点、 生气能力、 储气能力和易开采性等资料的基础上, 结合中国四川盆地具体地质情况, 筛选出 10 个储层评价参数, 并界定了评价参 数分级分值。随后, 采用灰色关联分析法定量化各因子之间的大小关系, 计算出了各主、 次因子的权重和页岩气储层质量综合评价 因子, 从而进行了储层分类 。分析发现, 我国四川盆地页岩气储层与美国五大页岩气盆地地质特点极为相似, 并且龙马溪组和筇竹 寺组储层综合评价因子分别为 0. 48 和 0. 45 , 与美国 New Albany 页岩气盆地储层评价因子相差不大, 开发潜力巨大。实例证明, 储 层分类结果与实际生产情况吻合度非常高 。该评价方法可为我国页岩气储层评价和选区提供依据 。 关键词: 指标分值; 主因子; 权重系数; 评价指标; 综合评价因子; 储层分类; 页岩气 中图分类号: TE122. 2 文献标识码: A

Evaluation criteria and classification of shale gas reservoirs
Tu Yi1 , Zou Haiyan2 , Meng Haiping3 , Xia Zhiyuan3 , Li Nan4
( 1. Shenzhen Branch of CNOOC, Guangzhou, Guangdong 510240, China; 2. Exploration and Development Research Institute, PetroChina Qinghai Oilfield Company, Dunhuang, Gansu 736202 , China; 3 . Baikouquan Oil Production Plant, PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay, Xinjiang 834000 , China; 4 . The 1 st Oil Production Plant, PetroChina Qinghai Oilfield Company, Mangya, Qinghai 816499 , China)

Abstract : Establishment of shale gas evaluation criteria and reservoir classification methods is important for shale gas exploration and development. Based on investigation and survey of geological features, gas generating capacities, gas storage capacity and recoverability of typical shale gas plays in the world, 10 parameters for shale gas reservoir evaluation were selected in combination with the specific geological conditions of Sichuan Basin and their scores for shale gas reservoir classification were also determined. Grey relational analysis method was used to define the relationship between these factors and to calculate the weights of the principle and secondary factors and the comprehensive evaluation factors of shale gas reservoir quality. Shale gas reservoir classification was further performed on the calculation results. Shale gas reservoirs in Sichuan Basin are similar with that in the 5 major shale gas basins in the America. The comprehensive evaluation factors of shale gas reservoirs in the Longmaxi Formation and Qiongzhusi Formation are 0. 48 and 0. 45 respectively, which are very close to that of New Albany shale gas basin. Case study shows that the reservoir classification results accord well with the practical production situation. This evaluation method can be applied to shale gas reservoir evaluation and selection in China. Key words: index score, main factor, weight coefficient, evaluation index , comprehensive evaluation factor, reservoir classification, shale gas 据勘探资料显示, 我国页岩气主要盆地的可采资 12 3 23. 5 × 10 m , 源量约为 资源量十分丰富, 略小于美国 12 3 页岩气商业性开采早已实现, 的 28 × 10 m 。在美国, 2009 年美国页岩气产量为 889 × 108 m3 , 高于中国当年 8 3 美国页岩气 2010 年超 的常规天然气产量 830 × 10 m , 8 3 占 据 13% ~ 15% 的 天 然 气 产 过了 1 200 × 10 m , [ 1 -2 ] 。我国四川盆地下古生界泥页岩分布厚度大, 量 有 机质含量丰富, 且演化程度高、 生烃量大, 尤其地质特征 。 , 与美国页岩气盆地极为相似 近年来 中国对页岩气的 勘探开发投入力度加大, 特别是四川盆地威 201 井, 经 过直井压裂测试, 日产气量上万方, 达到工业气流, 这给 [ 1 ] 后续页岩气资源的勘探开发提供了基础和信心 。 “页岩气储层评价” , 本文主要内容 是页岩气后续开 发评价的基础, 在分析国外页岩气勘探开发资料的基础

收稿日期: 2013 - 08 - 08 ; 修订日期: 2013 - 12 - 20 。 mail: tuyi200605156@ 126. com。 第一作者简介: 涂乙( 1986 —) , 助理工程师, 开发地质储量评价及储层建模。E男, 硕士、 基金项目: 国家科技重大专项( 2009ZX05038 - 002 ) 。

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石油与天然气地质

第 35 卷

给 上, 结合中国页岩气地质背景和成藏特征的实际情况, 出参数等级指标, 采用灰色关联分析法, 定量各参数权重, 得出了页岩气储层综合评价因子, 评价结果符合实际情 况, 为合理优选页岩气有利勘探开发区提供依据。

根据张金川等 人 编 写 的《页 岩 气 资 源 潜 力 评 价 方法和有利区优选标准研究 》 手册 以 及 调 研 国 内 外
[6 - 8] , 勘探开发资料显 示 页岩气选区准则应具有一 定的储量丰度 、 经济性和可采性。总结为以下基本

1

页岩气地质特点

评价标准 : ① 有机碳含量 > 0. 3 % ; ② 成熟度 ( R o ) ≥ 0. 4 % ; ③ 埋藏 深 度 < 4 500 m ; ④ 富 有 机 质 泥 页 岩
3 集中发育 , 有效厚度 > 9 m ; ⑤ 含气量 > 0. 5 m / t ; ⑥ 脆 性 矿 物 含 量 > 45 % ; ⑦ 孔 粘土矿物 含 量 > 30 % , -3 2 隙度 > 1 % ; ⑧ 渗透率 > 0. 001 × 10 μ m 。

主要以吸附 页岩气是典型的非常规天然气资源, 或游离状态, 储存在暗色泥页岩、 高碳泥页岩中。 页岩 气具有自生自储自保, 无气水边界, 低孔渗, 低产或无 自然产能等特点, 广泛分布在盆地内厚度较大的页岩 烃源岩中, 一般要进行压裂改造, 才能实现工业气流, [1 - 5 ] 。 页岩气成藏的主要 但开采寿命和生产周期较长 因素, 包括岩石矿物成分、 吸附气含量、 总有机碳含量、 含气量、 渗透率、 有机质成熟度、 埋藏深度、 有效厚度、 孔隙度、 地层压力、 温度等, 因此, 在页岩气储层评价 中, 需要定量地考虑这些因素的影响。 总结页岩气评 价, 主要 分 为 生 气 能 力、 储气能力和易开采性三方 [4 ] 面 。页岩气影响因素关系如图 1 所示。

2. 1

灰色关联分析法

根据灰色系统理论和方 该方法是一种预测算法, 法, 对各子系统之间的关联度进行定量分析 , 近年在储
[9 - 10 ] 。 在实例应用过程中, 层的评价方面多有应用 首 , , 、 先选定母序列 其次是子序列 随后计算关联系数 关

联度、 权重系数, 最后确定综合评价因子。 2. 2 评价指标

总结页岩气地质特点和影响因素的基础上, 归纳筛 选出有机碳含量( TOC ) 、 有机质成熟度 ( R o ) 、 有效厚度 ( H) 、 储量丰度( M) 、 孔隙度( Φ) 、 含气量( V) 、 吸附气含 量( N) 、 储层压力 ( p ) 、 埋藏深度 ( D ) 和粘土矿物含量 ( S) 10 个因素作为综合评价页岩气储层的指标[11 - 12]。 通过统计国内外页岩气各指标取值范围, 结合实际页岩 气勘探情况, 建立了页岩气选区评价参数指标, 指标参 数越多越能综合考虑各项因子对选区的影响, 页岩气的 选区应该围绕如下 9 个参数来展开( 表 2) 。

2

页岩气储层评价

本文采用灰色关联 页岩气储层评价方法有很多, 分析法进行页岩气储层划分与评价, 主要是利用北美 东部地区和四川盆地各影响储层质量的参数 , 进行整 体上页岩气储层的评价, 分析我国四川盆地页岩气储 层开采潜力, 参数对比数据见表 1 所示。

图1 Fig. 1

页岩气各影响因素之间的关系

Relationship among factors influencing shale gas development

) ( 地理位置包括平原、 丘陵、 高原、 高山、 沙漠、 戈壁、 湖沼等, 依次开采难度变大。

第1 期 表1 Table 1
盆地名称 盆地类型 页岩名称 TOC / % Ro / % 有效厚度 / m 储量丰度 / ( 108 m3 ·km - 2 ) 孔隙度 / % 含气量 / ( m3 ·t - 1 ) 吸附气含量 / % 储层压力 / psi 埋藏深度 / m 气体成因类型 粘土矿物含量 / % 产水量 / ( m3 ·d - 1 ) 产气量 / ( 10 3 m3 ·d - 1 ) 采收率 / % 单井储量 / ( 10 4 m3 )



乙, 等. 页岩气评价标准与储层分类

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2002 有修改) 北美东部地区和四川盆地参数对比( Curtis,

Parameter comparison between eastern North America and Sichuan Basin
阿巴拉契亚地盆 前陆地盆 Ohio 0 ~ 4. 70 0. 40 ~ 1. 30 9 ~ 31 0. 55 ~ 1. 09 4. 7 1. 69 ~ 2. 83 50 500 ~ 2 000 600 ~ 1 500 热解气 35 ~ 50 0 0. 85 ~ 14. 16 10 ~ 20 425 ~ 1 699 伊利诺斯地盆 克拉通地盆 New Albany 1. 00 ~ 25. 00 0. 40 ~ 1. 00 15 ~ 30 0. 76 ~ 1. 09 10. 0 ~ 14. 0 1. 13 ~ 2. 26 40 ~ 60 300 ~ 600 180 ~ 1 470 生物气 41 0. 79 ~ 79. 49 0. 28 ~ 1. 42 10 ~ 20 425 ~ 1 699 福特沃斯地盆 前陆地盆 Barnett 4. 50 1. 00 ~ 1. 30 15 ~ 60 3. 28 ~ 4. 37 4. 0 ~ 5. 0 8. 50 ~ 9. 91 20 3 000 ~ 4 000 1 950 ~ 2 550 热解气 35 ~ 44 0 2. 83 ~ 28. 32 8 ~ 15 1 416 ~ 4 248 圣胡安地盆 前陆地盆 Lewis 0. 45 ~ 2. 50 1. 60 ~ 1. 88 61 ~ 91 0. 87 ~ 5. 46 3. 0 ~ 5. 5 0. 42 ~ 1. 27 60 ~ 85 1 000 ~ 1 500 900 ~ 1 800 热解气 28 ~ 55 0 2. 83 ~ 5. 66 5 ~ 15 1 699 ~ 5 663 2. 48 1. 20 ~ 2. 88 35 ~ 80 0. 87 ~ 2. 45 2. 0 ~ 4. 5 1. 92 ~ 3. 45 27 ~ 60 5 000 ~ 8 000 2 300 ~ 4 100 热解气 53 — — — — 四川地盆 前陆地盆 龙马溪组 筇竹寺组 0. 34 ~ 2. 80 1. 83 ~ 3. 23 50 ~ 200 0. 74 ~ 1. 52 2. 0 ~ 4. 5 0. 43 ~ 0. 86 38 ~ 64 3 000 ~ 6 000 2 700 ~ 3 600 热解气 25 ~ 36 — — — —

密执安地盆 克拉通地盆 Antrim 0. 30 ~ 24. 00 0. 40 ~ 0. 60 21 ~ 37 0. 66 ~ 1. 64 9. 0 1. 13 ~ 2. 83 70 400 180 ~ 720 热解气 、 生物气 30 ~ 42 0. 79 ~ 79. 49 1. 13 ~ 14. 16 20 ~ 60 566 ~ 3 398

注: 1 psi = 6 894. 76 Pa( 以下同) 。

表2 Table 2

页岩气选区评价参数

Parameters for identification of shale gas play fairway
指标特征分类( 分值) 100 ~ 75 > 2. 0 > 2. 0 > 80 > 1. 5 >8 > 10 > 70 75 ~ 50 2. 0 ~ 1. 0 2. 0 ~ 1. 2 80 ~ 55 1. 5 ~ 1. 0 8 ~4 10 ~ 5 70 ~ 45 50 ~ 25 1. 0 ~ 0. 5 1. 2 ~ 0. 6 55 ~ 30 1. 0 ~ 0. 5 4 ~1 5 ~1 45 ~ 20 25 ~ 0 0. 5 ~ 0. 3 < 0. 6 35 ~ 10 < 0. 5 <1 <1 < 20 < 500 > 3 000 < 15

有效厚度可能低于 30 m。除此之外, 泥页岩厚度的大 小也直接影响着压裂改造和页岩气资源量 。 4 ) 储量丰度是探明地质储量与含气面积的比值 , 直接决定页岩气平面上含气量密度大小 。 — —致密储层。 5 ) 页岩储层一般为特低孔特低渗— 孔隙孔径大小为微米 - 纳米级, 页岩储层具有脆性强、 构造裂缝及微裂缝发育等特点, 因此, 孔隙度和相对渗 透率相应较高, 我国的页岩气藏孔隙度一般在 4% ~
-3 2 6% , 考虑到获取物性参 渗透率小于 0. 001 × 10 μm , 数的难易程度, 在生产中的贡献大小, 将孔隙度作为物

评价指标 TOC / % Ro / % 有效厚度 / m 储量丰度 / ( 10 8 m3 ·km - 2 ) 孔隙度 / % 含气量 / ( m3 ·t - 1 ) 吸附气含量 / % 储层压力 / psi 埋藏深度 / m 粘土矿物含量 / %

> 3 500 3 500 ~ 1 500 1 500 ~ 500 < 1 000 1 000 ~ 2 000 2 000 ~ 3 000 > 40 40 ~ 30 30 ~ 15

性参数的代表较为合理。 6 ) 相对页岩中的石英和方解石成分, 粘土矿物及 其他无机成分具有更强的吸附能力, 粘土矿物往往具 有较高的微孔隙体积和比表面积, 吸附性能较强, 而且 是吸附气赋存的场所。 7 ) 储层压力、 温度的大小影响着吸附气和游离气 的含量, 随着压力增加, 吸附气和游离气含量都会随之 增大, 但是相同压力下, 随着地层温度的增加, 吸附气 和游离气含量均会降低。 8 ) 就易开采性来说, 埋深浅更具经济价值。 随着 开采技术的提高, 该参数的影响又带来一定的变化 。 我国页岩气勘探开发刚刚起步, 开发技术和保存条件 还不成熟, 认为埋藏深度 1 000 ~ 3 000 m 可作为有利 富集区, 大于 3 000 m 以上的作为资源潜力区。 随着 水平井技术的提高, 国外对 4 000 ~ 5 000 m 的页岩气 开采已不成问题, 因此, 结合中国页岩气开采实践, 认 为资源潜力区的界线可加深到 4 000 m 左右。 9 ) 按赋存形式划分, 含气量包括游离气、 吸附气和 溶解气, 按测定过程划分, 含气量包括损失气、 解吸气和

1) 有机质丰度是原始有机碳含量与原始岩石质量 的比值。有机质丰度高低与页岩气含量成正比, 直接影 响页岩气含量的大小。对北美地区页岩气储层研究后, 认为有商业价值的页岩气藏一般应该具备 TOC 大于 2. 0% 。在中国高演化地区, 原始有机碳含量和残余有 机碳含量存在很大差异。针对 Ⅰ 型有机质页岩气藏, 成为有效页岩的条件是残余有机碳含量 ≥1. 0% 。 2 ) 成熟度是判断有机质是否进入热成熟生气阶 段的指标。有机质进入生气阶段 ( 生气窗 ) 后, 气体含 量将迅速增加。美国最大的页岩气田 Barnett Shale 绝 可以有 大多数页岩气井选择在 R o ≥1. 1% 地区打井, 效地降低页岩气勘探开发风险。 3 ) 有机质页岩厚度与页岩气藏富集程度成正比 , 是页岩气生成和赋存的载体, 也是保证有充足的储渗 空间的 重 要 条 件。 对 于 直 井, 页岩有效厚度应大于 30 m, 对于水平井, 由于分段压裂等技术的使用, 页岩

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石油与天然气地质

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[9]

储集层页 残余气。吸附是页岩气赋存的主要方式之一, 岩气含量的高低直接决定页岩气井稳产期长短。据统 计, 吸附气含量范围约为 20% ~ 85% , 对于可采储层丰 富的页岩气储集层, 吸附气含量至少占天然气总产量的 40% 左右, 是预测页岩储集层产能的关键因素。 2. 3 评价矩阵

理、 极大值标准化及归 一 化 等

。目的是消除原始

数据物理意义以及 量 纲 间 的 差 异 , 本部分将采用极 大值标准化 法 , 使 每 项 评 价 分 数 成 为 无 量 纲、 标准 。极 大 值 标 准 化 根 据 参 数 意 义 不 化的 数 据 同, 处理方 法 也 有 所 差 异 , 本文研究过程中分 3 种 情况 ( 表 4 ) 。 ① 对于正指标, 即评价数据值越大, 储层质量越 好, 如有机碳含量 ( TOC ) 、 有机质成熟度 ( R o ) 、 有效厚 度( H) 、 储量丰度 ( G ) 、 孔隙度 ( Φ ) , 吸附 含气量 ( V ) 、 气含量( N) 和储层压力( p) 等, 用单个参数数据除以本 指标的最大值; ② 对于负指标, 即评价数据值越小, 储层质量越 , 好 先用本参数的极大值减去单项参数数据 , 用其差值 再除以极大值; ③ 对于中值指标, 即评价数据越靠近中值区间, 储层质量越好, 如埋藏深度 ( D ) , 求取单个参数数据与 中间值之差的绝对值, 再用最大绝对值与各项指标的 差值除以最大绝对值。 2. 5 求取灰关联度
[13 - 14]

将某一个能够定量地反映被评判事物的性质的指 标按一定顺序排列, 从而能从数据信息分析被评判事 物与其影 响 因 素 之 间 的 关 系, 称为关联分析的母序 [9 ] 列 。则母系列为: { X (t 0) ( 0 ) } , t = 1 , 2, …, n ( 1) 子序列是从一定程度上影响被评判事物性质的的 各子因素数据的有序排列。则有子序列: { X (t 0) ( i) } , i = 1 , 2, …, m; ? X1 ( 0 ) ? ( 0) X ( 0) = ? 2 ? ? ? ( 0) ? Xn ( 0)
( 0) ( 0) X1 ( 1)

t = 1, 2, …, n ( 2) … … … …
( 0) X1 ( m) ? ? ( 0) X2 ( m) ? ( 3) ? ? ? X (n 0) ( m) ?

子序列, 可构成如下的原始数据矩阵 根据的母、 X X
( 0) 2

X ( 0)

( 1) ( 1)

?
( 0) n

而其余 本次研究中将有机碳含量确定为主因素 , 的 9 个指标分别从某一侧面反映被评价样品质量好 坏, 可以看作是子因素( 表 3 ) 。 2. 4 评价指标定量化 原始数据变换处理方法有初值化处理、 均值化处
表3 Table 3
页岩名称 Antrim Ohio TOC / % Ro / %

用标准化后的评价指标, 通过下式计算出有机碳 含量( TOC ) 与各子因素之间的灰关联系数, 从而求得 各子因素指标与主因素指标的灰关联度 1 ) 求取灰关联系数 ξ i, 0 =
[9 ]



Δmin + ρΔmax , i = 1, 2, …, m 0 ) + ρΔmax Δ t ( i,

( 4)

主因子和子因子评价参数

Principle and secondary evaluating factors
孔隙度 / % 9. 0 4. 7 含气量 / 吸附气含量 / 储层压力 / 粘土矿物含量 / 埋藏深度 / % psi % m ( m3 · t - 1 ) 1. 13 ~ 2. 83 1. 69 ~ 2. 83 70 50 40 ~ 60 20 60 ~ 85 27 ~ 60 38 ~ 64 400 500 ~ 2 000 300 ~ 600 3 000 ~ 4 000 1 000 ~ 1 500 5 000 ~ 8 000 3 000 ~ 6 000 30 ~ 42 35 - 50 41 35 ~ 44 28 ~ 55 53 25 ~ 36 180 ~ 720 600 ~ 1 500 180 ~ 1 470 1 950 ~ 2 550 900 ~ 1 800 2 300 ~ 4 100 2 700 ~ 3 600

储量丰度 / 有效厚度 / m ( 10 8 m3 ·km - 2 ) 21 ~ 37 9 ~ 31 15 ~ 30 15 ~ 60 61 ~ 91 35 ~ 80 0. 66 ~ 1. 64 0. 55 ~ 1. 09 0. 76 ~ 1. 09 3. 28 ~ 4. 37 0. 87 ~ 5. 46 0. 87 ~ 2. 45 0. 74 ~ 1. 52

0. 30 ~ 24. 00 0. 40 ~ 0. 60 0 ~ 4. 70 0. 40 ~ 1. 30

New Albany 1. 00 ~ 25. 00 0. 40 ~ 1. 00 Barnett Lewis 龙马溪组 筇竹寺组 4. 50 1. 00 ~ 1. 30

10. 0 ~ 14. 0 1. 13 ~ 2. 26 4. 0 ~ 5. 0 8. 50 ~ 9. 91 3. 0 ~ 5. 5 0. 42 ~ 1. 27 2. 0 ~ 4. 5 1. 92 ~ 3. 45 2. 0 ~ 4. 5 0. 43 ~ 0. 86

0. 45 ~ 2. 50 1. 60 ~ 1. 88 2. 48 1. 20 ~ 2. 88

0. 34 ~ 2. 80 1. 83 ~ 3. 23 50 ~ 200

表4 Table 4
页岩名称 Antrim Ohio New Albany Barnett Lewis 龙马溪组 筇竹寺组 TOC 1. 00 0. 30 0. 80 0. 30 0. 13 0. 17 0. 13 Ro 0. 20 0. 34 0. 28 0. 53 0. 67 0. 81 1. 00 有效厚度 0. 33 0. 31 0. 26 0. 37 0. 84 0. 72 1. 00

评价参数标准化数据

Standardized data of evaluating parameters
孔隙度 0. 75 0. 39 1. 00 0. 42 0. 35 0. 27 0. 27 含气量 0. 22 0. 28 0. 18 1. 00 0. 09 0. 28 0. 07 吸附气含量 0. 96 0. 88 0. 68 0. 27 1. 00 0. 55 0. 68 储层压力 0. 08 0. 40 0. 09 0. 70 0. 25 1. 00 0. 90 粘土矿物含量 0. 68 0. 79 0. 67 0. 75 0. 77 1. 00 0. 57 埋藏深度 0. 19 0. 94 0. 27 1. 00 0. 86 0. 00 0. 04

储量丰度 0. 39 0. 24 0. 25 1. 00 0. 83 0. 43 0. 23

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乙, 等. 页岩气评价标准与储层分类

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式中: 0) = | X Δ t ( i,
( 1) t

( i) - X
( 1) t ( 1) t

( 1) t

( 0) |
( 1) t

( 5) ( 6) ( 7)

指标、 地球物理、 页岩发育规模、 深度、 钻井天然气显示 [6 - 7 ] , 以及少量含气性参数等参数 再结合页岩气储集 层综合评价因子 Q 大小情况确定分类标准, 大致分为 四类: 当 Q > 0. 60 时, 为 Ⅰ 类储层, 占研究单元总数的 14% ; 0. 51 < Q ≤0. 60 时, 为 Ⅱ 类储层, 占研究单元总 数的 43% ; 0. 48 < Q ≤0. 51 时, 为 Ⅲ 类储层, 占研究单 元总数的 14% ; 0. 40 < Q ≤0. 48 时, 为 Ⅳ 类储层, 占研 究单元总数的 29% 。Ⅰ 类页岩气储层主要参数; 有机 碳含量、 有机质成熟度、 有效厚度、 储量丰度、 孔隙度、

Δmax = max t max i | X Δmin = min t min i | X

( i) - X ( i) - X

( 0) | ( 0) |

( 1) t

为了避免灰关联系数之间的差异不明显 , 和最大 , 绝对差数值太大而导致数据失真的影响 式中引入分 0. 1 , 1] , 辨系数 ρ, 通常 ρ∈[ 本文取值 0. 5 2 ) 计算灰关联度 关联度 r i, 0 定义为 : r i, 0 = 1 ξ i, 0 n∑ t =1
n [9 - 11 ]



( 8)

含气量和吸附气含量等平均值相对较大 , 表明该储集 Barnett 盆地被评为 Ⅰ 类储层, 层质量好, 其储层物性、 经济条件和可采性均极佳, 据统计该盆地单井产气量 3 3 8 3 ( 2. 83 ~ 28. 32 ) × 10 m / d, 为 年产量为 315 × 10 m , 居美国五大页岩气盆地之首。Ⅱ类、 Ⅲ类次之, Ⅳ 类储 层在多数评价参数较好的情况下, 另有制约勘探开发 缺陷, 使之开采技术要求高, 投入成本不菲, 如我国四 川盆地龙马溪组和筇竹寺组页岩气储层 , 埋藏深度均 在 3 000 m 以上, 勘探开发技术要求高, 成本投入相对 较大, 但是开采潜力大。据调研四川盆地龙马溪组, 九 奎山阳 63 井页岩产层 3 505. 0 ~ 3 518. 5 m, 产气量为 3 3 3. 5 × 10 m / d, 隆 32 井 页 岩 气 产 层 3 164. 2 ~ 3 3 3 175. 2 m, 产气量为 1. 95 × 10 m / d。 开采潜力可与 美国五大页岩气盆地相媲美, 我国页岩气勘探开发前 景巨大。

10 个指标的关联度分别为 r = ( 1. 000 0 , 0. 509 7, 0. 567 1, 0. 599 2, 0. 745 4, 0. 555 2, 0. 656 7, 0. 538 2, 0. 549 1, 0. 689 3) 。 关联度的取值范围在 0. 1 ~ 1。关联度越接近于 1, 表明子因素对主因素的影响越显著, 反之亦然。 2. 6 权重系数的确定

衡量各评价指标对储层质量的影响程度, 就是计 算它们相对于有机碳含量( TOC ) 的权重值。 归一化处 理处理的结果, 即为各评价指标在储层质量评价中的 [9 ] 权重大小 。归一化表达式为:
m

a i = r i, 0 / ∑ r i, 0
i =1

( 9)

10 个指标的权重系数分别为 a = ( 0. 156 0 , 0. 079 5 , 0. 088 5 , 0. 093 5 , 0. 116 3 , 0. 086 6 , 0. 102 5 , 0. 084 0 , 0. 085 7 , 0. 107 5 ) 。 2. 7 确定综合权衡评价分数和分类标准

3

结论

1 ) 在美国五大页岩气盆地和我国四川盆地勘探 开发地质条件、 相关参数基础上, 选出了影响页岩气储 层评价的主要因素, 对 10 项评价参数作了界定, 给出 评价参数分级分数。 2 ) 灰关联分析法在综合考虑多因子对储层的影 响的基础上, 能建立各评价因子之间的定量关系 , 能有 效避免单因素评价储层时出现评价结果相互矛盾 、 存

将标准化后的单项评价指标, 与本类的“权重” 相 [ 9 - 11 ] 。将各个评价指标的 乘, 即为单项指标的权衡大小 单项权衡分数相加, 即得到各页岩气储集层的综合评价 “储层质量综合评价 Q 因子” , 分数, 命名为 如表 5 所示。 在区域地质调查基础上, 综合考虑地质、 地球化学
表5 Table 5
页岩名称 Antrim Ohio New Albany Barnett Lewis 龙马溪组 筇竹寺组 TOC 1. 00 0. 30 0. 80 0. 30 0. 13 0. 17 0. 13 Ro 0. 20 0. 34 0. 28 0. 53 0. 67 0. 81 1. 00

页岩气储层质量综合评价分类

Comprehensive evaluation and classification of shale gas reservoirs
孔隙度 0. 75 0. 39 1. 00 0. 42 0. 35 0. 27 0. 27 0. 116 3 含气量 0. 22 0. 28 0. 18 1. 00 0. 09 0. 28 0. 07 0. 086 6 吸附气含量 0. 96 0. 88 0. 68 0. 27 1. 00 0. 55 0. 68 0. 102 5 储层压力 0. 08 0. 40 0. 09 0. 70 0. 25 1. 00 0. 90 0. 084 0 粘土矿物 含量 0. 68 0. 79 0. 67 0. 75 0. 77 1. 00 0. 57 0. 085 7 埋藏深度 0. 19 0. 94 0. 27 1. 00 0. 86 0. 00 0. 04 0. 107 5 综合评价 因子 Q 0. 529 5 0. 515 2 0. 493 2 0. 609 3 0. 557 8 0. 475 6 0. 445 3 储层 分类 Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅳ

有效厚度 储量丰度 0. 33 0. 31 0. 26 0. 37 0. 84 0. 72 1. 00 0. 088 5 0. 39 0. 24 0. 25 1. 00 0. 83 0. 43 0. 23 0. 093 5

权重系数 0. 156 0 0. 079 5

158

石油与天然气地质

第 35 卷

能定量地反映各指标在储层评价中的 在分歧等问题, 权重大小, 进而给出综合评价因子 Q。 3 ) 我国四川盆地龙马溪组和筇竹寺组页岩气储 层开发潜力喜人, 其综合评价因子 Q 与 New Albany 盆 地相差不大, 除埋藏深度和储层压力外, 其余评价指标 与美国五大页岩气盆地参数基本一致 。评价结果符合 实际生产情况, 准确度和可信度高。 符号注释 t— — —同一评价指标不同页岩盆地个数 ; n— — —页岩盆地个数; i— — —不同评价指标个数, i = 0 时为母系列; m— — —评价指标个数; X X
( 0) t ( 1) t

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( i) — — —评价参数数值; ( i) — — —标准化评价指标;

— —不同指标灰关联系数; ξ i, 0— — — — 削弱数据失真的影响, 通常 ρ ∈ ρ 分辨系数, 0. 5 ; [ 0. 1 , 1] , 本文取值 r i, — —子序列 i 与母序列 0 的灰关联度; 0— ai — — —不同指标权重。
参 考 文 献

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