頁(yè)巖氣儲(chǔ)層低阻成因分析及測(cè)井評(píng)價(jià)

陳勇

李玉喜等編著的《頁(yè)巖氣地質(zhì)分析與選區(qū)評(píng)價(jià)》一書(shū)中探討了頁(yè)巖氣儲(chǔ)層低電阻率成因和相關(guān)測(cè)井評(píng)價(jià)方法，本書(shū)邏輯清晰、層次鮮明且實(shí)用性較廣泛，對(duì)我國(guó)從事頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)工作的相關(guān)研究人員具一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值。

頁(yè)巖是由黏土脫水膠結(jié)形成的一種巖石，據(jù)成分不同分為鈣質(zhì)頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖等。頁(yè)巖中含有豐富的礦物質(zhì)成分，主要有黏土、有機(jī)質(zhì)等。研究表明，頁(yè)巖中黏土體積占30%～50%，主要類(lèi)型包括伊利石，蒙脫石和綠泥石等。黏土含量影響頁(yè)巖氣儲(chǔ)層電阻率的主要原因是由于黏土礦物含有多種孔隙結(jié)構(gòu)，可儲(chǔ)存氣體和水分，影響頁(yè)巖氣儲(chǔ)層電阻率。頁(yè)巖黏土中對(duì)電阻率影響較大的是蒙脫石和伊利石，由于這兩種礦物質(zhì)含有多種孔隙結(jié)構(gòu)，可儲(chǔ)存大量氣體和水分，水的存在使得頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，電阻率降低。同時(shí)頁(yè)巖礦物質(zhì)中含有大量離子成分，含水量增多可形成雙電子層，增加導(dǎo)電能力。

頁(yè)巖氣與普通天然氣的一個(gè)重要區(qū)別就是可以自產(chǎn)自儲(chǔ)，我們通常說(shuō)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層就是產(chǎn)生天然氣的巖層。根據(jù)大量研究發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的有機(jī)質(zhì)對(duì)其電阻率的高低有著很大的影響。頁(yè)巖的結(jié)構(gòu)特征隨其存在的有機(jī)質(zhì)成熟度不同而發(fā)生變化，且有機(jī)質(zhì)成熟度越高，導(dǎo)電能力也越強(qiáng)。在過(guò)成熟的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中，有機(jī)質(zhì)會(huì)不斷降解，生成干酪根，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成甲烷氣體，在此過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，生成一些中間產(chǎn)物。這些中間產(chǎn)物具有良好的導(dǎo)電特性，進(jìn)而會(huì)使得頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的電阻率降低。

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中黃鐵礦是鐵的二硫化物，通常含有鈷、鎳、硒等金屬物質(zhì)，由于金屬是電的良導(dǎo)體，因此對(duì)電導(dǎo)率具很大影響。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中黃鐵礦含量一般較低，為10%左右，分布較零散，對(duì)頁(yè)巖電阻率影響不顯著。如頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中黃鐵礦含量增加且分布較集中時(shí)，對(duì)導(dǎo)電性影響就會(huì)增大。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具多種孔隙結(jié)構(gòu)，有氣體和水分分布，地層水含量較多。地層水中礦化程度也是影響電阻率的重要因素，礦化程度越高，地層水中所含離子數(shù)量就越多，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，引起頁(yè)巖氣儲(chǔ)層電阻率降低。觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，對(duì)電阻率影響較大的是存在于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中的束縛水，游離水影響較小忽略不計(jì)。頁(yè)巖中除黏土顆粒、礦物質(zhì)、膠結(jié)物等還有大量空間，較大空間稱為孔隙，連接各孔隙的小空間稱為喉道，這一部分空間對(duì)頁(yè)巖結(jié)構(gòu)性能有較大影響。通常所說(shuō)的結(jié)構(gòu)特性一般指孔隙和喉道的空間大小、形狀及聯(lián)通關(guān)系等。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中孔隙的存在使頁(yè)巖儲(chǔ)存較多水分，增加束縛水飽和度，增強(qiáng)導(dǎo)電能力，降低電阻率。除頁(yè)巖本身結(jié)構(gòu)特性外，周?chē)h(huán)境對(duì)氣儲(chǔ)層電阻率也有一定影響。頁(yè)巖形成中受周?chē)h(huán)境影響和沉積回旋作用，礦物成分增多，形成大小各異孔隙，同時(shí)巖石小顆粒也會(huì)增多?？紫缎纬蛇^(guò)程中，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中束縛水含量也會(huì)增加，造成電阻率降低。頁(yè)巖氣開(kāi)采前，需進(jìn)行測(cè)井評(píng)價(jià)，了解開(kāi)采巖石特性，制定科學(xué)合理開(kāi)采方案。目前測(cè)井評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括以下3個(gè)方面：第一是地層巖石的特性參數(shù)及含氣量、孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率等;第二是頁(yè)巖的生烴能力，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)是其中有機(jī)質(zhì)的含量、有機(jī)質(zhì)的成熟度、生成的干酪根含量及種類(lèi);第三是頁(yè)巖的力學(xué)參數(shù)和其中的裂縫結(jié)構(gòu)及數(shù)量。通過(guò)近幾年來(lái)對(duì)我國(guó)各地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的測(cè)井評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，我們發(fā)現(xiàn)各地區(qū)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層都存在著不同程度低阻現(xiàn)象，且成因并不單一，這是由于多種因素共同作用的結(jié)果。

綜上內(nèi)容均在《頁(yè)巖氣地質(zhì)分析與選區(qū)評(píng)價(jià)》一書(shū)中進(jìn)行了詳盡探討及分析，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層出現(xiàn)低阻現(xiàn)象的因素很多，主要因素有有機(jī)質(zhì)的成熟度、頁(yè)巖結(jié)構(gòu)、地層水礦化程度等，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合各地區(qū)地理環(huán)境因素進(jìn)行綜合分析。