页岩储层的可压性评价

1.气藏基本特征

C井目的层为龙马溪组及五峰组，岩性为灰黑色粉砂质页岩及灰黑色碳质页岩，页岩页理发育。孔隙度范围为1.17%～7.72%，渗透率为0.002～0.004 mD；通过岩心分析，C1井在龙马溪组2 326～2 415 m的井段共计89 m地层有气显示，在其底部2 377～2 415 m的井段共计38 m地层为优质气层，下部平均含气量为总气丰度4.63 m3/t，吸附气占54%；有机质类型为Ⅰ～Ⅱ型，Ro值在1.85%～2.23%，TOC值为1.625%，地层温度为64℃。

2.页岩脆性矿物特征

C井龙马溪组下部－五峰组主要含气页岩段共进行了87个样品岩石学组分分析，结果表明脆性矿物含量为33.9%～80.3%，平均值为56.5%，以石英为主（约占37.3%），其次是斜长石和白云石（分别约占7.15%和6.16%）。自上而下脆性矿物含量呈增高趋势，其中下部水平井段穿行富有机质泥页岩目的层（2 377.5～2 415.5 m/38 m）石英质等脆性矿物含量明显较高，含量一般为50.9%～80.3%，平均值为61.3%，石英含量最大值达到70.6%，平均值为44.42%（表8—33）。

表8—33　C井龙马溪组岩石学组分数据

3.页岩黏土矿物特征

C井五峰组—龙马溪组下部取心井段全岩分析表明，黏土矿物含量从上至下具有黏土矿物含量递减的特点，下部水平井段穿行富有机质泥页岩段，黏土矿物含量16.6%～49.1%，平均值为34.63%。下部水平井段穿行目的层井段伊利石含量低，伊蒙间层含量高，伊石利含量平均值为31.36%，伊蒙混层含量平均值为63.55%，绿泥石含量平均值为4.79%（表8—34）。

表8—34　C井龙马溪组黏土含量

Barnett页岩能够通过压裂造缝获得高产的关键因素是富含大量脆性矿物。其石英含量占35%～50%，黏土矿物小于35%，焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩与Barnett页岩同样具有较高的石英脆性矿物含量，以及较低的黏土矿物含量，为页岩气储层的有效改造奠定了良好基础。

4.地应力场特征

C井FMI结果指示出最小水平主应力的方向为南—北向（图8—72）；部分层段在图像上可以看到清晰的井壁崩落特征，井壁崩落方位为南—北向。钻井诱导缝在一些层段发育，钻井诱导缝走向为东—西向。综合分析认为，最大水平主应力的方向为东—西向。

图8—72　C井地应力分析

5.岩石力学特征(www.xing528.com)

根据三轴应力实验，可获得杨氏模量、泊松比和单轴抗压强度等参数，是衡量岩石脆性的关键参数，岩石力学实验结果（表8—35）表明，该井页岩储层的杨氏模量为25.153～48.599 GPa，平均为38.374 GPa。泊松比为0.192～0.247，平均为0.218。通常认为［23］，有利于体积压裂的页岩杨氏模量应大于24 GPa，泊松比应小于0.25，可见该井页岩的两项指标都基本满足要求。根据实验测试结果计算得出脆性指数为52%～60%，脆性较好，对压裂有利。

根据实验测试结果，地应力大小测定最大主应力为63.50 MPa，最小主应力为47.39 MPa，水平应力差异系数Kh见式（8—1）：

式中，σH为水平最大主应力；σh为水平最小主应力。

通常认为，Kh为0～0.3时，能够形成充分的网络裂缝；Kh为0.3～0.5时，在高的净压力时能够形成较为充分的网络裂缝；Kh大于0.5时，不能形成网络裂缝。计算得出该井龙马溪页岩层水平地应力差异系数为0.34，压裂裂缝易沿最大主应力方向扩展，需要较高的净压力才能形成较为充分的网络裂缝。

表8—35　C井龙马溪组岩石力学参数试验结果

6.裂缝发育特征

裂缝发育程度对页岩气的生产具有重要影响。C井五峰组—龙马溪组页岩段富有机质泥页岩段的岩性主要为灰黑色碳质、硅质泥页岩，水平层理发育较成熟（图8—73），常见页岩微层理面、层间缝发育，有较好的渗透性。在岩心浸水试验过程中，常见小米粒—针尖状气泡从岩心层理面持续溢出，呈水幕状，表明页岩水平层理缝为页岩气提供了良好的储集空间。

7.可压性综合分析

综合选择代表气藏品质和压裂品质的8个参数，进行C井可压性评价。采用层次分析法确定不同参数的权重系数，参数及权重选择如下：热成熟度（0.1）、含气性（0.11）、石英含量（0.1）、黏土含量（0.12）、岩石脆度（0.12）、水平应力差异系数（0.15）、天然裂缝发育情况（0.15）、地层压力系数（0.15）。可压性指数由式（8—2）计算得出。

类比国外已开发页岩气藏的可压性指数，用此方法计算得到C井可压性指数为0.72，Barnett、Haynesville、Faynesville区块的可压性指数依次为0.89、0.75、0.52。由此可见，焦石坝区块页岩可压性较好。

图8—73　C井富有机质泥页岩段成像测井图