页岩气储层的勘探关键在于找到脆性、富有机质、含气、容易压裂的区域。这些储层特征对弹性性质的影响如何,对泥页岩储层的勘探与开发非常重要。地震属性反演和分析是当前地震方法进行储层含油气性检测和流体识别的通用技术。其中,根据速度与密度的相对变化得到的流体因子是关键,从岩石物理角度看,各种不同的流体因子都是使用不同的弹性参数或者近似参数对储层与非储层进行区分,其思想和方法可以应用于页岩气储层中。本节在纵、横波速度及密度这三个参数的基础上,计算出一系列弹性参数,结合储层参数,对含气泥、页岩段和非含气泥、页岩段进行岩石物理敏感分析。
1.敏感弹性因子选择
1)单弹性因子分析
对不同岩性及含气性情况下的弹性参数[纵波阻抗(PI),横波阻抗(SI),纵横波速度比(P/S),杨氏模量,泊松比,λρ,μρ,λ/μ]和储层参数[TOC含量,脆性,破裂压力,最小闭合应力系数λ/(λ+2μ)]进行直方图统计分析,如图4—9所示,对于泥岩(含气泥岩与非含气泥岩),弹性参数都可以将其区分开来,其中含气泥岩表现为低PI,低SI,低P/S,低杨氏模量,低泊松比,低λρ、μρ和λ/μ,低闭合应力系数以及低破裂压力;而通过TOC含量与脆性不能很好地将含气泥岩与不含气泥岩分开,这说明储层含气与否与有机质的高低没有直接的关系,同时,脆性层段、低闭合应力层段、低破裂压力层段都可以分为含气与不含气两种情况。含气页岩与不含气页岩的差别不如含气泥岩和不含气泥岩之间的差别明显。其中PI,SI,杨氏模量,λρ、μρ具有较好的区分度,而其他的弹性参数叠合区域较大。
图4—9 不同岩性及含气性泥页岩的主要弹性参数及储层参数直方图
2)双弹性因子分析
将上述弹性因子配对并进行交会图分析,如图4—10所示,可以发现部分在一维时区分度较差的参数,在交会图上可以将岩性及含气性区分开来。选择与岩石脆性直接相关的杨氏模量和泊松比,以及可以表征岩石应力的λρ—μρ对页岩气储层进行进一步的分析。
图4—10 不同岩性及含气性泥页岩的主要弹性参数及储层参数交会
2.基于岩石物理模型的敏感弹性参数分析(www.xing528.com)
基于构建的岩石物理模型,通过设定不同的输入参数,可得到不同的矿物组成时的不同弹性参数的变化图,如图4—11所示,分别以石英、方解石、黏土、干酪根为端元点,含量每10%为变化。由图可见,纯的矿物的弹性特征表现为:PI,方解石>石英>黏土>干酪根;SI,石英>方解石>黏土>干酪根;P/S,黏土>方解石>干酪根>石英;泊松比,黏土>方解石>干酪根>石英;杨氏模量,黏土>方解石>干酪根>石英;λρ,石英>方解石>黏土>干酪根;μρ,石英>方解石>黏土>干酪根。当含有干酪根后,不同的端元矿物向加入矿物的弹性参数方向变化。
图4—11 基于岩石物理模型的泥页岩组成物质弹性参数变化
3.基于实际测井资料的岩石物理分析
实际的岩石都是各种复杂矿物的混合体,因此选取纯的岩石并提取其参数进行分析有一定的难度,本研究通过录井资料,将数据点分为砂岩、泥岩、页岩、砂质页岩、泥质砂岩、含气泥岩、含气砂岩、含气页岩,进行不同的弹性参数交会分析。如图4—12所示,砂岩、泥岩、含泥砂岩和含砂泥岩等的主要弹性参数的规律表现为:PI,砂岩>含气砂岩>泥质砂岩(砂质泥岩)>含气泥岩(含气页岩);SI,砂岩>含气砂岩>泥质砂岩(砂质泥岩)>含气泥岩(含气页岩);P/S,含气页岩>泥岩>含气泥岩>砂质泥岩(砂质页岩)>含气砂岩>砂岩;泊松比,含气页岩>泥岩>含气泥岩>砂质泥岩(砂质页岩)>含气砂岩>砂岩;杨氏模量,砂岩>含气砂岩>泥质砂岩(砂质泥岩)>泥岩>含气泥岩(含气页岩);λρ,砂岩最小,其次为含气砂岩、砂质泥岩、泥质砂岩等重叠区域较大;μρ,砂岩>含气砂岩>泥质砂岩(砂质泥岩)>含气泥岩(含气页岩)。其中砂岩含气后与泥质砂岩(砂质泥岩)重叠区域较大;泥页岩含气后,相对纯的泥页岩,PI、SI、泊松比、纵横波速度比、λρ、μρ降低,杨氏模量变化不明显。在单纯选择气层或者其他岩性的岩石物理弹性参数时,应该以这种规律来确定各种不同目标的弹性参数。
图4—12 实测数据弹性参数交会分析(全井段)
由于泥页岩“甜点”实际是在泥页岩中寻找优质的泥页岩储层,因此,单独对泥岩、页岩,以及含气泥、页岩进行分析,如图4—13所示,含气后泥、页岩的弹性规律表现为PI、SI、P/S、泊松比、λρ降低,μρ基本不变。
图4—13
实测数据弹性参数交会分析(泥页岩)
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