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ｄｏｉ：１０．１１７６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１９２６．２０１４．０６．０９４７非常规天然气收稿日期：２０１３－１１－０６；修回日期：２０１４－０３－２２．基金项目：国家重点基础研究计划（“９７３”）课题（编号：２０１２ＣＢ２１４７０２）；教育部高等学校博士学科点基金项目（编号：２０１１００２３１１００１７）；国家科技重大专项（编号：２０１１ＺＸ０５００７－００２）联合资助．作者简介：赵佩（１９８９－），女，湖北仙桃人，硕士研究生，主要从事页岩气地质、地球化学研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｐ２６８２＠ｑｑ．ｃｏｍ．通讯作者：李贤庆（１９６７－），男，浙江富阳人，教授，博士生导师，主要从事煤油气地质、有机地球化学、有机岩石学方面的研究和教学工作．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｘｑ＠ｃｕｍｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ．川南地区龙马溪组页岩气储层微孔隙结构特征赵 佩１，２，李贤庆１，２，田兴旺１，２，苏桂萍１，２，张明扬１，２，郭 曼１，２，董泽亮１，２，孙萌萌１，２，王飞宇３，４（１．中国矿业大学（北京）煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京１０００８３；２．中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京１０００８３；３．中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京１０２２４９；４．中国石油大学（北京）地球科学学院，北京１０２２４９）摘要：应用扫描电子显微镜、高压压汞法、Ｎ２和ＣＯ２气体吸附法，对川南地区下志留统龙马溪组海相页岩气储层孔隙微观特征和孔隙结构进行了研究，探讨了页岩孔隙发育的主要影响因素。
结果表明，川南地区龙马溪组海相页岩样品中发育多种类型微观孔隙，常见有黏土矿物粒间孔、黄铁矿晶间孔、碳酸盐颗粒溶蚀孔、生物碎屑粒内孔、颗粒边缘溶蚀孔和有机质孔；龙马溪组富有机质页岩发育大量的微米—纳米级孔隙，为页岩气赋存提供了储集空间。
龙马溪组页岩样品中孔隙以微孔和介孔为主，宏孔较少；孔隙结构形态主要为平板狭缝型孔、圆柱孔和混合型孔，孔径为０．４～１ｎｍ、３～２０ｎｍ；微孔和介孔占孔隙总体积的７８．１７％，占比表面积的８３．９２％，是龙马溪组页岩储气空间的主要贡献者。
川南页岩气田L区块页岩脆性指数叠前地震定量预测
张德明;刘志刚;姚政道;廖显锋;刘志毅;曾珍
【期刊名称】《石油物探》
【年(卷),期】2023(62)1
【摘要】页岩脆性指数是页岩气压裂设计中应考虑的关键参数之一。
以川南页岩气田L区块页岩脆性指数研究为例,针对目前常用的弹性脆性预测方法存在地区适应性差的问题,提出了一种多元非线性回归脆性指数预测的改进模型。
首先通过模型建立了矿物脆性指数与Rickman脆性指数及最小闭合应力系数之间的关系,然后针对三维地震资料利用叠前地震反演方法获取所需的弹性参数,进而实现研究区页岩层段纵向及横向脆性预测。
川南页岩气田L区块的应用结果表明,在已有钻井矿物脆性指数的约束下,利用改进后的脆性指数预测方法得到的改进模型适用性更强,利用该模型预测得到的五峰组-龙马溪组一亚段脆性指数在横向上分布稳定,符合地质认识;通过已知井检验可知,预测得到的脆性指数在纵向上与矿物脆性指数相关性好。
【总页数】9页(P154-162)
【作者】张德明;刘志刚;姚政道;廖显锋;刘志毅;曾珍
【作者单位】东方地球物理勘探有限责任公司西南物探研究院
【正文语种】中文
【中图分类】P631
【相关文献】
1.涪陵页岩气田焦石坝区块页岩脆性指数地震定量预测
2.海相页岩含气量地震定量预测方法研究——以川南长宁地区为例
3.地震叠前反演方法预测页岩脆性指数在南川地区的应用
4.叠前弹性参数反演在龙马溪组页岩脆性预测中的应用
5.叠前AVO同步反演预测页岩地层脆性矿物
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页岩气储层脆性评价方法研究摘要页岩气储层在近年来受到各个能源大国的积极关注，成为非常规油气勘探开发的焦点，然而由于页岩气储层低孔特低渗的物理性质，勘探开发难度大。
水力压裂作为页岩气开发的常用方式，己经得到广泛应用，但影响压裂效果的因素众多，例如岩石脆性、地层敏感性及岩石受力方向等，使得压裂作业很难成功进行，因此需要对页岩进行改造。
研究表明，页岩储层压裂改造的前提是进行岩石脆性评价。
目前用于评价页岩可压性的脆性指数大都孤立的考虑了峰前或峰后的力学性质，而且计算出的脆性指数不符合脆性随围压增大而单调递减的客观规律。
本文基于岩石的应力-应变曲线，分析岩石破裂过程中的能量变化情况，利用声波测井资料结合力学实验法提出了新的岩石脆性评价指标。
首先，用岩石压缩过程中实际的弹性形变能与理想情况下的弹性能量之比来表征岩石的峰前特征，应力达峰值以后外界提供的能量与岩石发生破裂的断裂能之比表征岩石的峰后特征，利用乘性综合法将二者结合，提出了能够综合反映峰前和峰后能量特征的脆性指标B，经过实例验证，使用该指标计算的脆性指数符合脆性随围压增大而单调递减的客观规律。
其次，通过声波测井资料获取纵波时差和横波时差，利用理论公式计算出动态的弹性模量和泊松比，将其拟合后得到静态的弹性模量和泊松比，并通过数据统计分析提出了峰值应变和峰后模量的拟合关系式。
最后，将岩石力学实验和测井技术相结合，对七块岩石样品进行室内实验获取弹性模量等参数，并将直接通过岩石力学实验数据得到的脆性指数和测井资料结合力学试验法得到的脆性指数进行对比，验证了声波测井资料结合实验力学法具有较高的可行性，能够更高效、快速方便地对岩石脆性指数进行计算，而且能保证所获得数据的连续性，能够为进行准确有效的水力压裂提供一个参考依据，更好地用于实际工程。
关键词：页岩；脆性指数；脆性评价；声波时差测井；能量变化Research On The EvaluationMethod Of Brittleness Of Shale Gas ReservoirsABSTRACTIn recent years, shale gas reservoirs have received active attention from various major energy countries and become the focus of unconventional oil and gas exploration and development. However, due to the low porosity and low permeability physical properties of shale gas reservoirs, exploration and development are difficult. As a common method of shale gas development, hydraulic fracturing has been widely used, but there are many factors that affect the effect of fracturing, such as rock brittleness, formation sensitivity and rock stress direction, making fracturing operations difficult to succeed. Therefore, the shale needs to be transformed. Studies have shown that the prerequisite for shale reservoir fracturing reconstruction is to conduct rock brittleness evaluation. At present, the brittleness index used to evaluate the shale compressibility mostly considers the mechanical properties before or after the peak, and the calculated brittleness index does not conform to the objective law that the brittleness decreases monotonously as the confining pressure increases.Based on the stress-strain curve of the rock, this paper analyzes the energy changes during the rock failure process, and uses the acoustic logging data combined with the mechanical experiment method to propose a new rock brittleness evaluation index. First, the ratio of the actual elastic deformation energy to the ideal elastic energy during rock compression is used to characterize the peak-front characteristics of the rock. The ratio of the energy provided by the outside world after the stress reaches the peak and the fracture energy of the rock fracture characterizes the peak of the rock After the characteristics, using the multiplicative synthesis method to combine the two, a brittleness index B that can comprehensively reflect the energy characteristics before and after the peak is proposed. After verification by examples, the brittleness index calculated using this index is consistent with the brittleness monotonous with the increase of confining pressure The objective law of diminishing. Secondly, the longitudinal wave time difference and the shear wave time difference are obtained from the sonic logging data, the dynamic elastic modulus and Poisson's ratio are calculated by using theoretical formulas, and the static elastic modulus and Poisson's ratio are obtained after fitting it. Peak strain and post-peak modulus fitting relationship. Finally, the rock mechanics experiment and logging technology are combined to perform laboratory experiments on seven rock samples to obtain elastic modulus and other parameters, and the brittleness index and logging dataobtained directly from the rock mechanics experimental data are combined with the mechanical test method to obtain The comparison of the brittleness index verifies that the sonic logging data combined with the experimental mechanics method has high feasibility, can calculate the rock brittleness index more efficiently, quickly and conveniently, and can ensure the continuity of the obtained data, which can be accurate Effective hydraulic fracturing provides a reference basis for better use in actual projects.Key words:Shale; Brittleness index; Brittleness evaluation; Acoustic time difference log; Energy change目录学位论文独创性声明 (I)学位论文使用授权声明 (I)摘要 (II)ABSTRACT (III)目录 (V)第一章前言 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究的目的、意义 (1)1.3国内外研究现状 (2)1.3.1 脆性定义 (2)1.3.2 页岩脆性评价方法研究现状 (2)1.4研究内容 (6)第二章页岩脆性评价方法对比研究 (7)2.1基于矿物组分的评价方法 (7)2.2基于应力-应变曲线的评价方法 (8)2.3基于岩石弹性参数的评价方法 (10)2.4基于岩石模量参数的评价方法 (11)2.5基于岩石强度参数的评价方法 (12)2.6本章小结 (14)第三章基于能量特征的岩石脆性指标分析 (15)3.1岩石破裂过程中能量规律分析 (16)3.1.1 基于峰前曲线的页岩脆性评价分析 (16)3.1.2 基于峰后曲线的页岩脆性评价分析 (16)3.1.3 基于全应力-应变曲线的页岩脆性评价分析 (16)3.2基于峰前曲线的脆性指数的建立 (17)3.3基于峰后曲线的脆性指数的建立 (19)3.4基于全应力-应变曲线的脆性指数的建立 (20)3.5本章小结 (21)第四章页岩储层脆性指数评价新方法研究 (22)4.1岩石脆性评价指标的基础参数计算 (22)4.1.1 脆性评价指标参数计算方法 (22)4.1.2 实例分析与模型的建立 (24)4.2回归分析脆性评价指标的关键参数 (32)4.2.1 岩石力学性质测试 (33)V4.2.2 回归分析峰值应变 (34)4.2.3 回归分析峰后模量 (35)4.3本章小结 (38)第五章页岩储层脆性评价方法对比验证 (39)5.1利用测井资料和室内实验获取参数 (39)5.2基于页岩储层脆性评指数对比验证 (40)5.3本章小结 (46)结论 (48)参考文献 (49)致谢 (54)VI东北石油大学工程硕士专业学位论文第一章前言1.1 研究背景随着经济不断发展，全球能源消耗量加剧，世界各个国家对能源的需求持续攀升，这种必不可少的需求直接迫使石油工作者在石油勘探和开采等技术上不断进步，导致常规能源基本上开采殆尽，与此同时，发现新常规油气田也日渐困难，能源压力日益剧增[1-2]。
张德明,刘志刚,姚政道,等．川南页岩气田L 区块页岩脆性指数叠前地震定量预测[J．石油物探,２０２３６２１１５４㊀Ｇ１６２Z HA N G D e m i n g ,L I UZ h i g a n g ,Y A OZ h e n gd a o ,e t a l ．Q u a n t i t a t i v e p r e d i c t i o n of s h a l e b r i t t l e n e s s i n d e x i nb l o c kLo f s h a l eg a s f i e l d i n s o u th e r nSi c h u a nu s i n gp r e Ｇs t a c ks e i s m i c p r e d i c t i o nm e t h o d [J ]．G e o p h y s i c a l P r o s p e c t i n g fo rP e t r o l e u m ,２０２３,６２(１):１５４㊀Ｇ１６２收稿日期:２０２１Ｇ０７Ｇ１３.第一作者简介:张德明(１９９１ ),男,工程师,硕士,现主要从事地震解释与储层预测工作.E m a i l :d e m i n g _z h a n g０７２４＠１６３．c o m 基金项目:中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司勘探开发研究院项目(D ３１８０１２１P B )资助.T h i s r e s e a r c h i s f i n a n c i a l l y s u p p o r t e d b y t h eE x p l o r a t i o n a n dD e v e l o p m e n t R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o C h i n a S o u t h w e s tO i l a n dG a s F i e l dC o m p a n y P r o j e c t (G r a n tN o ．D ３１８０１２１P B )．川南页岩气田L 区块页岩脆性指数叠前地震定量预测张德明,刘志刚,姚政道,廖显锋,刘志毅,曾㊀珍(东方地球物理勘探有限责任公司西南物探研究院,四川成都６１００３６)摘要:页岩脆性指数是页岩气压裂设计中应考虑的关键参数之一.以川南页岩气田L 区块页岩脆性指数研究为例,针对目前常用的弹性脆性预测方法存在地区适应性差的问题,提出了一种多元非线性回归脆性指数预测的改进模型.首先通过模型建立了矿物脆性指数与R i c k m a n 脆性指数及最小闭合应力系数之间的关系,然后针对三维地震资料利用叠前地震反演方法获取所需的弹性参数,进而实现研究区页岩层段纵向及横向脆性预测.川南页岩气田L 区块的应用结果表明,在已有钻井矿物脆性指数的约束下,利用改进后的脆性指数预测方法得到的改进模型适用性更强,利用该模型预测得到的五峰组 龙马溪组一亚段脆性指数在横向上分布稳定,符合地质认识;通过已知井检验可知,预测得到的脆性指数在纵向上与矿物脆性指数相关性好.关键词:页岩气;龙马溪组;多元非线性回归模型;叠前脆性预测;叠前地震反演;页岩脆性指数中图分类号:P ６３１文献标识码:A文章编号:１０００Ｇ１４４１(２０２３)０１Ｇ０１５４Ｇ０９D O I :１０．３９６９/j ．i s s n ．１０００Ｇ１４４１．２０２３．０１．０１３Qu a n t i t a t i v e p r e d i c t i o no f s h a l e b r i t t l e n e s s i n d e x i nb l o c kLo f s h a l e g a s f i e l d i n s o u t h e r nS i c h u a nu s i n gpr e Ｇs t a c k s e i s m i c p r e d i c t i o nm e t h o d Z H A N G D e m i n g ,L I UZ h i g a n g ,Y A OZ h e n g d a o ,L I A O X i a n f e n g ,L I UZ h i yi ,Z E N GZ h e n (S o u t h w e s t I n s t i t u t e o f G e o p h y s i c a lE x p l o r a t i o n ,B G PI n c ．,C N P C ,C h e n gd u ６１００３６,C h i n a )A b s t r a c t :S h a le b r i t t l e n e s s i n d e x i s a k e yp a r a m e t e r i n t h e d e s i g n of s h a l eg a s f r a c t u r i n g ．C o mm o n l y us e d e l a s t i c b r i t t l e n e s s p r e d i c Ｇt i o nm e t h o d sh a v e p o o r a d a p t a b i l i t y i nb l o c kLo f t h e S o u t h e r nS i c h u a n s h a l e g a s f i e l d o w i n g t o r e g i o n a l d i f f e r e n c e s i n t e c t o n i c s e t Ｇt i n g a n d s e d i m e n t a r y c h a r a c t e r i s t i c s ．A l t h o u g hb o t hR i c k m a nb r i t t l e n e s s i n d e xa n dm i n i m u mc l o s u r e s t r e s s c o e f f i c i e n t h a v e a c e r Ｇt a i n c o r r e l a t i o nw i t h m i n e r a lb r i t t l e n e s s i n d e x ,t h e i rc o r r e l a t i o ni sn o t s u f f i c i e n t t oa c c u r a t e l yp r e d i c tm i n e r a lb r i t t l e n e s s i n d e x ;t h e r e f o r e ,an e w m o d e l o fm u l t i v a r i a t e n o n l i n e a r r e g r e s s i o n b r i t t l e n e s s i n d e x p r e d i c t i o n i s p r o p o s e d i n t h i s s t u d y ．T h em o d e l e s t a b l i Ｇs h e s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e nm i n e r a l b r i t t l e n e s s i n d e x ,R i c k m a n b r i t t l e n e s s i n d e x ,a n dm i n i m u mc l o s u r e s t r e s s c o e f f i c i e n t a n d t h e n u s e s ３Ds e i s m i c d a t a t oo b t a i n t h e r e q u i r e d e l a s t i c p a r a m e t e r s t h r o u g h p r e Ｇs t a c k s e i s m i c i n v e r s i o nm e t h o d t o r e a l i z e t h e l o n g i t u d i Ｇn a l a n d l a t e r a l q u a n t i t a t i v eb r i t t l e n e s s p r e d i c t i o no f t h e s h a l e i n t e r v a l i n t h e s t u d y a r e a ．T h e a p p l i c a t i o n i nB l o c kLo f t h eS o u t h e r n S i c h u a nS h a l eG a sF i e l d p r o v e s t h a t t h e n e w p r e d i c t i o nm e t h o do f b r i t t l e n e s s i n d e x i sm o r e a p p l i c a b l e u n d e r t h e c o n s t r a i n t s o f t h e e x i s t i n g m i n e r a l b r i t t l e n e s s i n d e xo fd r i l l e dw e l l ．T h eb r i t t l e n e s s i n d e xo f t h e W u f e n g F o r m a t i o n ＧL o n g m a x iF o r m a t i o nf i r s t s u b Ｇm e m b e r i s d i s t r i b u t e d s t a b l y i n t h eh o r i z o n t a l d i r e c t i o n ,a n d t h i s i s i n l i n ew i t h g e o l o g i c a l u n d e r s t a n d i n g．I n t h ev e r t i c a l d i r e c t i o n ,t h e s h a l eb r i t t l e n e s s i n d e x t e n d s t o i n c r e a s e g r a d u a l l y f r o mt o p t ob o t t o m ,a n d t h ev e r t i c a l s t r a t i f i c a t i o n i so b v i o u s ．T h i s s t u d y r e Ｇv e a l e d t h a t d r i l l i n g d a t a a n d p r e d i c t e db r i t t l e n e s s i n d e xh a v e a g o o dc o r r e l a t i o nw i t h m i n e r a l b r i t t l e n e s s i n d e x ,w h i c hh a s a p pl i c a Ｇt i o na n d p r o m o t i o nv a l u e ．K e y w o r d s:s h a l e g a s,L o n g m a x i f o r m a t i o n,m u l t i p l en o n l i n e a r r e g r e s s i o n m o d e l,p r eＧs t a c kb r i t t l e n e s s p r e d i c t i o n,p r eＧs t a c ks e i s m i c i n v e r s i o n,s h a l eb r i t t l e n e s s i n d e x㊀㊀页岩气作为全球重要的接替资源之一,其勘探开发受到极大的关注.川南地区L区块页岩储层具有低孔㊁低渗及非均质性强的特征,因此裂缝网络是此类储层获得工业气流的关键,开发过程中需要进行大规模水力压裂[１Ｇ３].天然裂缝㊁地应力分布规律一定程度上影响了裂缝网络格局,但页岩的脆性特征也是影响裂缝网络格局的关键因素之一.页岩脆性程度越高,在压裂过程中越容易被改造,因此页岩脆性预测对目的层压裂至关重要.页岩脆性评价的方法主要包括３类.①基于岩石矿物学的脆性评价方法,主要通过计算石英㊁长石㊁黄铁矿及碳酸盐岩等脆性矿物或者组成脆性矿物的成分所占的比例来评价岩石脆性[４].②基于弹性应变的脆性评价方法,该方法将脆性定义为岩石在几乎没有塑性变形的情况下破碎的性质,通过实验室测量岩石应力应变关系进而计算岩石脆性[５Ｇ６].以上两类方法虽然能够较真实地反映岩石脆性,但只能通过测井解释及岩心资料获取井点上的脆性信息,难以预测脆性的横向分布特征.③基于岩石弹性参数的岩石脆性评价方法,该方法以弹性参数为基础,通过利用多种弹性参数组合计算得到矿物脆性指数,弹性参数可由叠前地震反演获取,获取方法主要包括两种[７Ｇ９],一种是根据杨氏模量和泊松比获得R i c k m a n脆性指㊀㊀㊀㊀数以表征脆性,另一种是根据剪切模量和拉梅系数得到最小闭合应力系数以表征脆性.由于构造背景和沉积特征的地区性差异,上述方法在本文工区应用效果不理想,不能有效预测页岩的纵㊁横向分布规律.因此,本文利用R i c k m a n脆性指数以及最小闭合应力系数,采用多元非线性回归方法获取脆性指数,再利用叠前地震反演技术计算得到与脆性相关的弹性参数,旨在更准确地刻画页岩地层纵㊁横向的脆性分布规律.１㊀沉积地层特征及矿物脆性指数１．１㊀沉积地层特征川南古生界上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组是该区当前页岩气勘探开发的重点地层,L地区龙马溪组页岩气 甜点 段集中在龙马溪组下部[１０].如图１所示,龙马溪组自下而上分为龙一段㊁龙二段,龙一段又分为龙一１亚段㊁龙一２亚段,龙一１亚段可再细分为龙一１１㊁龙一１２㊁龙一１３㊁龙一１４共４个小层.五峰组至龙一１３小层岩性以黑色炭质页岩和硅质页岩为主,呈明显的深水沉积特征,具有高总有机碳(T O C)[１１Ｇ１２](大于２％)的特点;其中以吸附气为主,游离气含量较少;电性特征表现为高自然伽马(大于㊀㊀㊀㊀图１㊀W１井五峰组 龙马溪组一段综合柱状显示５５１第１期张德明等．川南页岩气田L区块页岩脆性指数叠前地震定量预测１５０A P I )㊁高铀含量(大于１０p pm )㊁高纵波时差(大于２２０μs /m )㊁高横波时差(大于２２０μs /m )㊁低密度(小于２．６０g/c m ３)和高孔隙度(大于４％)的特征[１３].龙一１４至龙一２亚段岩性虽然也以页岩为主,但T O C 含量㊁孔隙度和含气量等储层参数数值明显下降.龙二段为浅水陆棚相沉积,岩性主要为灰色粉砂岩㊁黑灰色泥岩互层,其间夹灰色灰岩,T O C 含量㊁孔隙度及含气量均低于下伏一亚段.１．２㊀矿物脆性指数L 区块五峰组 龙一段页岩的脆性矿物包括石英矿物和碳酸盐岩矿物,非脆性矿物以伊利石为主,其碳酸盐岩矿物含量和伊利石矿物含量在纵向上均具有较明显的分层性,形成一种此消彼长的曲线对称形态,脆性矿物具有自上而下逐渐增高的趋势,其中五峰组 龙一１亚段脆性矿物含量最高;五峰组 龙一１３小层的干酪根含量明显高于上覆地层,合理解释了该层段以吸附气为主的现象(图２).利用脆性矿物含量计算页岩脆性指数,将(石英＋碳酸盐岩)/(石英＋碳酸盐岩＋粘土)ˑ１００％定义为矿物脆性指数,可得:B m i n ＝(V Q u a r t z ＋VC a l c i t e )ˑ１００％/(V Q u a r t z ＋V C a l c i t e ＋V C l a y )(１)式中:B m i n 为矿物脆性指数;V Q u a r t z 为石英矿物体积;V C a l c i t e 为碳酸盐岩体积;V C l a y 为黏土体积.图２㊀W １井五峰组 龙马溪组一段矿物成分综合评价结果２㊀页岩脆性指数预测２．１㊀R i c k m a n 脆性指数R I C KMA N 等[１４]采用北美F O R T ＧWO R T H 盆地的页岩试样,在统计学基础上提出利用弹性模量和泊松比２个参数来表示岩石脆性强弱的方法,具体如下:B R i c k m a n ＝Y B r i ＋P B r i２(２)Y B r i ＝Y －Y m i nY m a x －Y m i nˑ１００％(３)P B r i ＝P －P m a xP m i n －P m a xˑ１００％(４)式中:B R i c k m a n 为采用R i c k m a n 方法得出的脆性指数;Y B r i 为均一化后的杨氏模量;P B r i 为均一化后的泊松比;Y 为综合测定的杨氏模量;Y m i n 为综合测定的杨氏模量最小值;Y m a x 为综合测定的杨氏模量最大值;P 为综合测定的泊松比;P m i n 为综合测定的泊松比最小值;P m a x 为综合测定的泊松比最大值.利用L 地区杨氏模量及泊松比等数据以及(２)式㊁(３)式及(４)式计算得到R i c k m a n 脆性指数;图３为R i c k m a n 脆性指数与矿物脆性指数交会结果,两者整体上存在一定的正相关,但相关系数仅为０．４５.从图４可以看出,在龙二段两者趋势相似,但B R i c k m a n６５１石㊀油㊀物㊀探第６２卷㊀㊀㊀㊀图３㊀R i c k m a n 脆性指数与矿物脆性指数交会结果值较矿物脆性指数值高.原因在于采用R i c k m a n 脆性指数方法求取脆性指数值时,很难准确测定杨氏模量和泊松比的最大值及最小值.在龙一２亚段两者一致性相对较好,而在龙一１亚段高T O C 值井段两者相关性较差,无法准确反映页岩脆性的纵向变化特征.原因在于龙一１亚段页岩具有高T O C 含量㊁低密度及高孔隙度的特征,导致计算得到的杨氏模量数值相对较低,此时若仍采用R i c k m a n 公式必然出现预测得到的脆性指数与实测矿物脆性含量相关性较差的现象.２．２㊀最小闭合应力系数在油气勘探开发中,最大与最小水平主应力值并非我们的研究目标,通常情况下,只需得到岩石破裂的最小压力,即最小闭合应力,其完整的表达式为:图４㊀W １井脆性指数计算结果σx x －P p ＝λλ＋μ(σz z －P p )＋λλ＋μ２με２y y －ε２x x εy yæèçöø÷(５)式中:σx x 为水平最小闭合应力;σz z 为垂向应力;εx x ,εy y 分别为x ,y 方向的应变;P p 为孔隙压力;λ为拉梅系数;μ为剪切模量.通常,计算最小闭合应力时需要在(５)式略去构造项,即:σx x －P p ＝λλ＋μ(σz z －P p )(６)㊀㊀在地震勘探中不能计算出最小闭合应力的实际值,因此G O O D W A Y 等[１５]采用最小闭合应力系数(m i n i Ｇm u mc l o s u r e s t r e s s c o e f f i c i e n t)表示最小闭合应力为:M ＝λλ＋μ(７)式中:M 代表最小闭合应力系数.脆性高的页岩具有低拉梅系数㊁高剪切模量的特征,其M 值偏低.７５１第１期张德明等．川南页岩气田L 区块页岩脆性指数叠前地震定量预测将L 地区的拉梅系数及剪切模量数据代入(７)式,计算得到最小闭合应力系数,图５为最小闭合应力系数与矿物脆性指数交会结果,不难看出,二者整体上存在一定程度的负相关,但相关系数仅为０．３６.从图４所示的计算结果可以看出,采用(７)式求得的M 值无法准确反映页岩脆性的纵向变化特征,原因在于L 地区经历了多期次以推覆挤压为主的强烈构造运动的改造,还受到多个级次断裂的联合控制,因此构造应变项(ε２y y －ε２x x )/εy y 不应忽略,上文中仅根据最小闭合应力系数来表征页岩脆性必然导致误差.图５㊀最小闭合应力系数与矿物脆性指数交会结果２．３㊀新型脆性指数预测方法仅根据R i c k m a n 脆性指数及最小闭合应力系数难以准确表征L 地区的页岩脆性指数.为了更准确地表征页岩脆性指数,首先分析R i c k m a n 脆性指数及最小闭合应力系数与矿物脆性指数的相关性,然后分别采用线性㊁指数㊁对数㊁幂函数以及二次多项式等关系式对上述相关性进行拟合,得到与矿物脆性指数相关的单因素回归分析统计结果(表１),最后根据拟㊀㊀㊀㊀表１㊀与矿物脆性指数相关的单因素回归分析统计结果关系曲线拟合度线性指数对数幂函数二次多项式B m i n －B R i c k m a n０．４５０．３８０．３５０．４１０．５４B m i n －M ０．３６０．３７０．３４０．３８０．４４总拟合度０．８１０．７５０．６９０．７９０．９８合度的大小优选相应的关系式.从表１可以看出,二次多项式拟合的总拟合度最高.将R i c k m a n 脆性指数㊁最小闭合应力系数分别设为x １,x ２,用１个包含交互项的二元二次数学模型来表征脆性指数[１６Ｇ１７],即:y ＝a ０＋a １x １＋a ２x ２＋a ３x １x ２＋a ４x ２１＋a ５x ２２(８)式中:y 为回归值,即矿物脆性指数;a １,a ２,a ３,a ４,a ５为模型系数.上述二元二次非线性回归模型转化成１个五元一次线性回归模型,即:y ＝b ０＋b １X １＋b ２X ２＋b ３X ３＋b ４X ４＋b ５X ５(９)式中:b ０,b １,b ２,b ３,b ４,b ５为模型系数;X １,X ２,X ３,X ４,X ５为模型自变量.采用回归方法将(９)式还原,可以得到二元二次方程,将x １,x ２分别替换为B R i c k m a n ,M ,y 替换为新拟合脆性指数B ,即得到B R i c k m a n 和M 表征的脆性指数经验公式,最后进行回归分析,结果如表２至表４所示.从表２可以看出,校正系数为０．８５０６９８８７８时,相关系数较高;由表３可以看出,F 检验的P 值为４．１３８６ˑ１０－２４７(明显小于０．００１)时,置信度超过９９．９％,表明存在真实的五元一次线性回归方程.从表４可以看出,所有系数的回归系数与标准误差之比的P 值均低于显著性水平(０ ０５),因此方程各系数均有显著影响.得到的脆性指数B 经验公式如下:B ＝３６５．１７２－３．５２２B R i c k m a n －９０７．０２８２１７８M ＋５．３６７B R i c k m a n M ＋０．０１１B ２R i c k m a n ＋６５８．８４１M ２(１０)表２㊀线性回归统计结果相关系数校正系数标准误差观测值０．８５２１２９４０．８５０６９８８７８５．９６２７８６５１９２１㊀㊀采用基于多元非线性回归模型的脆性指数预测方法,可以算出W １井脆性指数.从图４可以看出,３３２０~３４００m 层段拟合结果最佳.由于该层段最小闭合应力系数㊁R i c k m a n 脆性指数与矿物脆性指数呈正相关,变化趋势一致,故仅取两个正相关的权值,即最小闭合应力系数和R i c k m a n 脆性指数的权值,经过简单校正,即可得到吻合度较高的脆性指数.深度大于３４００m 的层段拟合效果总体欠佳,原因在于矿８５１石㊀油㊀物㊀探第６２卷㊀㊀㊀㊀表３㊀线性回归方差分析结果自由度平方和均方差回归分析均方差与残差均方差之比F检验的P值回归分析５５６１８９．０９１１２３７．８２３１６．０７０１４．１３８６ˑ１０－２４７残差１９１５６８０８７．４９３５．５５总计１９２０１２４２７６．６０表４㊀线性回归方程的回归系数检验结果回归系数标准误差回归系数与标准误差之比P值截距３６５．１７２０９４１５．７５６６３２３．１７６６．００ˑ１０－１０５X１－３．５２１８７２０．２０６０９－１７．０８９４．７６ˑ１０－６１X２－９０７．０２８２１８４１．７１１９６－２１．７４５７．０３ˑ１０－９４X３５．３６７２５２０．２７８１２１９．２９９５．６８ˑ１０－７６X４０．０１０９５１０．０００７３１４．９９９３．６４ˑ１０－４８X５６５８．８４０３２０２６．９９７８５２４．４０３９．４０ˑ１０－１１５物脆性指数与R i c k m a n脆性指数相关性不显著,与最小闭合应力系数呈负相关关系,利用(１０)式进行拟合计算,得到的脆性指数吻合度降低,但是不排除某些井段的拟合效果优于上覆地层的拟合效果,如３４４０m附近的峰值处.整体而言,预测结果与矿物脆性指数相关性高,相关系数可以达到０．８５,说明脆性指数预测可靠性高,这为后续叠前地震平面预测提供了依据.３㊀叠前地震定量预测研究区地震资料入射角范围为５ʎ~３５ʎ,结合入射角范围选用３个部分叠加数据体分别进行反演,入射角范围分别是５ʎ~１５ʎ㊁１５ʎ~２５ʎ与２５ʎ~３５ʎ,首先提取３个部分叠加数据体的子波,再进行精细的近中远部分叠加地震标定,最后采用K n o t tＧZ o e p p r i t z方程进行反演.反演获得纵波阻抗㊁横波阻抗及密度等弹性参数数据体,在此基础上计算得到剪切模量㊁拉梅系数㊁杨氏模量及泊松比,进一步计算得到与脆性相关的最小闭合应力系数及R i c k m a n脆性指数.利用本文提出的脆性指数计算公式得到能够准确反映本工区脆性指数的数据体,进而开展脆性预测.叠前同时反演中用于控制反演效果的参数较多,这些参数对反演结果影响不同,测试采用的反演关键参数如表５所示.表５㊀反演关键参数反演关键参数优选结果叠前反演方法K n o t tＧZ o e p p r i t z纵波阻抗不确定值０．１２横波阻抗不确定值０．０６密度不确定值０．０２奇异值分解０．０１子波比例因子１合并频率/H z６３．１㊀子波提取根据解释层位进行井震标定并提取各分角度叠加数据体的反演子波,从图６可以看出,子波形态具有较好的一致性,频带范围内基本一致且变化不明显.３．２㊀井震精细标定图７为W１井五峰组 龙马溪组近㊁中㊁远部分地震叠加剖面精细标定结果,可以看出,其波组对应关系较好,标定结果较为可靠.五峰组底界低速页岩与宝塔组顶界高速碳酸盐岩存在明显阻抗差异,因此形成连续强波峰反射,在地震剖面上该反射层在全区连续稳定,龙二段底界砂泥岩与龙一段顶界页岩由于阻抗差异不明显故形成弱波谷反射,该反射层在全区相对稳定,龙二段及五峰组解释层位对比结果可靠,为反演的可靠约束层位.此外,不难发现,龙一１亚９５１第１期张德明等．川南页岩气田L区块页岩脆性指数叠前地震定量预测㊀㊀㊀㊀图６㊀各分角度叠加数据体子波叠合显示段及五峰组的纵㊁横声波时差明显低于上部龙一２亚段的纵㊁横声波时差,形成连续强波谷反射,在地震剖面上龙一２亚段距五峰组约２０m s.３．３㊀预测效果图８为过W １井脆性指数预测剖面,从图８a 可以看出,采用本文方法预测出的L 地区页岩脆性指数整体自上而下逐渐增大,与矿物脆性特征变化趋势一致,纵向上具有明显分层性,五峰组 龙一１亚段页岩的脆性指数较高,为７４％~８２％,可压裂性较好,是勘探开发最有利的层段;龙一２亚段脆性指数为５８％~７０％,可压裂性次之.从R i c k m a n 脆性指数预测结果(图８b )可知,纵向上页岩脆性自上而下㊀㊀㊀㊀图７㊀W １井五峰组 龙马溪组近㊁中㊁远部分地震叠加剖面精细标定结果(１f t ʈ３０．４８c m)图８㊀过W １井脆性指数预测剖面a 采用本文方法预测得到的剖面;bR i c k m a n 脆性指数预测剖面０６１石㊀油㊀物㊀探第６２卷逐渐减小,与R i c k m a n脆性指数曲线一致.其中,五峰组至龙一１亚段脆性指数偏低,进一步验证了前文所描述的R i c k m a n脆性指数的地区差异性,龙一２亚段中下部脆性指数与本文方法的预测结果相似,而龙一２亚段上部的脆性指数偏高,原因可能在于采用R i c k m a n脆性指数方法求取脆性指数值时,难以准确测定杨氏模量和泊松比的最大值及最小值.图９为对五峰组至龙一１亚段页岩采用本文方法得到的脆性指数预测结果平面显示,不难发现五峰组至龙一１亚段页岩脆性指数的横向分布特征较为稳定(７４％~８０％),整体具有较高的可压裂性.从表６可以看出,预测结果与基于矿物组分得到的矿物脆性指数误差较小,相对误差在３．０％以内,证明了采用本文方法得到的脆性指数模型在该地区的㊀㊀㊀㊀应用结果是可靠的.图９㊀对五峰组至龙一１亚段页岩采用本文方法得到的脆性指数预测结果平面显示表６㊀L地区两口探井五峰组至龙一１亚段页岩脆性指数预测统计结果井名矿物脆性指数预测脆性指数绝对误差相对误差是否参与建模W１７８．７％７７．９％０．８％１．０％是W２７５．３％７７．４％－２．１％２．８％否４㊀结论１)L地区五峰组至龙一段脆性矿物含量及页岩脆性指数均具有随地层自上而下逐渐增高的趋势,纵向上分层性明显,其中五峰组至龙一１亚段脆性指数最高,即可压裂性最好.２)页岩的矿物脆性指数㊁R i c k m a n脆性指数及最小闭合应力系数均具有一定相关性,单独应用某一种参数难以准确表征研究区的脆性特征.本文将R i c k m a n脆性指数与最小闭合应力系数相结合,建立了多元非线性回归脆性指数预测模型,将上述模型应用于L地区的脆性指数预测,取得了良好的应用效果.实际矿物脆性指数与预测的页岩脆性指数具有良好的一致性,多元非线性回归脆性指数预测模型具有一定的应用及推广价值.参㊀考㊀文㊀献[１]㊀徐中华,郑马嘉,刘忠华,等．四川盆地南部地区龙马溪组深层页岩岩石物理特征[J]．石油勘探与开发,２０２０,４７(６):１１００Ｇ１１１０X UZH,Z H E N G MJ,L I UZH,e t a l．P e t r o p h y s i c a l p r o p e r t i e so fd e e p L o n g m a x iF o r m a t i o ns h a l e s i nt h es o u t h e r nS i c h u a nB a s i n,S WC h i n a[J]．P e t r o l e u m E x p l o r a t i o na n dD e v e l o p m e n 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o g r e s s i nG e o p h y s i c s,２０１５,３０(１):２２８Ｇ２４１[１４]㊀R I C KMA N R,MU L L E N M,P E T R EE,e t a l．A p r a c t i c a l u s e o f s h a l e p e t r o p h y s i c s f o r s t i m u l a t i o n d e s i g n o p t i m i z a t i o n:A l l s h a l e p l a y s a r en o t c l o n e s o f t h e b a r n e t t s h a l e[C]ʊS o c i e t y o f P e t r oＧl e u m E n g i n e e r s．S P E A n n u a lT e c h n i c a lC o n f e r e n c e&E x h i b iＧt i o n２００８．D e n v e r:S P E:１１５２５８[１５]㊀G O O DWA Y B,P E R E Z M,V A R S E K J,e ta l．S e i s m i c p e t r oＧp h y s i c s a n d i s o t r o p i cＧa n i s o t r o p i cA V O m e t h o d s f o ru n c o n v e nＧt i o n a l g a se x p l o r a t i o n[J]．T h eL e a d i n g E d g e,２０１０,２９(１２):１５００Ｇ１５０８[１６]㊀王俊瑞,梁力文,邓强,等．基于多元回归模型重构测井曲线的方法研究及应用[J]．岩性油气藏,２０１６,２８(３):１１３Ｇ１２０WA N GJR,L I A N GL W,D E N GQ,e t a l．R e s e a r c h a n d a p p l i c aＧt i o no f l o g r e c o n s t r u c t i o nb a s e do n m u l t i p l er e g r e s s i o n m o d e l[J]．L i t h o l o g i cR e s e r v o i r s,２０１６,２８(３):１１３Ｇ１２０[１７]㊀靳庭良,张宝青．回归分析中T检验与F检验关系的进一步探讨[J]．统计与决策,２００９(２１):７Ｇ９J I N TL,Z H A N G B Q．F u r t h e rd i s c u s s i o no nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nT t e s t a n dF t e s t i n r e g r e s s i o n a n a l y s i s[J]．S t a t i s t ic s&D e c i s i o n,２００９(２１):７Ｇ９(编辑:朱㊀珠)２６１石㊀油㊀物㊀探第６２卷。
页岩储层脆性特征及其影响因素探讨赵迪斐;郭英海;陈蕾;秦岩;屈浩;旷凌;王雪莲【期刊名称】《非常规油气》【年(卷),期】2016(003)006【摘要】矿物成分与微观结构是页岩储层力学性质的核心影响因素,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱、力学测试及薄片观测等实验技术手段,分析了重庆南川三泉剖面泉浅一井龙马溪组下段页岩储层、五峰组页岩储层样品的物质成分、微观结构与脆性特征。
结果表明,页岩主要由脆性矿物与黏土矿物组成;储集空间由孔隙—微裂隙—裂隙3级系统构成;应力应变关系曲线表现出了较强的脆性特征,力学性质评价法与矿物组分法的脆性评价结果存在一定差异;脆性矿物含量高的层段微裂隙发育程度更高。
沉积环境与成岩作用共同影响着龙马溪组页岩脆性的变化特征,龙马溪组下部页岩储层自生石英与大颗粒的陆源碎屑石英等一起构成页岩刚性力学结构。
页岩力学脆性研究应从评价方法向优质脆性的形成机理深入。
【总页数】6页(P6-11)【作者】赵迪斐;郭英海;陈蕾;秦岩;屈浩;旷凌;王雪莲【作者单位】[1]中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;[2]煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】TE122【相关文献】1.页岩储层脆性特征及其影响因素探讨 [J], 赵迪斐;郭英海;陈蕾;秦岩;屈浩;旷凌;王雪莲2.基于灰色关联分析法的页岩储层脆性影响因素研究 [J], LI Shuai;CHEN Junbin;CAO Yi;NIE Xiangrong;LI Yu;LIU Jing3.渝西地区五峰组—龙马溪组深层页岩储层力学脆性的非均质性特征——以Z-3井为例 [J], 魏源;赵迪斐;焦伟伟;张海杰4.渝西地区五峰组—龙马溪组深层页岩储层力学脆性的非均质性特征——以Z-3井为例 [J], 魏源;赵迪斐;焦伟伟;张海杰5.湖相泥页岩储层脆性评价及影响因素分析——以苏北盆地海安凹陷曲塘次凹泥页岩为例 [J], 孙彪;刘小平;舒红林;焦创赟;王高成;刘梦才;罗瑀峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
川东地区下古生界五峰组—龙马溪组页岩岩相划分及其与储层关系朱逸青;王兴志;冯明友;李可【期刊名称】《岩性油气藏》【年(卷),期】2016(028)005【摘要】随着“重庆涪陵”等国家级页岩气示范区的建立,四川盆地东部下古生界五峰组—龙马溪组富有机质页岩已成为目前中国页岩气研究的重点目标之一,至今已取得了大量相关研究成果,但关于页岩气研究的基础——页岩岩相分类的方案一直存在很大的分歧.以川东地区下古生界五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,通过野外剖面与钻井岩心的观察,结合岩石结构组分分析,利用石英含量、石英成因及纹层类型3种判别依据,对页岩岩相进行了划分,并根据川东地区WQ2井的含气量、有机碳含量及石英含量,对岩相与储层的关系进行了评价.研究区页岩岩相可划分为7种类型:贫硅纹层页岩岩相、中硅纹层页岩岩相、富硅纹层页岩岩相、贫硅无纹层页岩岩相、中硅无纹层页岩岩相、富硅无纹层页岩岩相及生物硅质成因页岩岩相,其中,中硅无纹层页岩岩相是川东地区最有利于页岩气富集的岩相.【总页数】8页(P59-66)【作者】朱逸青;王兴志;冯明友;李可【作者单位】油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学,成都610500;西南石油大学天然气地质四川省高校重点实验室,成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学,成都610500;西南石油大学天然气地质四川省高校重点实验室,成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学,成都610500;西南石油大学天然气地质四川省高校重点实验室,成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学,成都610500;西南石油大学天然气地质四川省高校重点实验室,成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE122.1【相关文献】1.四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例 [J], 郭旭升;胡东风;文治东;刘若冰2.四川盆地及周缘下古生界五峰组-龙马溪组页岩岩相分类 [J], 冉波;刘树根;孙玮;叶玥豪;邱嘉文;张健;杨迪3.川东南包鸾地区五峰组-龙马溪组页岩岩相特征 [J], 雷治安;曹玉;张海杰;刘达贵;吴萍;廖伟;罗彤彤;陈雷4.复杂构造区页岩气富集特征——以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例 [J], 卢志远;何治亮;余川;叶欣;李东晖;杜伟;聂海宽5.鄂西宜昌地区下古生界五峰组-龙马溪组页岩气储层发育特征与勘探潜力 [J], 蔡全升;陈孝红;张国涛;张保民;韩京;陈琳;李培军;李炎桂因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
泸州区块地质构造拓扑分析摘要：川南泸州地区为深层页岩气勘探的重点区，中生代以来经历了多期构造运动，下古生界五峰组-龙马溪组深层页岩储层的裂缝影响着储层页岩气的储藏与运移。
为了探究泸州地区有利的深层页岩勘探区，以泸州区块断裂系统为研究对象，基于QGis中的NetworkGT工具箱，采用地质拓扑方法，分析其裂缝发育特征。
结果表明：泸州区块窄背斜核部和断裂附近裂缝发育，低陡构造向斜区裂缝一般发育，宽缓向斜核部裂缝弱发育；在断层两侧 1～2 km范围内，由于裂缝发育，不利于页岩气保存，而其他地区裂缝越发育，页岩气越富集。
该结论为泸州地区深层页岩气的勘探开发提供了地质依据。
关键词：页岩气；断裂；五峰-龙马溪组；地质拓扑0引言近年来，随着中国页岩气基础地质理论的不断发展、勘探开发主体技术的不断进步，四川盆地南部地区3500m以浅的五峰组-龙马溪组已成功实现页岩气规模效益开发，是目前中国最主力的页岩气勘探开发层系[1]。
而泸州地区五峰组-龙马溪组深层页岩具有机质丰度高、成熟度处于过成熟阶段、储层孔隙度较高、发育有机质孔等多种孔隙类型等特点，且地层高石英含量、低黏土含量、高脆性矿物含量、脆性条件好，易于压裂开采[2]。
但复杂多变的构造条件是影响该地区页岩气勘探开发效果的重要因素之一，其中保存条件影响着页岩气的富集程度，其主控因素为构造作用，包括断层、裂缝、构造样式与变形强度等，另外也与顶底板岩性与厚度、埋深和与露头区距离等有关[3]。
构造作用对储层的直接影响就是断裂和裂缝的发育[4]；构造作用越强烈，构造产生的裂缝类型越多、强度越大，进而影响着储层页岩气的储藏与运移，裂缝丰度是判定页岩气藏是否有开采价值和开采的具体位置的重要指标[5]。
基于QGis中的NetworkGT工具箱中的地质拓扑分析功能，可以直接量化裂缝的连通性，为评估裂缝网络的渗流潜力提供参数，进而对该区域深层页岩气勘探开发提供地质依据。
1地质构造背景四川盆地的大地构造位置在上扬子地台的西缘，面积约18×104km2，是一个大型古生代克拉通盆地与中新生代前陆盆地叠合的复合盆地，西为峨眉山—凉山冲断带和龙门山冲断带，北为米仓山穹隆和大巴山冲断带，东为湘黔鄂冲断带，整体为长轴呈北东向的菱形，北东和南西两边界稍长。
