涪陵頁巖含氣量主控因素及算法研究

鄒筱春

【摘 要】頁巖含氣量是頁巖氣儲層評價不可或缺的重要指標。涪陵地區(qū)頁巖巖心含氣量分析顯示，含氣量影響主控因素確定和優(yōu)選主要從頁巖氣自身含氣品質(zhì)和外部影響因素兩個方面?；谥骺匾蛩胤治觯⒘硕嘣貧w計算頁巖儲層含氣量的模型，與巖心實測含氣量的對比分析，證明了該模型計算含氣量準確。

【關鍵詞】涪陵；頁巖氣；含氣量；主控因素

0 引言

頁巖氣具有巖性復雜、自生自儲原地成藏的特殊性，因此，影響頁巖含氣量的因素較多。前人經(jīng)過大量的研究后認為頁巖氣含氣量影響因素主要包括機質(zhì)豐度和成熟度、孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙體積、礦物含量、裂縫發(fā)育程度、地層溫度和壓力[1]。

根據(jù)頁巖氣儲層特征和聚集機理，通過巖心含氣量與其影響參數(shù)相關性分析，篩選其中6個參數(shù)為含氣量的主控因素。基于主控因素影響分析，應用多元線性回歸得到研究區(qū)的頁巖含氣量的計算模型，與巖心實測含氣量進行對比分析，證明了該模型計算含氣量準確。

1 含氣量主控因素分析

1.1 含氣量主控因素選擇

研究區(qū)3口井的巖心實測含氣量顯示，頁巖氣含氣量的影響因素主要有兩個方面，一是，頁巖氣儲層自身品質(zhì)，主要包括巖性及礦物特征（有機硅質(zhì)含量、碳酸鹽含量、泥質(zhì)含量）、有機地球化學參數(shù)（有機碳含量、成熟度、巖石熱解參數(shù)）、物性參數(shù)（孔隙度和滲透率、含水飽和度、密度）；二是，儲層外部因素，包括深度、溫度和壓力。

參數(shù)選擇：①巖性和礦物特征參數(shù)中，巖性特征無法定量評價和表征，碳酸鹽含量在優(yōu)質(zhì)頁巖層段中較為穩(wěn)定，因此，選擇有機硅質(zhì)含量、泥質(zhì)含量參數(shù)；②有機地球化學參數(shù)中，由于同一區(qū)域的成熟度范圍變化不大，因此選擇有機碳含量和巖石熱解參數(shù)總烴含量Pg參數(shù)；③物性參數(shù)中由于滲透率與含氣量無明顯關系，故選擇孔隙度、含水飽和度、密度參數(shù)；④所選參數(shù)與含氣量（吸附氣或者游離氣）相關系數(shù)R2小于0.25的均不考慮。

通過研究區(qū)含水飽和度測試結(jié)果顯示主力目的層含水飽和度為23.12-37.5%，平均32.71%，變化幅度較小且與含氣性相關性不強。因此，頁巖含氣量主控因素選擇有機硅質(zhì)含量、泥質(zhì)含量、有機碳含量、地化總烴含量Pg、孔隙度、密度。

1.2 含氣量主控因素影響分析

其中泥質(zhì)含量、有機碳含量、地化總烴含量Pg、孔隙度 、密度等參數(shù)與含氣量的主要關系與前人研究成果相符[2]。這里主要闡述有機硅質(zhì)含量在含氣量評價中的作用。

涪陵地區(qū)頁巖的勘探和開發(fā)表明，礦物成分決定著頁巖氣藏的品質(zhì)，影響著氣體含量。石英與含氣量具有較好的線性關系，但通過對頁巖礦物成分分析發(fā)現(xiàn)，五峰-龍馬溪組底部儲層的石英含量遠超過正常頁巖沉積的比例。石英礦物含量異常高，黏土與長石等碎屑礦物的含量很低的現(xiàn)象說明碎屑礦物的貢獻量很小。因此作為主體礦物的石英并非陸源碎屑搬運、沉積的產(chǎn)物，而是生物化學沉積作用的結(jié)果。而硅質(zhì)生物的富集反映出該區(qū)晚奧陶世-早志留世富硅水體的初級生產(chǎn)力達到較高的水平，從而使總有機碳含量高[3]。因此筆者認為選取有機硅質(zhì)作為影響含氣量的主控因素比選石英更為準確。

涪陵頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲層A井的有機硅質(zhì)含量與含氣量有顯著的相關性，其相關系數(shù)R2達到了0.8666。同時也表明高含量有機硅質(zhì)對于形成富有機質(zhì)、高含氣量頁巖具有十分重要的意義。

2 建立含氣量計算模型

基于上述頁巖氣含氣量的主控因素分析和選擇，本文主要利用多元線性回歸的方法建立含氣量的計算模型，便于各參數(shù)數(shù)據(jù)直接應用，因此參數(shù)不進行無量綱化處理，直接應用采集或者計算數(shù)據(jù)和單位。

2.1 多參數(shù)含氣量計算模型

建立多參數(shù)計算含氣量的線性模型：

式中：

V為頁巖總含氣量（m3/t）；

a1、a2、a3、a4、a5、a6為系數(shù)，通過多元線性回歸計算獲得，C為常數(shù)；

TOC為有機碳含量（%）；Pg為總烴含量，S0+S1+S2的總和（mg/g）；

Q為有機硅質(zhì)含量（%）；Vsh為黏土礦物含量（%）；

為孔隙度（%）；ρ為頁巖密度（g/cm3）。

A井位于涪陵頁巖氣平橋區(qū)塊構(gòu)造高部位，目的層巖心取樣分析共獲取了A井21個深度點的實測數(shù)據(jù)。選取單序號共11組數(shù)據(jù)，分別采用六參數(shù)、五參數(shù)和四參數(shù)進行多元線性擬合，計算系數(shù)分別為：a1=-3.233、a2=1.648、a3=0.247、a4=-0.0129、a5=0.598、a6=-4.228、C=13.196；a1=-0.94、a2=0.646、a3=-0.0214、a4=0.1665、a5=-10.83、C=36.751；a1=0.995、a2=0.0317、a3=0.3015、a4=-6.7885、C=16.487。

2.2 多參數(shù)回歸計算含氣量模型分析

三種模型計算含氣量與實測含氣量對比，相關系數(shù)R分別為0.9643、0.9676、0.9653，評價結(jié)果較精確。從四參數(shù)關系圖（圖1）表明參數(shù)兩兩相關性較強，可能在研究區(qū)頁巖含氣量主控因素中的起著重要作用。

3 結(jié)論

（1）通過對不同參數(shù)回歸對頁巖含氣量的計算，其結(jié)果與實測含氣量值吻合，證明該計算模型預測頁巖含氣量效果較好，三種模型計算的的相關系數(shù)R分別為0.964、0.967、0.965，證明頁巖含氣量主控因素識別準確。

（2）若評價井資料齊全則可選擇六參數(shù)模型；在頁巖氣常規(guī)井中，其它參數(shù)缺乏時可采用四參數(shù)模型進行快速評價含氣量，也可以得到精確的評價結(jié)果。

【參考文獻】

[1]薛冰，張金川，楊超，張鵬，裴松偉.頁巖含氣量理論圖版[J].石油與天然氣地質(zhì)，2015，36（2）：339-346.

[2]聶海寬，張金川.頁巖氣聚集條件及含氣量計算—以四川盆地及其周緣下古生界為例[J].地質(zhì)學報，2012， 86（2）： 349-361.

[3]盧龍飛，秦建中，申寶劍，等.川東南涪陵地區(qū)五峰—龍馬溪組硅質(zhì)頁巖的生物成因及其油氣地質(zhì)意義[J].石油實驗地質(zhì)，2016， 38（4）： 460-472.endprint