頁巖氣含水量測定與評價方法

17/22頁巖氣含水量測定與評價方法第一部分頁巖氣產出層含水量的概念與意義 2第二部分頁巖氣井測含水量測定方法 3第三部分核磁共振成像含水量測定原則 5第四部分介電測井含水量測定原理 8第五部分聲波測井含水量測定技術 10第六部分核密度測井含水量測定方法 12第七部分巖心實驗含水量測定方法 15第八部分頁巖氣含水量評價指標與標準 17

第一部分頁巖氣產出層含水量的概念與意義關鍵詞關鍵要點【頁巖中孔隙水和黏結水】

1.孔隙水位于頁巖基質的孔隙和裂縫中，黏結水賦存于頁巖顆粒之間黏結空間，是頁巖含水性的主要形式。

2.孔隙水的主要來源包括地下水、地層水中嵌入頁巖基質中的水和頁巖生成過程中保留的水。

3.黏結水與孔隙水不同，對頁巖儲集性的影響較小。

【頁巖中不可移動水和可移動水】

頁巖氣產出層含水量的概念與意義

頁巖氣產出層含水量是指頁巖氣賦存層巖石孔隙中所含水分的體積與巖石體積的比值，以百分比表示。它反映了頁巖氣儲層中水的含量，是評價頁巖氣儲集和開發(fā)的重要參數(shù)之一。

含水量概念

頁巖氣產出層通常具有復雜的孔隙結構，包括基質孔隙、裂縫和膠結物孔隙。含水量反映了這些孔隙中所含水分的總量。

含水量的意義

頁巖氣產出層含水量具有以下重要意義：

*儲層評價：含水量影響頁巖氣儲層的滲透率和有效孔隙度，進而影響頁巖氣的產出能力。高含水量的儲層往往具有較低的滲透率，不利于頁巖氣的流動。

*頁巖氣生產：含水量會影響頁巖氣的生產效率。當含水量過高時，會增加井底水量，從而降低頁巖氣的產出。另一方面，適當?shù)乃执嬖诳梢詽櫇耥搸r表面，改善頁巖氣流動性。

*水力壓裂：水力壓裂是頁巖氣開發(fā)的關鍵技術，需要將大量水注入儲層以壓裂巖石。含水量影響水力壓裂液的擴散和滲透深度，進而影響壓裂效果。

*環(huán)境影響：含水量高的頁巖氣儲層在生產過程中會產生大量廢水，需要妥善處理，以避免對環(huán)境造成污染。

含水量的影響因素

頁巖氣產出層含水量受多種因素影響，包括：

*地質因素：儲層的巖性、孔隙度、裂縫度、礦物組成和埋藏深度等。

*流體因素：頁巖氣和水的飽和度、流動性、相對滲透率和毛管力。

*生產因素：水力壓裂液的組成和注入壓力、頁巖氣的生產壓力和溫度。

準確測定和評價頁巖氣產出層含水量對于優(yōu)化頁巖氣開發(fā)方案、提高產出效率和保護環(huán)境至關重要。第二部分頁巖氣井測含水量測定方法頁巖氣井測含水量測定方法

測定頁巖氣井含水量的方法主要有以下幾種：

1.電阻率測井

電阻率測井是利用巖石的不同電阻率來判斷地層流體的類型和含量的測井方法。頁巖氣井中，含水飽和度越高，電阻率越低。因此，可以通過測量巖石的電阻率來判斷含水飽和度。電阻率測井儀器包括地表電阻率儀、電極、探頭和測井絞車等。電阻率測井的方法有：

1.1常規(guī)電阻率測井：在鉆井過程中，將電極下入鉆孔，測量巖石的電阻率，從而判斷地層流體的類型和含水飽和度。

1.2微電阻率測井：微電阻率測井儀器的電極間距很小，可以測量巖石的微電阻率，從而獲得更詳細的地層流體信息。

1.3成像電阻率測井：成像電阻率測井儀器可以成像地層的電阻率分布，從而獲得更加直觀的含水信息。

2.聲波測井

聲波測井是利用聲波在巖石中傳播的速度來判斷地層流體的類型和含量的測井方法。頁巖氣井中，含水飽和度越高，聲波傳播速度越快。因此，可以通過測量巖石的聲波傳播速度來判斷含水飽和度。聲波測井儀器包括聲源、接收器和測井絞車等。聲波測井的方法有：

2.1聲波測井：在鉆井過程中，將聲源和接收器下入鉆孔，測量聲波在巖石中的傳播速度，從而判斷地層流體的類型和含水飽和度。

2.2超聲波測井：超聲波測井儀器的聲波頻率很高，可以獲得更詳細的地層流體信息。

2.3成像聲波測井：成像聲波測井儀器可以成像地層的聲波傳播速度分布，從而獲得更加直觀的含水信息。

3.核磁共振測井

核磁共振測井是利用核磁共振原理來判斷地層流體的類型和含量的測井方法。頁巖氣井中，含水飽和度越高，核磁共振信號強度越強。因此，可以通過測量核磁共振信號強度來判斷含水飽和度。核磁共振測井儀器包括磁體、射頻線圈和測井絞車等。核磁共振測井的方法有：

3.1常規(guī)核磁共振測井：在鉆井過程中，將核磁共振儀器下入鉆孔，測量地層的核磁共振信號強度，從而判斷地層流體的類型和含水飽和度。

3.2高分辨率核磁共振測井：高分辨率核磁共振測井儀器的磁場梯度很高，可以獲得更詳細的地層流體信息。

3.3成像核磁共振測井：成像核磁共振測井儀器可以成像地層的核磁共振信號強度分布，從而獲得更加直觀的含水信息。

4.其他方法

除了以上幾種主要方法外，還有一些其他方法可以用來測定頁巖氣井的含水量，例如：

4.1采樣分析法：在鉆井過程中，采集地層的流體樣品，通過化學分析來測定含水量。

4.2示蹤劑法：在鉆井過程中，注入示蹤劑，通過示蹤劑的濃度變化來推算含水量。

4.3地震波法：利用地震波在巖石中的傳播特征來推斷地層的含水性。

以上這些方法各有其優(yōu)缺點，在實際應用中應根據(jù)具體情況選擇合適的方法。第三部分核磁共振成像含水量測定原則關鍵詞關鍵要點【核磁共振成像含水量測定原理】

1.核磁共振成像（MRI）利用氫原子核自旋性質共振原理，產生圖像。頁巖中水分子中的氫原子核在強磁場中受激產生共振，釋放出不同強度和頻率的信號。

2.含水量不同，氫原子核自旋弛豫時間（T1和T2）也不同。含水量越大，T1和T2越短，信號強度越大。

3.通過測量氫原子核的自旋弛豫時間，可定量表征頁巖中的含水量分布。

【核磁共振波譜含水量測定原理】

核磁共振成像含水量測定原理

核磁共振成像(MRI)含水量測定方法基于核磁共振(NMR)原理，是一種無損檢測技術，可用于表征頁巖氣儲層中的流體特性，包括含水量。

在MRI測量中，將頁巖樣品置于強磁場中，導致氫質子（主要是水中的氫質子）發(fā)生核自旋。通過施加適當?shù)纳漕l脈沖，可以激發(fā)這些質子并使其共振。當射頻脈沖停止后，激發(fā)的質子以其特征弛豫時間弛豫回到平衡態(tài)，釋放出可檢測到的核磁共振信號。

MRI中的主要弛豫時間包括：

*自旋-自旋弛豫時間(T2)：表示激發(fā)質子橫向分量的弛豫時間，與孔隙結構和流體流動性有關。

*自旋-晶格弛豫時間(T1)：表示激發(fā)質子縱向分量的弛豫時間，與孔隙表面積和流體粘度有關。

水質子的T2值通常小于巖石質子的T2值，這使得MRI可以區(qū)分頁巖中的水和巖石。通過對MRI信號進行傅里葉變換，可以獲得弛豫時間分布圖，其中峰值的位置和強度與頁巖中不同流體相對應的弛豫時間有關。

含水量計算

MRI測量的弛豫時間譜可以用來計算頁巖氣儲層中的含水量。一般采用以下公式：

```

S<sub>w</sub>=1-(S<sub>r</sub>/S<sub>o</sub>)

```

其中：

*S_w為含水飽和度

*S_r為弛豫時間為T2,r的巖石質子信號強度

*S_o為弛豫時間為T2,w的水質子信號強度

通過將巖石和水質子信號強度歸一化為巖石孔隙體積，可以消除孔隙度變化的影響。

優(yōu)點和局限性

優(yōu)點：

*無損檢測，不會損壞樣品。

*能夠表征儲層中不同流體相的分布（如水和天然氣）。

*可用于定量測定頁巖中的含水量。

*對孔隙結構和流體流動性敏感。

局限性：

*需要專用MRI設備，可能成本較高。

*測量時間相對較長，特別是在高分辨率成像時。

*水質子和巖石質子的弛豫時間重疊可能會導致含水量估計的誤差。

*受掃描參數(shù)和巖樣準備條件的影響。

擴展應用

除了含水量測定之外，MRI在頁巖氣儲層評價中還有以下應用：

*孔隙度和孔隙度分布表征

*天然氣吸附容量評估

*流體流動和擴散研究

*巖石可壓縮性和機械性質表征第四部分介電測井含水量測定原理關鍵詞關鍵要點介電測井含水量測定原理

【介電常數(shù)與頁巖含水量關系】

1.介電常數(shù)反映物質極化能力，很大程度上取決于孔隙流體的導電能力。

2.頁巖中孔隙水相導電性較大，油相和氣相導電性較小。

3.因此，頁巖的介電常數(shù)與含水量呈正相關。

【介電測井原理】

介電測井含水量測定原理

介電測井是利用巖石和流體不同的介電常數(shù)，通過測量巖石的介電常數(shù)來推斷含水量的測井方法。其原理如下：

1.介電常數(shù)與含水量關系

巖石的介電常數(shù)受巖石孔隙度、孔隙流體類型和飽和度等因素影響。當巖石中充滿水時，其介電常數(shù)較高；當充滿油氣時，介電常數(shù)較低。因此，可以通過測量巖石的介電常數(shù)來推斷其含水量。

巖石的介電常數(shù)（ε）與孔隙度（φ）、孔隙流體介電常數(shù)（εf）、孔隙水飽和度（Sw）之間的關系可以表示為：

```

ε=εmφSw+εfφ(1-Sw)+εc(1-φ)

```

其中：

*εm：基質巖石介電常數(shù)

*εf：流體介電常數(shù)

*εc：粘土礦物介電常數(shù)

2.介電測井測量原理

介電測井工具中通常包含一個高頻交流電場發(fā)射器和一個接收器。發(fā)射器發(fā)射高頻電磁波，電磁波在巖石中傳播后，部分電磁波被巖石吸收，部分被巖石反射。接收器接收反射電磁波，通過分析反射電磁波的振幅和相位，可以反演巖石的介電常數(shù)。

3.含水量計算

根據(jù)上述介電常數(shù)與含水量的關系，可以從測井測量的巖石介電常數(shù)中計算含水量：

```

Sw=(ε-εm-εc)/(εf-εm)

```

4.介電測井特點

介電測井具有以下特點：

*對孔隙流體介電常數(shù)敏感，可以區(qū)分水和油氣。

*對孔隙度較敏感，孔隙度越大，介電常數(shù)越高。

*受粘土礦物含量影響較大，粘土礦物含量高時，介電常數(shù)增大。

*分辨率較低，無法準確區(qū)分低含量水或油氣。

5.介電測井應用

介電測井主要用于：

*識別含水層和油氣層。

*評價孔隙度和孔隙流體類型。

*估算水飽和度。

*研究巖石物性。第五部分聲波測井含水量測定技術關鍵詞關鍵要點聲波測井含水量測定原理

1.聲波測井利用聲波在巖石中的傳播速度對地層進行測量的地球物理方法。

2.頁巖氣儲層中含水量會影響聲波傳播速度，含水量越高，聲波速度越低。

3.通過測量聲波時差或衰減，可以間接得到頁巖氣儲層含水量信息。

聲波測井含水量測定方法

1.時差法：測量頁巖氣儲層中不同井眼位置記錄的地震波時差，推算出儲層孔隙度的變化，進而估算含水量。

2.衰減法：測量頁巖氣儲層中不同井眼位置記錄的地震波衰減強度，因含水量導致的衰減越大，儲層含水量越高。

3.聯(lián)合分析法：結合時差法和衰減法，綜合利用兩者的優(yōu)點，進一步提高含水量測定精度。

聲波測井含水量測定應用

1.儲層含水量評價：通過聲波測井技術可以快速、準確地評價頁巖氣儲層含水量，為儲層開發(fā)方案制定提供依據(jù)。

2.地質構造分析：聲波測井可以探測頁巖氣儲層中裂縫和斷層等地質構造，為頁巖氣勘探提供重要信息。

3.儲層壓裂監(jiān)測：聲波測井可以監(jiān)測頁巖氣儲層壓裂過程中的孔隙度和滲透率變化，為壓裂效果評價和優(yōu)化提供支持。聲波測井含水量測定技術

聲波測井含水量測定技術是利用聲波在頁巖中的傳播速度與頁巖含水量之間的關系來確定頁巖含水量的。聲波在飽和流體中傳播速度比在非飽和流體中傳播速度快，因此可以通過測量聲波在頁巖中的傳播速度來反演頁巖的飽和度，進而確定頁巖的含水量。

測量原理

聲波測井含水量測定技術的基本原理是基于聲波在流體中的傳播速度與流體的性質有關。在飽和的頁巖中，孔隙和裂縫都被流體充滿，聲波傳播速度主要受流體的性質控制。而當頁巖不飽和時，孔隙和裂縫中會存在一定量的空氣或其他非流體物質，這些物質會降低聲波的傳播速度。

因此，通過測量聲波在頁巖中的傳播速度，可以反演頁巖的飽和度，進而確定頁巖的含水量。

測量方法

聲波測井含水量測定技術主要有兩種測量方法：

*縱波測井法：利用縱波在頁巖中的傳播速度來確定含水量?？v波是聲波在流體中傳播的一種方式，其速度主要受流體的密度的影響。當頁巖飽和時，縱波速度較高；當頁巖不飽和時，縱波速度較低。

*橫波測井法：利用橫波在頁巖中的傳播速度來確定含水量。橫波是聲波在流體中傳播的另一種方式，其速度主要受流體的剪切模量的影響。當頁巖飽和時，橫波速度較高；當頁巖不飽和時，橫波速度較低。

含水量反演

通過測量聲波在頁巖中的傳播速度，可以反演頁巖的飽和度。常用的飽和度反演模型有：

*時-平均飽和度模型：

*含水量指數(shù)模型：

*孔隙度-飽和度模型：結合孔隙度測井數(shù)據(jù)，利用多孔介質理論模型反演飽和度。

優(yōu)點和缺點

聲波測井含水量測定技術具有以下優(yōu)點：

*測量精度高，能準確反映頁巖的含水量。

*測量速度快，能快速獲得大量含水量數(shù)據(jù)。

*設備簡單，操作方便，易于實現(xiàn)。

但該技術也存在一些缺點：

*受頁巖孔隙度和裂縫分布的影響，測量結果可能會存在一定誤差。

*對井眼條件要求高，井眼條件差會影響測量精度。

*測量深度有限，一般只能測量井深至數(shù)十米范圍內。第六部分核密度測井含水量測定方法關鍵詞關鍵要點核密度測井含水量測定方法

主題名稱：核密度測井原理

1.核密度測井利用伽馬射線衰減原理，發(fā)射高能伽馬射線束轟擊地層，激發(fā)地層電子，并產生散射伽馬射線和Compton電子。

2.散射伽馬射線的強度與地層電子密度成正比，而電子密度又與地層密度和含水量成反比。

3.通過測量散射伽馬射線的強度，可以推導出地層的密度，再結合孔隙度測井資料，即可計算出地層的含水量。

主題名稱：核密度測井儀器與探頭

核密度測井含水量測定方法

原理

核密度測井含水量測定方法是基于巖石密度與含水量之間的關系。巖石中含水量的增加會導致巖石密度降低，因此可以通過測量巖石密度來推算含水量。

儀器

核密度測井儀由一個放射源和一個探測器組成。放射源發(fā)出高能伽馬射線，射線穿透巖石層后會被散射和吸收。散射伽馬射線的強度與巖石密度成正比，通過測量散射伽馬射線的強度，可以計算出巖石密度。

測量過程

核密度測井儀下入井眼后，將放射源和探測器置于巖石層中。放射源發(fā)出伽馬射線，伽馬射線穿透巖石層后被散射和吸收。探測器測量散射伽馬射線的強度，并將其發(fā)送到地面的記錄儀。

含水量計算

巖石的表觀密度（ρb）與巖石的真實密度（ρ）和孔隙度（φ）以及流體密度（ρf）之間的關系為：

ρb=ρ(1-φ)+ρfφ

其中：

ρb為表觀密度（g/cm3）

ρ為真實密度（g/cm3）

φ為孔隙度

ρf為流體密度（g/cm3）

由于頁巖氣藏中流體主要為水，因此流體密度ρf可以近似為水的密度（1g/cm3）。

根據(jù)以上公式，頁巖氣的含水飽和度（Sw）可以計算為：

Sw=(ρb-ρ)/(ρ-1)

其中：

Sw為含水飽和度

ρb為表觀密度（g/cm3）

ρ為真實密度（g/cm3）

準確性

核密度測井含水量測定方法的準確性受多種因素影響，包括巖石類型、孔隙度、孔隙分布和流體類型。一般情況下，該方法的準確度約為±5%。

優(yōu)點

*測量速度快

*對巖石類型不敏感

*不受孔隙分布影響

*能夠同時測量密度和孔隙度

缺點

*對井眼的影響較大

*對流體類型敏感

*準確度受孔隙度影響第七部分巖心實驗含水量測定方法巖心實驗含水量測定方法

原理

巖心實驗含水量測定法是通過對巖心樣品的質量變化進行測量，從而確定其含水量。巖心樣品含水量是指巖心中所含水體的質量與巖心樣品質量之比。

實驗步驟

1.樣品采集與制備：

*從巖心樣品中切割取代表性樣品，并記錄其質量。

*用蒸餾水或去離子水將樣品清洗干凈，去除表面的殘渣或污染物。

*將樣品在室溫下干燥至恒重，并再次記錄其質量。

2.飽和：

*將干燥的樣品浸泡在蒸餾水或去離子水中，并通過真空抽氣或壓力法使其飽和。

*確保樣品完全浸沒，并維持飽和狀態(tài)至少24小時。

3.表面水分去除：

*使用吸水紙或濾紙輕輕吸除樣品表面的水分。

*避免用力過大，以免損壞樣品。

4.稱重：

*將去除表面水分的樣品快速稱重，并記錄其飽和質量。

計算

巖心樣品的含水量可以通過以下公式計算：

```

含水量(%)=[(飽和質量-干燥質量)/干燥質量]×100

```

影響因素

巖心實驗含水量測定結果受以下因素影響：

*樣品的代表性：確保樣品能代表巖心的整體含水量。

*飽和程度：樣品必須完全飽和，以獲得準確的測量結果。

*表面水分去除：吸除表面水分時應小心，避免損壞樣品或去除過多水分。

*稱重誤差：稱重設備的精度對測量結果的影響較大。

評價標準

巖心實驗含水量測定結果應符合以下評價標準：

*重復性：多次測量同一巖心樣品的含水量，其結果應保持一致。

*準確性：測量結果應與實際含水量相符。

*適用性：該方法適用于各種類型的頁巖樣品，包括致密頁巖和泥質頁巖。

應用

巖心實驗含水量測定方法廣泛用于頁巖儲層評價中，包括：

*確定頁巖儲層的含水量分布。

*評估頁巖儲層的儲水能力和流體流動性。

*研究頁巖儲層中水與烴的相互作用。

*優(yōu)化頁巖氣開發(fā)方案。第八部分頁巖氣含水量評價指標與標準關鍵詞關鍵要點頁巖氣含水飽和度

1.頁巖氣含水飽和度是指頁巖儲層中所含水的體積百分比，是評價頁巖氣儲層含水量的關鍵指標。

2.含水飽和度的大小直接影響頁巖氣儲層中可采氣體儲量和采收率，水飽和度越高，可采氣儲量越少，采收率越低。

3.常用的頁巖氣含水飽和度測定方法包括核磁共振成像（NMR）、電阻率測井、介電測井和聲波測井等。

頁巖氣含水量臨界值

1.頁巖氣含水量臨界值是指頁巖氣儲層中含水量達到一定程度時，頁巖氣開發(fā)經濟性將受到嚴重影響的界限。

2.含水量臨界值的大小與頁巖儲層性質、開發(fā)技術和經濟因素有關，一般認為，含水飽和度超過50%時，頁巖氣開發(fā)經濟性較差。

3.確定頁巖氣含水量臨界值需要綜合考慮地質條件、工程技術和經濟效益等因素進行綜合評價。

頁巖氣含水分布特征

1.頁巖氣含水分布特征是指頁巖氣儲層中水的空間分布規(guī)律，主要受地質構造、沉積環(huán)境和后生作用等因素的影響。

2.含水分布特征對頁巖氣開發(fā)具有重要意義，可以指導水平井鉆井、壓裂改造和氣井生產等作業(yè)。

3.常用頁巖氣含水分布特征分析方法包括地質模型構建、地震解釋和測井資料分析等。

頁巖氣含水量影響因素

1.頁巖氣含水量受多種因素影響，包括儲層巖性、孔隙結構、裂縫發(fā)育、成巖作用和后生改造等。

2.儲層巖性決定了頁巖基質的吸附和儲存水的能力，孔隙結構和裂縫發(fā)育程度影響頁巖儲層中水的流動性。

3.成巖作用和后生改造可以改變頁巖儲層中的孔隙結構和裂縫發(fā)育情況，從而影響頁巖氣含水量。

頁巖氣含水量評價方法

1.頁巖氣含水量評價方法包括直接測量法和間接估算法，其中直接測量法包括試井取樣分析和巖心測定法。

2.間接估算法包括井中測井法、地球物理方法和巖石物理模型法，這些方法通過測量頁巖儲層物理性質來間接推算頁巖氣含水量。

3.不同的評價方法適用于不同的頁巖氣儲層類型和開發(fā)階段，需要根據(jù)實際情況選擇合適的評價方法。

頁巖氣含水量評價標準

1.頁巖氣含水量評價標準是指評價頁巖氣儲層含水量的參考依據(jù)，主要包括含水飽和度臨界值、含水量分布規(guī)律和含水量影響因素等。

2.評價標準為頁巖氣儲層含水量評價提供定量和定性依據(jù)，有助于指導頁巖氣開發(fā)決策和風險評估。

3.隨著頁巖氣勘探開發(fā)技術的不斷進步，頁巖氣含水量評價標準也在不斷更新和完善。頁巖氣含水量評價指標與標準

1.含水率（WaterContent）

含水率是指頁巖氣儲層中孔隙和裂縫中水的質量與頁巖總質量之比，單位為%。

2.有效含水率（EffectiveWaterSaturation）

有效含水率是指頁巖氣儲層中孔隙和裂縫中自由水的質量與頁巖孔隙空間體積之比，單位為%。

3.水飽和度（WaterSaturation）

水飽和度是指頁巖氣儲層中孔隙和裂縫中水的體積與頁巖孔隙空間體積之比，單位為%。

4.水分界值（WaterCutoffValue）

水分界值是指在頁巖氣儲層評價中，用于區(qū)分含水層和氣層的有效含水率或水飽和度的臨界值，單位為%。

5.水分界線（WaterCutLine）

水分界線是在頁巖氣儲層評價中，連接有效含水率或水飽和度水分界值的線段，用于區(qū)分含水層和氣層。

評價標準

1.評價指標選擇

頁巖氣含水量評價指標的選擇應根據(jù)頁巖氣儲層特征、評價目的和評價方法的不同而定。一般情況下，對于儲層孔隙度和滲透率較低的頁巖氣儲層，優(yōu)先選擇有效含水率或水飽和度作為評價指標。

2.水分界值確定

水分界值的確立應綜合考慮以下因素：

*頁巖氣儲層類型及流體特性

*測井方法和誤差

*評價目標（勘探、開發(fā)、生產）

水分界值一般通過以下方法確定：

*實驗室核磁共振（NMR）測量

*薄片光學顯微鏡觀察

*現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)

3.水分界線繪制

水分界線繪制方法有以下幾種：

*線性水分界線：將水分界值連接起來形成直線。

*非線性水分界線：根據(jù)頁巖氣儲層孔隙度、滲透率和巖石學特征等因素，采用非線性函數(shù)擬合水分界值。

*經驗水分界線：根據(jù)相似頁巖氣儲層經驗，