煤层气储层测井评价_潘和平

第一篇：煤层气储层测井评价_潘和平

煤层气储层测井评价

摘 要 煤层储集具有双重孔隙介质特征,由煤的基质微孔和割理(裂缝)系统组成,因而传统的评价常规天然气储层的方法不能适合于评价煤层气储层,如何研究煤层气测井评价技术有十分重要的意义。文章在大量文献调研的基础上,基于国内外煤层气测井技术的发展现状,综合评述了测井评价煤层气储层领域的新进展,包括测井系列选择、煤层划分和岩性,煤质参数计算、孔隙度、渗透率、饱和度、含气量等煤层气储层参数计算,煤层力学参数和地应力分析、煤层对比、沉积环境分析等等,重点论述了煤质参数、煤层孔隙度、含气量的计算方法理论,并分析了煤层气储层测井评价当前面临的技术问题、难题及今后努力的方向。

主题词 煤成气 煤分析 测井 参数 孔隙度 评价

煤层不仅是储存甲烷的储层,而且是生成甲烷的源岩。煤层的储集具有双重孔隙介质特征,即由煤的基质微孔和割理(裂缝)系统组成。煤层甲烷呈三种状态存在于煤中,即以分子状态吸附在基质微孔的内表面上;以游离气体状态存在于裂缝以及溶于煤层的地层水中。由于煤层储集特征和甲烷的存储状态,因而传统的评价常规天然气储层的方法不能适合于评价煤〔〕层气储层3。

煤层气测井技术被认为是最具前途的一种手段,一旦用煤心数据标定了测井记录数据,就可以使用测井数据估计煤层气储层的特性。测井解释快速直观、分辨率高、费用低廉等特点,可弥补取心、试井及煤心分析这些方面的不足,使测井技术不仅在勘探开发现场大有用武之地,因此,测井技术是煤层气勘探开发中的重要手段,煤层气测井评价技术的研究具有十分重

〔〕要的意义和非常广阔的应用前景4。

一、煤层气储层测井评价系列选择

煤层气储层(煤层)与围岩在岩性物性上的差别,是煤层气测井响应的物理基础,是选择测井系列的前提。合理选择测井系列对评价煤层气及其储层至关重要。目前评价煤层气的常规测井方法包括自然电位、双侧向(或感应)、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波

〔〕列、中子孔隙度以及井径测井等。其应用方法如表14,5。

二、煤层的划分、岩性识别

煤层气井的测井资料解释,首先是识别煤层气层,然后才是煤层气层上储层参数的计算,因此,同样在煤田测井资料的解释中,需标定煤层(气层),划分岩性。煤层相对于围岩,物理性质差异明显,它具有密度低(密度孔隙度高)、声波时差大(声波孔隙度高)、含氢量高(中子孔隙度高)、自然伽马低、自然电位有异常(由氧化还原作用产生的自然电位)、电阻率高(注:烟煤、〔〕褐煤电阻率高;无烟煤的电阻率低)等特点6,7。

通常可以采用人工解释的方法划分煤层、岩性识别、或采用模式识别方法自动划分煤层、识别岩性。利用以上所述特点,以及相应的测井曲线组合用于划分煤层以及确定煤层厚度、〔〕位置,岩性识别等,一般都能得到较为满意的结果8,9。

三、煤质参数计算

〔〕〔〕煤层煤质参数通常可由煤样实验室分析、测井体积模型法10以及概率模型法11,12来确定。测井体积模型法利用孔隙度测井(如密度、声波等)建立响应方程组,采用最优化等方法〔〕来求解方程组13,14,所求煤质参数可为煤层开采提供依据。但是,测井体积模型法所确定的〔〕煤质参数不能直接与煤样实验室分析得出的工业分析指标相对照11。而煤样实验室分析要

〔〕花费大量的人力、资金和时间10。如果以测井体积模型法为基础,结合概率模型法,配合一定量的煤样实验室分析资料来建立确定煤质参数的解释模型,则这3种确定煤质参数的方法之间可以优势互补。

煤的组成成分比较复杂,但若忽略煤中相对体积含量小于1 %的成分,则可以近似地把煤看成由纯煤(主要包含有固定碳和挥发分)、湿灰分(主要包含不可燃烧的固体矿物和这些矿物在燃烧过程中释放出来的挥发分)和水分3部分组成。测井体积模型法正是依据这种煤的组成成分建立等效体积模型和相应的测井响应方程组,并通过求解方程组得到纯煤、灰分和水分的相对体积含量。显然,测井体积模型法得到的煤质参数与煤样实验室分析得到的煤质参数(包括固定碳、灰分、挥发分以及水分)不能简单等同。就灰分而言,测井体积模型法中所指的是煤在原生状态下一些不可燃烧的部分,而在煤样实验室分析法中所指的是煤样经过燃烧后得到的残渣,二者在成分、数值上均不一样。虽然测井体积模型法确定的煤质参数与煤样实验室分析得到的煤质参数之间不能直接对照,但二者之间往往具有区域性的规律。为了便于两者之间的直接对照,设煤的组成成分由固定碳、灰分、挥发分和水分4部分组成,依据该

〔〕模型可以容易地写出密度、声波、自然伽马响应方程式和物质平衡方程式15,利用该思路,建立华北地区评价煤质参数的解释模型,并对华北7口井煤层井段进行了解释,实例解释结果表明:模型估算的碳分含量与煤样实验室分析的碳分含量之间的误差非常小,其相对误差小于5%;估算的灰分含量与煤样实验室分析的灰分含量的一致性较好,尤其是当灰分含量小于30%时,两者之间的误差非常小,经过计算,其相对误差小于10%。

四、裂缝孔隙度及裂缝渗透率

煤岩中既有在沉积成煤过程中形成的原生孔隙,又有成煤后受构造破坏所形成的次生孔隙。其孔隙类型和连通程度变化很大,它们互相组合形成裂隙性多孔隙介质,为瓦斯的储存和渗流提供了空间和通道。煤岩孔隙发育特征主要受煤的变质程度、煤岩组分及成煤植物、后期构造破坏程度等因素控制,其中,后期构造破坏在煤层中形成大量割理和微裂隙,增大了煤

〔〕岩的孔隙性其孔隙发育以微裂隙为主16,17。

煤层的双重孔隙中，裂缝孔隙度可采用深、浅侧向测井曲线值计算，其计算方法如下〔3,18,19〕:

式中:RLLS、RLLD分别为浅侧向、深侧向电阻率;Rmf、Rw分别为泥浆滤液电阻率和地层水电阻率;mf为裂缝孔隙度指数;为总孔隙度,方法求得;为裂缝孔隙度。；

为基质孔隙度,可以采用孔隙度测井煤层裂缝由层面裂和层间裂缝组成,其公式为:

式中:

;CLLS、CLLD、Cm分别为浅侧向、深侧向、泥浆电导率,计算。所以裂缝渗透率(K)为

式中:A为比例因子。

五、煤层气含量

煤层甲烷在煤储层中的储集及渗流与常规储层中的天然气大不相同,其影响因素多样而复杂。影响煤层含气量的主要因素是煤阶、压力(埋深)、煤层厚度、矿物质含量、煤层渗透率等因素有关。煤层含气量随着煤阶的增加而增加,在同样温度和压力(深度)条件下,高煤阶吸附甲烷能力明显高于低煤阶的吸附能力。煤层含气量随着随矿物质含量的增加而减小,如随灰含量的增加而减小。煤层含气量随着煤层水分含量的增加而减小。煤层含气量随微孔地

〔〕质与勘探隙和裂隙的增加而增加。20,21

煤层甲烷呈3种状态存在于煤中,虽然煤层中的基质孔隙的作用于常规双重孔隙储集层中的基质孔隙的作用相同,但它们之间存在两点区别。第一点区别是:储贮在常规双重孔隙储集层基质孔隙中的气是自由气;而煤层中的气主要吸附在基质孔隙的内表面,是吸附气。在初始状态下,煤层孔隙中的自由气的含气饱和度小于10%。第二点区别是:由于煤层的基质微孔

〔〕直径很小(一般小于2 mm),所以煤层中的气体主要通过基质孔隙来扩散3。

在较多情况下,煤层埋藏的深度足够大时,煤在煤化过程中甲烷才不致于流失。因此煤层气含量在一定程度上取决于煤层的埋深。另外既然煤层甲烷吸附在基质孔隙的表面,那么微孔隙的数量与甲烷的总量密切相关,而微孔隙的数量与固定碳和灰分校正量又密切相关。据上所述,可利用煤质分析和解吸测定等资料,建立方程式来评估煤层含气量。

确定煤层含气量的重要方法之一是基于气体在固体表面吸附的特性,由Langmuir实验定律。煤对甲烷的吸附能力与温度和压力有关:当温度一定时,随压力升高吸附量增大,当达到一定高的压力时,煤的吸附能力达到饱和,再增加压力,吸附量也不再增加。煤的上述吸附特征一〔〕般用方程描述,即22

式中:Q为一定压力下,煤吸附气体的量,m3/t;pp表示压力,MPa;VL表示Langmuir体积,m3/t;pL表示Langmuir压力,MPa。

〔〕另外,有一些作者利用非线性理论,预测煤层气含气量23~25。

六、其 他

1.弹性特性及地应力分析

弹性形变通常用弹性模量、剪切模量、泊松比及岩石的抗压、抗张、抗剪强度等参数来描述,它们反映了岩石承受各种压力的特性。利用声波全波列测井得到的纵横波时差和地层

〔18,19〕。

估算裂缝空间由公式

: 体积密度可以估算弹性模量、剪切模量、泊松比等模量。根据地应力分布规律和对影响它的诸多因素的分析,利用测井等资料建立地应力计算的半经验公式模型,确定模式中的各参数,计算地层的应力数据,得到沿深度连续分布的地应力剖面,再用实测或其它方法确定的数据检〔〕验、校正应力计算结果26。

对煤层气储层评价来说,弹性参数计算和地应分析有广泛的应用〔26~28〕,如煤层气储层选区评价(煤层气储层的原地应力比较大,阻碍了裂隙的发育以及割理和裂隙之间的连通,降低了储层的渗透性,影响排水采气效果。我国鄂尔多斯盆地东缘河东地区原地应力比较低,储层渗透性比较好,而滇东黔西地区原地应力比较高,导致储层渗透性比较低。)、煤层顶、底板的稳定性分析;井壁稳定性分析;地应力与渗透率的关系分析;确定最大与最小应力方向,即确定地区应力场方向等。

〔〕2.地层对比7,29

煤田测井最早的应用是进行地层的划分和对比,即划分煤层(识别煤层、确定煤层的深度、厚度)、岩性划分、煤层及其他地层在横向的分布规律。当今测井在地层对比中仍占重要的地位。测井曲线进行井间地层对比是依据岩性标志层的测井响应特征和同层段曲线的相似性。测井曲线进行井间地层对比的优点在于它能提供各种标志层的准确深度和全井段连续的测井记录。通过测井曲线进行井间地层对比的分析和推断,可指导正确的地质的制图,可以了解煤层及其他地层的产状、构造、层加厚、变薄以及在横向的分布规律等,这对了解煤层及煤层气的空间分布规律,对煤层及煤层气的勘探和开发的规划提供具有重要的参考价值的资料。

〔〕3.沉积环境分析30

在鉴定沉积环境中,岩石的粒度、分选性、泥质含量、垂向沉积序列、砂体的形态及分布等,都是重要的成因标志。自然伽马、自然电位、电阻率等测井曲线可以反映岩石的粒度、分选性、泥质含量、垂向沉积序列,通过地层对比还能了解砂体的形态及分布等。例如,岩石的自然伽马强度低、自然电位幅值大时,岩石的粒度大、分选性好、泥质含量小,因此,利用测井等资料可以有效地查明上述成因标志在纵向和横向上的变化,从而为鉴定沉积环境提供有价值的资料。通过煤盆地沉积环境分析可以了解该盆地各种沉积相、亚相;了解地层和煤层的纵向和横向上的变化;预测成煤的有利部位等。

七、结束语

基于我国的研究现状和目前煤层气勘探开发对测井技术的新需求,煤层气储层测井评价仍存在如下技术问题、难点。

(1)利用测井方法直接计算煤储层含气量仍是难点,虽然国内外学者已研究出一些估算煤储层含气量的模型,但这些模型有的存在地区限制,有的不能直接计算储层含气量。

(2)煤层的储层具有双重孔隙介质特征,孔隙系统复杂,孔隙度计算难度大,虽然,目前可采用前人估算煤储层孔隙度的公式来计算,但存在较大误差。

(3)煤层煤质参数通常可由测井体积模型法以及概率模型法来确定。但前者误差大,且所确定的煤质参数不能直接与煤样实验室分析得出的工业分析指标相对照;后者存在地区限制。

(4)低压、低渗、裂缝型煤层气储层的渗透率计算难度大。

(5)需研制或引进新的、先进的测井方法,并针对性地加强其应用研究。(6)加强井中地球物理工作和理论研究(如井间电阻率、井间声波等)。

(7)利用煤层气储层测井评价最新研究成果,加强新的煤层气储层测井处理解释与评价软件系统的研制开发。参 考 文 献 赵贤正,李景明,李东旭等.中国天然气资源潜力及供需 趋势.天然气工业,2004;24(3):1~4 2 刘洪林,张建博,王红岩.中国煤层气形成的地质条件.天 然气工业,2004;24(2):5~7 3 潘和平等.测井资料确定煤层孔隙度.应用地球物理学进 展,1996 4 王敦则,蔚远江,覃世银.煤层气地球物理测井技术发展 综述.石油物探,2003;42(1):127~131 5 谭廷栋.测井解释煤层气藏.天然气工业,1999;19(4):30 ~33 6 周明磊,苏现卫,张景考等.梁山煤田戴庙井田3煤层测 井曲线特征分析.山东煤炭科技,2004;(1):38~39 7 丁宝国.利用测井曲线进行煤层对比.煤炭技术,2003;22(3)8 潘和平,黄智辉.利用模糊模式识别煤成气层.地球科 学)))中国地质大学学报,1993;18(1):84~94 9 潘和平,黄智辉.测井资料解释煤成气层方法研究.现代 地质,1994;8(1):119~125 10 黄智辉,陈曜岑.煤田地球物理测井.湖北武汉:中国地 质大学出版社,1986:62~174 11 刘家瑾,陆国纯.煤田测井资料数字处理.北京:煤炭工 业出版社,1991:40~51,122~126 12 潘和平,刘国强.应用BP神经网络预测煤质参数及含气 量.地球科学)))中国地质大学学报,1997;22(2)13 潘和平,黄智辉.最优化变尺度法分析岩性和煤质.物探 与化探,1991;(3):168~175 14 黄智辉,潘和平.最优化技术在测井数字处理中的应用.见:勘探地球物理勘查地球化学文集.北京:地质出版 社,1990:82~92 15 潘和平,黄智辉.煤层煤质参数测井解释模型.现代地 质,1998;12(3):447~451 16 张井,韩宝平,唐家祥等.煤及煤层顶底板的孔隙结构特 征.煤田地质与勘探,1998;26(2):28~31 17 周家尧,关德师.煤储集层特征.天然气工业,1995;15(5):6~10 18 李铭,楚泽涵,卢颖忠.煤层气测井评价.特种油气藏, 2000;7(1):4~10 19 柳孟文,李能根,赵文光等.煤层气综合评价技术初探.测井技术,1999;23(2):99~102 20 娄剑青.影响煤层气井产量的因素分析.天然气工业, 2004;24(4):62~64 21 全裕科.影响煤层含气量若干因素初探.天然气工业, 1995;15(5):1~5 22 Ahmed Uet al.An advanced and intergrated approach to coal formation evaluation.SPE 22736,1991 23 侯俊胜,王颖.神经网络方法在煤层气测井资料解释中 的应用.地质与勘探,1999;35(3):41~45 24 潘和平,黄智辉.煤层含气量测井解释方法探讨.煤田地 质与勘探,1998;26(2):58~60 25 吴东平,岳晓燕,吴春萍.神经网络技术在煤层气测井评 价中的应用.断块油气田,2000;7(5):47~50 26 张筠,林绍文,葛祥.测井在洛带气田地层弹性特征及应 力场分析中的应用.天然气工业,2002;22(5):42~45 27 刘贻军,娄建青.中国煤层气储层特征及开发技术探讨.天然气工业,2004;24(1):68~71 28 杨宽.用测井资料评价煤层顶底板稳定性.煤田地质与 勘探,1998;26(1):58~61 29 苏时才,王海清.利用测井曲线进行煤层对比及聚煤规 律研究.煤田地质与勘探,1995;23(6):55~58 30 黄智辉.地球物理测井资料在分析沉积环境中的应用.

第二篇：碳酸盐岩储层裂缝测井识别与评价技术

碳酸盐岩储层裂缝测井识别与评价技术

研究内容：

1、储层测井响应特征与四性关系研究

展开储层常规测井及特殊测井响应特征及关系研究，结合岩心、物性、测录井、测试及生产等资料，明确四性关系；

2、储层及储层类型测井识别方法及实用解释标准研究

建立储层划分及储层类型判别标准，提供一套实用的解释标准；

3、裂缝识别方法研究

4、流体判别技术研究

（1）常规测井识别法

（2）核磁、MDT等新方法识别

（3）结合录井、测井、地质、岩心等资料，确定各方法对流体性质响应灵敏的识别

指标体系

（4）结合分层测试结果，建立油、气、水、干层识别图版

5、储层有效性评价研究

（1）根据试油、生产数据，评价储层的有效性，确定有效储层特征

（2）评价T油田流体分布规律及控制因素

6、储层参数计算方法研究

分析研究岩心实验结果，建立孔、渗、饱解释模型，并提供油田的储层参数

7、储层快速评价方法及软件编制

提供一套适合本区的实用测井解释评价方法与处理软件

8、T油田碳酸盐岩储层测井资料处理与跟踪评价

实际处理资料150口，符合率达85%

9、储层分类及分类标准的建立

结合生产动态资料，建立储层分类标准

第三篇：储层分类标准

表1

储层分类评价标准比较

分类部门

储层分类

孔隙度

（%）

渗透率

（×10-3um2）

分类部门

储层分类

孔隙度

（%）

渗透率

（×10-3um2）

评价

原石油天然气总公司

Ⅰ

>30

>2000

中国石油

Ⅰ

>25

>1000

最好

Ⅱ

25-30

500-2000

Ⅱ

20-15

100-1000

好

Ⅲ

15-25

100-500

Ⅲ

15-20

10-100

较好

Ⅳ

10-15

10-100

Ⅳ

10-15

1-10

较差

Ⅴ

<10

<10

Ⅴ

5-10

0.1-1.0

差

表2

碎屑岩储层分类评价表

分类依据

Ⅰ类储层

Ⅱ类储层

Ⅲ类储层

Ⅳ类储层

渗透率

>100

100-10

10-1

<>1

孔隙度

>20

13-20

4-13

<4

均值

<11.46

11.46-11.54

11.54-11.58

>11.58

分选系数

>2

1.95-2

1.92-1.95

<1.92

偏态

>-1.43

-0.28

-0.55

<-1.98

变异系数

>0.18

0.17-0.18

0.16-0.17

<0.16

最大连通孔吼半径

>1.2

1.13-1.2

1.1-1.13

<1.1

最小非饱和孔隙体积百分比

<17

17-37

37-49

>49

表3碎屑岩储层物性分类标准

储层物性分类

孔隙度α

渗透率k（10-3um2）

特高孔高渗

α≥30

k≥2000

高孔高渗

25≤α≤30

500≤k<2000

中孔中渗

15≤α<25

50≤k<500

低孔低渗

10≤α<15

5≤k<50

特低孔低渗

α<10

K<5

类别

亚类

空隙类型

粒度范围

物性

毛管压力特征

最大连通孔喉半径um

评价

主要的次要的孔隙度%

渗透率10-3um2

排驱压力MPa

饱和中值压力MPa

束缚水饱和度%

Ⅰ

a

粒间孔或溶孔

微孔，晶间孔，矿物解理缝

细、中（粗）

>25

>600

<0.02

0.07-0.2

<10

>37.5

非常好

b

粒间孔或溶孔

微孔，晶间孔，矿物解理缝

中、细

20-30

100-600

0.02-0.1

0.2-1.5

<20

7.5-37.5

很好

c

粒间孔或溶孔，微孔

矿物解理缝

中、细、极细

20-30

100-300

0.02-0.1

1.5-3

<30

7.5-37.5

好

Ⅱ

a

微孔，晶间孔，剩余粒间孔

粒间孔，溶孔，构造缝

细，极细

13-20

10-100

0.1-0.3

0.5-1.5

20-35

2.5-7.5

中上等

b

微孔，晶间孔，剩余粒间孔

粒间孔，溶孔，构造缝

细，极细

13-20

5-50

0.3-0.5

1.5-3

20-35

1.5-2.5

中等

c

微孔，晶间孔，剩余粒间孔

溶孔

细，粉

12-18

1-20

0.5-0.7

1.5-3

25-35

1.07-1.5

中下等

Ⅲ

a

微孔或晶间孔，溶孔

层间缝，构造缝

细，极细

9-12

0.2-1

0.7-0.9

3-6

25-45

0.83-1.07

差

b

微孔或晶间孔

层间缝，构造缝，溶孔

细，粉

7-9

0.1-0.5

0.9-1.1

6-9

35-45

0.68-0.83

很差

Ⅳ

微孔，晶间孔

收缩缝

极细，粉

<6（油）

<4（气）

<0.1

>1.1

>9

>45

<0.68

非储集层

第四篇：深部储层石油勘探的钻井技术研究论文

摘要：本文首先对于深部储层的概念进行阐述，从而对于我们国家深部储层石油勘探工作进行探究，同时对于我们国家深部储层石油的钻井勘探工作进行分析和研究。最后结合实际经验，对于我们国家深部储层石油勘探钻井技术的为未来发展进行了分析和探讨。希望通过本文，能够为深部储层石油勘探钻井技术的研究和分析提供一些参考和帮助。

关键词：深部储层；石油勘探；钻井技术

1深部储层的概念阐述

所谓的深部储层就是指在古代潜山当中的一种油气的聚集地带，经过很多年的风化作用以及地质构造的运动，形成了一种裂缝，这种裂缝后来也就形成了能够进行储层的空间，从而进行储层来自地下深部的油气。地下深部的油气通过非整合的通道积聚到储层当中。我们国家对于深部储层的相关了解，主要来自于我们国家对于深部储层类型的亚久，包括风化壳类型的储层、深潜山类型的储层以及变质岩潜山的储层和沉积形式的储层。

2我们国家深部储层石油勘探工作的探究

我们国家的深部储层石油勘探工作，由于我们国家的地质结构特点，导致了我们国家对于深部储层石油勘探工作较为困难，下面将会重点阐述我们国家进行深部储层石油勘探技术的几项前期工作。

（1）对于深部储层及结构特征的分析和研究

首先，为了有效的提升深部储层石油勘探的成功率，就必须要对深部储层属于上述的哪种类型以及具体的内部构造进行调查和来了解，同时也要对测井的相关数据进行分析，最后结合对于地质结构的调查数据，对于深部储层的特征以及深度和油气形成的原因进行分析，从而根据这些数据来对深部储层石油进行判断，进而提升深部储层石油勘探的成功率。

（2）对于新型物理探查技术的分析和研究

对于深部储层石油的地质特点进行调查相对于浅层来说，会更加困难，所以以往的石油勘探技术和方法已经无法满足深部储层勘探的要求。因此就需要积极的对深部储层石油的勘探技术进行创新，才能为深部储层石油的勘探提供良好的前提条件。另外，也要提升和创新深部储层的地质勘探技术，提升地质勘探的精确度，为深部储层石油的勘探提供更加精确的数据依据。

（3）对于新型测井解释技术及油气解释精度的分析和研究

进行深部储层石油勘探的主要目的在于找到具有油气存在的深部储层，由于目前地震技术的分辨率较低，无法有效的探测出深部储层内部是否含有油气。但是测井的曲线技术却能够通过相对较高的分辨率，来对深部储层内部的空间以及结构进行相对精确的分析。通过这种分析能够比较有效的判断出深部储层内部是否含有油气，进而通过这种评价的结果来结合相关的地质分析资料和试油资料，来建立一个比较系统的深部储层模型，来辅助石油勘探的进行，从而有效的提升石油勘探的成功率。

3我们国家深部储层石油的钻井勘探工作的研究

（1）多分支水平钻井技术分析

多分支水平钻井技术属于目前在我们国家应用的较为普遍的一种钻井技术，多分支水平钻井技术包括侧方钻水平井技术以及水平径向钻水平井技术等等。多分支水平钻井技术主要是用过利用定向的井或者直线井来进行，把井眼作为基础，在井的内部侧方多个分支进行钻井，一般来说对于离散式的深部储层油气进行开采的时候会经常使用这种多分支水平钻井技术。多分支水平钻井技术相对于其他钻井技术来说，更加节约成本，同时也更易于控制钻井平台的数量，利用较少的钻井平台，来开采更多的石油，通过这种方式来减少开采石油的过程中对于环境的负面影响。

（2）深井及超深井钻井技术分析

深井以及超深井的钻井技术在世界范围内的深部储层石油勘探工作中都属于比较普遍的一种钻井技术，这里所说的深井钻井技术通常是指在地下四千五百米到地下六千米范围内的钻井技术，而这里所说的超深井钻井技术通常是指在地下六千米以上的钻井技术，深井以及超深井技术对于深部储层石油勘探来说是非常重要的一种钻井技术，尤其在石油需求量巨大的今天。我们国家的深部储层石油勘探一般分布在在西部和东西部地区，对于深井以及超深井钻井技术的需求量得到了大幅度的增加，但是由于这些地区的深部储层地质结构较为复杂以及深井以及超深井技术自身的一些劣势，使得深井以及超深井钻井技术并没有在我们国家的深部储层石油勘探过程中有效的利用。所以，我们国家应该积极的进行深井以及超深井钻井技术的开发和提升，从而更加高效的对这种技术进行应用，提升我们国家对于深层油气储藏的勘探成果，提升石油开采的效率。

（3）复合式的钻井技术分析

复合式的钻井技术主要采用的是螺旋钻和PDC钻相结合，这种钻井技术相对于其他技术来说更加高效，速度也更快，并且能够有效的降低钻井过程中事故的发生概率。

4我们国家深部储层石油勘探钻井技术的发展分析

目前来看，我们国家深部储层勘探能够得到快速的发展，主要取决于我们国家钻井技术的创新和发展。我们国家现有的勘探技术以及钻井技术相较于以往已经取得了比较大的进步和发展，但是对于一些较为关键的勘探技术和钻井技术还有待于开发和研究。例如在深部储层的钻井时，应该积极的研发出保证钻头稳定运行的技术，以及提升钻井速度的相关技术，同时也要积极的把钻井技术与先进的智能技术相融合，从而有效的提升钻井和勘探的效率和质量。相信随着科学技术的告诉发展，计算机技术将会更加广泛应用到钻井技术当中，包括远程的遥控领域以及远程传输领域。随着计算机技术与深部储层室友勘探领域的融合，将会更好的促进我们国家深部储层石油勘探钻井技术的发展。

5结语

深部储层的石油对于我们国家来说是非常重要的资源，高效的开采深部储层的石油对于我们国家的能源安全来说有着非常重要的意义。所以我们应该根据深部储层的地质类型以及储层类型来制定更加有效的钻井方式和勘探方式，从而制定较为有效的方案，保证在钻井和勘探的过程中，能够有效的解决一些实际问题。这也是我们国家深部储层室友勘探钻井技术未来发展的重要研究方向。

参考文献：

[1]李奔.虚拟样机模拟技术在石油勘探钻井工程中的应用[J].科学与财富,2012,(3):82-82,96.

第五篇：扫描电镜及其在储层研究中的应用分析

扫描电镜测试技术原理及其在储层研究中的应用

1、扫描电镜的结构和工作原理

扫描电镜的主要构成分为四部分：镜筒、电子信号的显示与记录系统、电子信号的收集与处理系统、真空系统及电源系统(图 1)。以下是各部分的简介和工作原理。1.1 扫描电镜结构 1.1.1镜筒

镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统，其作用是产生很细的电子束(直径约几个nm)，并且使该电子束在样品表面进行扫描，同时激发出各种信号。1.1.2电子信号的收集与处理系统

在样品室中，扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、背散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。在上述信号中，最主要的是二次电子，它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm 至几十nm 的区域，其产生率主要取决于样品的形貌和成份。通常所说的扫描电镜图像指的就是二次电子像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。检测二次电子的检测器的探头是一个闪烁体，当电子打到闪烁体上时，就在其中产生光，这种光被光导管传送到光电倍增管，光信号即被转变成电流信号，再经前置放大及视频放大，将电流信号转变成电压信号，最后被送到显像管的栅极。

1.1.3电子信号的显示与记录系统

扫描电镜的图像显示在阴极射线管（显像管）上，并由照相机拍照记录。显像管有两个，一个用来观察，分辨率较低，是长余辉的管子；另一个用来照相记录，分辨率较高，是短余辉的管子。1.1.4真空系统及电源系统

扫描电镜的真空系统由机械泵和油扩散泵组成，其作用是使镜筒内达到 10 托的真空度。电源系统则供给各部件所需的特定电源。

图1 扫描电镜结构图

1.2扫描电镜的基本原理

扫描电镜的电子枪发射出电子束，电子在电场的作用下加速，经过两次电磁透镜的作用后在样品表而聚焦成极细的电子束。该细小的电子束在末透镜的上方的双偏转线圈作用下在样品表而进行扫描，被加速的电子与样品相互作用，激发出各种信号，如二次电子，背散射电子，吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光等。这些信号被按顺序、成比例的交换成视频信号、检测放大处理成像，从而在荧光屏上观察到样品表而的各种特征图像。

2、扫描电镜在矿物岩石学领域的应用 2.1矿物研究

不同矿物在扫描电镜中会呈现出其特征的形貌，这是在扫描电镜中鉴定矿物的重要依据。如高岭石在扫描电镜中常呈假六方片状、假六方板状、假六方似板状；埃洛石常呈管状、长管状、圆球状;蒙脱石为卷曲的薄片状；绿泥石单晶呈六角板状，集合体呈叶片状堆积或定向排列等。王宗霞等在扫描电镜下观察了硅藻上的形貌，硅藻上多呈圆盘状、板状，根据这一特征即可将它鉴定出来。

矿物特征及残余结构可以推断其成岩环境和搬运演化历史，扫描电镜可对矿物的结构和成分进行分析，为推断矿物的成岩环境和搬运演化历史提供基础资料。矿物颗粒脱离母岩后，在搬运和沉积的过程中必然会受到外界环境的影响。不同的搬运介质、搬运形式以及不同的沉积环境常会在矿物颗粒表而留下反映搬运和沉积的痕迹，因而矿物表而就会具有不同的形状及外貌特征。光学显微镜、差热、化学分析等传统分析方法往往无法将其加以识别，而配接有X射线的能谱仪的扫描电镜能直接观察到矿物变化过程中所发生的结构、形貌等微观现象的变化和形成新矿物的特点，并且可以同时确定其化学元素组成及相对含量的变化，为研究矿物的变化提供了良好的途径。2.2包裹体研究

包裹体是成矿时留在矿物中的遗迹化石，其物质组成反映了成岩成矿时期的介质环境，扫描电镜为分析包裹体物质提供了良好条件。首先，扫描电镜的形貌分析使我们能准确观察包裹体；其次，扫描电镜的能谱分析可以直接对已经打开的包裹体进行分析，从而确定了包裹体的物质组成。单强等利用扫描电镜对四川冕宁稀土矿床早期萤石的单个流体—熔融包裹体进行研究，为进一步证实四川冕宁稀土矿床是一个与盐熔体有关的热液矿床打下坚实的基础。谢玉玲等利用扫描电镜对铜官山铜矿床矽卡岩矿物中的包裹体进行研究，发现其中的石榴石存在二相包裹体，并在透辉石中发现流体包裹体及子矿物。

3、扫描电镜在粘土矿物方面的研究

由于粘上矿物在石油生成、运移、聚集及油气勘探开发研究中的重要作用，利用扫描电镜研究粘上矿物的优越性尤其明显。以往对粘土矿物的分析手段着重于精确分析粘上矿物的成分和晶体结构（如X粉晶衍射等），但对其形态特征及分布研究不多，而粘上矿物在储层中的分布及存在状态、成岩作用的影响、油气运移及开发的影响，使得粘上矿物的形态、分布及其变化的研究更加深入。粘上矿物是以微米为计量单位的质点，一般粘上矿物仅为几个微米，用普通的光学显微镜已经很难区分粘上矿物的成分、形态及分布特征，利用扫描电镜完全可以弥补这一不足。

（1）研究粘上矿物的形态及分布，确定成岩作用过程、成岩阶段及次生变化；

（2）研究粘上矿物的共生组合及变化，确定成岩环境及地球化学背景，如温度、压力、酸碱度；（3）对粘上矿物的成分分析（结合X衍射分析），确定埋藏深度、恢复盆地埋藏史及热演化史、反映油气成熟度。3.1粘土矿物的显微形貌特征

一般来说，在碎屑岩储层中常见的粘土矿物主要有高岭石、伊利石、绿泥石及伊蒙混层等粘土。根据粘土矿物分析结果，24-3构造韩江组和珠江组储层中的粘土矿物主要以伊利石和高岭石为主（图2）。

伊利石：伊利石在24-3构造韩江组和珠江组储层中是较为常见的粘土矿物。在电镜扫描下，其单晶形态呈丝带状，其集合体呈丝缕状（图2-A），通常包裹在颗粒的表面，形成粘土薄膜。

高岭石：高岭石晶体呈假六角片状、假六角板状、假六角似板状，它们依次具有良好的假六角薄片状晶形，部分完整假六角形晶形和表面稍弯曲的较差六角晶形，它们大小约为1-5µm，个别见团粒状，高岭石团粒大小不一，约为0.2-0.7 µm，为细小高岭石晶粒集合体。但西江24-3构造韩江组和珠江组储层中的高岭石，在电镜扫描下常见的单体形态呈假六角片状、假六角板状和微晶粒状（图2-B），集合体形态呈叠片状和扇状、叠板状、蠕虫状。高岭石往往在孔隙中形成定向排列或者杂乱堆积状态充填或半充填着储集层的孔隙。

图2颗粒表面贴附和粒间充填的粘土矿物

3.2粘土矿物在储层中产状特征

电镜扫描下可以直观地看到，粘土矿物的空间分布特征，24-3构造韩江组和珠江组砂岩储层中粘土矿物的产状主要有:孔隙衬垫式、孔隙充填式及粘土桥式。（1）孔隙衬垫式

这种产状是指粘土矿物在碎屑岩颗粒表面呈定向排列，组成连续的贴附于孔隙壁上的薄膜。在镜下看，粘土矿物在颗粒表面排列具明显的方向性，根据其排列方向与颗粒表面夹角的关系，可分为两种：一种是其排列与颗粒表面近于平行另一种是垂直于颗粒表面向孔隙内生长，即栉壳状。

在24-3构造韩江组和珠江组砂岩储层中，具有此类产状的代表性粘土矿物为皱晶状高岭石（图3）和丝缕状伊利石（图2-A）。在镜下，可以观察到高岭石和伊利石主要覆于颗粒表面，在粒间孔隙边缘形成孔隙衬边（图3）。但是由于没有完全把孔隙充填，还保留了一定量的粒间孔隙。

图3高岭石、伊利石在粒间孔隙边缘形成孔隙衬边

（2）孔隙充填式

孔隙充填式是指粘土矿物以分散质点形式充填于孔隙之中。在镜下可以观察到粘土矿物往往以集合体形态充填于孔隙内，按其充填的程度可分为完全充填与不完全充填。在24-3构造韩江组和珠江组砂岩储层中，具有此类产状的较为常见的粘土矿物为高岭石（图4）。在24-3构造中，粘土矿物充填孔隙较为严重，对该区块的储层物性有一定的影响。（3）搭桥式

搭桥式产状是指粘土矿物晶体自孔隙壁向孔隙空间内生长，并在孔隙内形成粘土桥。通过电镜扫描可以看到，在24-3构造韩江和珠江组储层中，粘土薄膜具有明显的由孔隙边缘向孔隙中央生长的特征，有的已形成网格状或桥接型胶结（图5）。

图4 24-3油田中的粘土矿物充填孔隙

图5粘土薄膜及形成的“粘土桥”

4、扫描电镜在储层研究中的应用

扫描电镜在碎屑岩及碳酸盐岩储层研究中具非常广泛的应用。扫描电镜研究储层结构，评价储层质量。它可以对储集岩的矿物成分、结构构造、孔隙类型及成因、胶结程度及次生变化作深入系统的研究，并对储层优劣提供评价，其应用主要包括如下几个方面：

（1）研究分析储层的胶结类型，胶结物种类及次生变化；

（2）研究储层的孔隙结构，分析孔隙成因类型及成岩作用和胶结作用对孔隙度、渗透率变化的影响，预测孔隙演化方向；

（3）利用图像分析软件测量孔隙、喉道大小，综合评价储集性能；

（4）扫描电镜在微孔隙、微裂隙发育的储集岩研究中得到广泛应用。微孔隙、微裂隙在油气运移、聚集中起很大作用，微孔隙的发育与连通常形成良好的油气储集层，扫描电镜微观分析，可以非常直观、有效地对微孔、微隙进行分析；

（5）扫描电镜对储层岩石铸体的分析研究，运用扫描电镜背散射电子成分图像，可以决速、直观地反映孔隙喉道分布情况，精确计算而孔隙，对酸溶孔隙铸体的二次电子形貌图像分析，可以综合评价储层质量；

（6）扫描电镜分析在储层岩石物理流动单元研究中的应用，同一岩石物理流动单元具有相对一致的（相似的）孔隙喉道分布及相似的性质，储层岩石物理流动单元的研究在油藏描述及油田开发中具有重要的意义。运用扫描电镜对储层结构的分析，通过对岩石微观分析结果的综合，结合测井等资料，可以在宏观上将储层划分为性质相对独立的多个流动单元组合。

5、扫描电镜在油气层保护研究中的应用

保护油气层是石油勘探开发过程中的重要技术措施，保护油气层技术立足于预防为主，解堵为辅的原则。岩心分析是认识油气层地质的基础，油气层敏感性评价、损害机理的研究、保护油气层技术方案的设计都必须建立在岩心分析基础上。而储层岩石微观特征分析又是油气层保护研究的重点，因此扫描电镜微区分析在油气层保护研究之中具有非常重要的作用。

（1）利用扫描电镜研究储层岩石学特征，从微观形态及微区成分上对储层岩石进行岩石矿物成分及结构分析，胶结特征及充填作用分析，孔隙及喉道连通性分析等，并预测储层敏感性；

（2）储层敏感性扫描电镜分析，通过酸、水、速、碱、盐及温度敏感性试验，利用扫描电镜分析储层样品敏感性试验前后的变化，分析储层样品的粘上矿物的变化，胶结物及储层格架的变化，孔隙及喉道的变化，确定储层敏感性发生的类型和程度，并采取预防措施；

（3）在油气田开发过程中，对储层岩心样品进行开发前后的微观分析，可以判断储层损害程度，提出改进措施，提高产量。特别是注水、注气开发中，运用扫描电镜的分析，可以观察到粘土矿物的膨胀，粘土矿物及其它微粒的迁移，水岩反应形成新矿物等各种现象，而使孔隙喉道变小或堵塞而造成储层的损害，进而研究采用添加降粘剂，防膨胀剂及控制温度、酸碱度等措施，而使储层损害的程度降到最低。扫描电镜在油气层保护研究上具有重要作用，应用前景十分广阔，能够解释油气开采中遇到的诸如引起孔喉堵塞、渗透率降低等原因，进而提出油气层保护措施，提高采收率，降低成本，增加产量。

6、小结

扫描电镜可以直观再现有机质富集的显微组分、干酪根、煤及富含有机质的全岩样品在地层条件下的动态生气过程，对于评价不同地质样品的产气潜力提供了一种行之有效的新手段。另外，扫描电镜在矿物岩石学、粘土矿物分析、储层研究、油气层保护等方面已经发挥了重要作用。扫描电镜在反映物质微区信息方面具有分辨高、放大倍数大、景深大、立体感强、样品制备简单的优点，因而广泛应用于不同领域的研究，在地学微区信息提取方面有不可代替的优势。随着扫描电镜性能的提高，扫描电镜高温热台及微注入系统的使用，环境扫描电镜出现，使扫描电镜在油气领域中的应用进一步扩大。

参考文献：

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