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。涪陵地區頁巖巖心含氣量分析顯示，含氣量影響主控因素確定和優選主要從頁巖氣自身含氣品質和外部影響因素兩個方面。基于主控因素分析，建立了多元回歸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豐度和成熟度、孔隙結構和孔隙體積、礦物含量、裂縫發育程度、地層溫度和壓力[1]。

根據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相關性分析，篩選其中6個參數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，主要包括巖性及礦物特征（有機硅質含量、碳酸鹽含量、泥質含量）、有機地球化學參數（有機碳含量、成熟度、巖石熱解參數）、物性參數（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。

參數選擇：①巖性和礦物特征參數中，巖性特征無法定量評價和表征，碳酸鹽含量在優質頁巖層段中較為穩定，因此，選擇有機硅質含量、泥質含量參數；②有機地球化學參數中，由于同一區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總烴含量Pg參數；③物性參數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；④所選參數與含氣量（吸附氣或者游離氣）相關系數R2小于0.25的均不考慮。

通過研究區含水飽和度測試結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含量、泥質含量、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

其中泥質含量、有機碳含量、地化總烴含量Pg、孔隙度 、密度等參數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含量在含氣量評價中的作用。

涪陵地區頁巖的勘探和開發表明，礦物成分決定著頁巖氣藏的品質，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現，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、沉積的產物，而是生物化學沉積作用的結果。而硅質生物的富集反映出該區晚奧陶世-早志留世富硅水體的初級生產力達到較高的水平，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。

涪陵頁巖氣優質儲層A井的有機硅質含量與含氣量有顯著的相關性，其相關系數R2達到了0.8666。同時也表明高含量有機硅質對于形成富有機質、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，便于各參數數據直接應用，因此參數不進行無量綱化處理，直接應用采集或者計算數據和單位。

2.1 多參數含氣量計算模型

建立多參數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，通過多元線性回歸計算獲得，C為常數；

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塊構造高部位，目的層巖心取樣分析共獲取了A井21個深度點的實測數據。選取單序號共11組數據，分別采用六參數、五參數和四參數進行多元線性擬合，計算系數分別為：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R分別為0.9643、0.9676、0.9653，評價結果較精確。從四參數關系圖（圖1）表明參數兩兩相關性較強，可能在研究區頁巖含氣量主控因素中的起著重要作用。

3 結論

（1）通過對不同參數回歸對頁巖含氣量的計算，其結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模型；在頁巖氣常規井中，其它參數缺乏時可采用四參數模型進行快速評價含氣量，也可以得到精確的評價結果。

【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，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.川東南涪陵地區五峰—龍馬溪組硅質頁巖的生物成因及其油氣地質意義[J].石油實驗地質，2016， 38（4）： 460-472.endprint