摘要
页岩气已成为全球非常规碳氢资源勘探与开发的新机遇。当前，受页岩储层孔隙度和渗透率极低、页岩矿物板状结构、有机质易碎性和复杂的开采过程制约，页岩气勘探与开发仍处于初级阶段。因此，为促进页岩气的大规模高效开发，开展系统研究具有重要意义。本论文以四川盆地五峰-龙马溪组为研究对象，采用不同的解释和组合进行系统的比较分析，进行了页岩气评价。具体来说，基于常规测井、实验和压力数据及岩石声学性质，系统分析了页岩气储层的主要岩石物理和地质力学特征；通过整合传统方法和新方法设立研究方法，识别页岩气参数的横向和纵向变化，确定储层内孔隙的物理特征，预测区域内的孔隙压力，并通过对砂页岩系统的综合评价来分类储层丰度。 该研究利用新的工作流程，在五峰-龙马溪地区利用测井和岩心分析等方法估算岩石物理性质。这些性质包括页岩含量、砂岩孔隙度、净储层厚度、总孔隙度、有效孔隙度和含水饱和度。通过伽马射线响应使用Clavier方程估算页岩含量；利用密度和密度孔隙度方法计算总孔隙度和有效孔隙度；利用Thomas-Stieber模型计算砂岩孔隙度和净储层厚度，针对薄层页岩-砂岩进行计算；利用Archie和Simandoux方法结合评估含水饱和度。通过Thomas-Stieber图中端点的变化评估页岩结构的变化，以确保该方法在JSB地区薄层页岩-砂岩形成岩层上的有效性。该模型包括页岩含量和页岩电阻率，以考虑页岩对地层导电性的影响，这与该解释相关。 实验室对矿物预测和气体含量进行测试，分析不同测井响应、孔隙分布，并确定不同矿物流体的体积。该部分工作评估了气体参数，如总有机质含量、烃组分、总气体含量、孔隙度、吸附气体含量和游离气体含量。结合磁性和核磁共振测试，确定孔隙度和孔隙分布的变化，同时展示相对较高的总有机碳含量。储层的孔隙分布从上至下逐渐增加。元素捕捉谱处理和解释显示研究区域上部层含有相对较高的粘土含量，随埋藏深度逐渐减少。 为了有效地估算五峰-龙马溪页岩气藏的孔隙压力，开发了一种新的工作流程。该工作流程将标准的Eaton和Bower方法调整适用于复杂的四川盆地。该方法考虑了地质条件、岩性和盆地历史。此外，该方法还将岩石物理解释、岩石物理性质和常规测井数据（包括声波测井）纳入评估过程中。该方法的关键组成部分包括多矿物分析以确定矿物和流体体积，确定正常压力趋势线并将其延伸至过压段，使用基本的Eaton方法预测孔隙压力，识别过压区，利用岩性测井和岩石物理模型纠正压缩速度，确定Biot-Alpha系数和垂向有效应力，并使用Eaton-Yale方法估算新的孔隙压力，同时识别过压区。结果表明，有效应力、孔隙压力和压缩速度之间存在显著的关系，从而证实了预测的准确性。 采用结合岩石物理和地质力学特征的技术来总结、整合所获得的特征，并对储层进行分类。利用试验井的岩石物理和地质力学特征建立了与20口井集合相关性和整合性的基础。原位应力分析显示正常应力体制，水力压裂系统与最小水平应力垂直，页岩被识别为脆性，有利于裂缝生成且不太脆性。利用基于多分辨率图的聚类方法进行聚类过程，该方法结合了人工神经网络、k-最近邻和图技术，确定了研究区域内的五个电相。结果与试验井核心数据解释一致。最佳储层质量与下部龙马溪组相关联，上部龙马溪气层被定义为中等储层质量，结果居中，最差的储层与五峰组相关联。 总的来说，本研究通过结合多种工作流程综合研究了页岩气的岩石物理和地质力学特征，其中包括已建立的方法、岩石物理模型、人工神经网络方法，以及改进的传统岩石参数确定技术。相关结果不仅全面确定了地层行为，还可作为储层模拟模型和毛细管渗透率确定的基础，这对于页岩气藏来说是一项重大进步。
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