有机页岩电学特性多尺度分析与测井解释新方法研究

Geophysical well log interpretation and evaluation of shale oil and gas reservoir is facing such severe challenges for its special characteristics, and resistivity response mechanism and properties are relative to hydrocarbon potential and saturation evaluation. Conducting multi-scale resistivity response and properties analysis is an effective way to achieve petrophysical interpretations and fine characterization of shale gas reservoirs. The main contents include: pore-scale numerical simulation and microscopic resistivity response mechanism, core geological experiments and petrophysical analysis of shale cores, resitivity anisotropy evaluation, and petrophysocal interpretation methods by multi-scale information fusion. Based on high definition digital core of organic shale, pore-scale numerical simulations of electricity property is carried out, and the affection of some microscopic factors on rock conductivity is investigated in detail, which include mineral composition, particle size of the matrix, clay type, kerogen type, fluid type and gas occurrence type. Core-scale geological experiments and petrophysical analysis can reveal the physical responses of organic shale. The resistivity anisotropy of organic shale is studied in detail by multiple scales of numerical simulations, and the resistivity of shale reservoirs is corrected from wireline resistivity logs, which will provide accurate resistivity for hydrocarbon potential and saturation evaluation. The quantitative saturation evaluation model of organic shale is established by the multi-scale analysis method (Cassification-Celection- Evaluating-Propagating-Upscaling, CSEPU), and the improved hydrocarbon potential and satuation evaluation model for gas-bearing shale is set up. Finally, the fine log inpterpretation and evaluation method for shale oil and gas reservoirs is finally established from multi-scale information fusion.

页岩油气藏特殊性使得测井解释面临严峻挑战，电阻率响应机理与特性分析与页岩生烃能力、饱和度评价密切相关。开展孔隙尺度、岩心尺度、地层尺度等多尺度电学特性研究是实现页岩油气藏测井解释和精细表征的重要途径。主要内容包括：孔隙尺度电阻率微观数值模拟与响应机理分析、岩心地质化验与岩石物理实验分析、电阻率各向异性评价以及多尺度融合的测井解释方法研究。基于高分辨率数字岩心开展孔隙尺度页岩电学特性的数值模拟，研究矿物组成、基质粒径、粘土类型、干酪根、流体性质及其赋存方式等微观因素对岩石导电性的影响规律。岩心化验分析和岩石物理实验可以揭示孔隙尺度与岩心尺度的导电机理与电阻率响应特性。通过不同尺度电阻率数值模拟可以研究页岩电阻率各向异性特征，并实现电阻率测井各向异性校正。研究分类-选择-扩展-推广-粗化(CSEPU)的多尺度分析方法，建立有机页岩生烃能力与饱和度定量评价模型，最终实现页岩油气藏的测井精细评价。

页岩油气藏特殊性使得测井解释和评价面临严峻挑战，电阻率响应机理与特性分析与页岩生烃能力、饱和度评价密切相关。开展孔隙尺度、岩心尺度、地层尺度等多尺度电学特性研究是实现页岩油气藏测井解释和精细表征的重要途径。主要研究内容包括：1）页岩数字岩石构建与孔隙结构分析；2）页岩电学特性孔隙尺度数值模拟、影响因素分析及饱和度模型构建；3）裂缝性岩石电学特性数值模拟与饱和度模型构建；4) 页岩核磁共振与渗透率数值模拟、响应特征与可动性表征；5) 页岩生烃能力的动态委员会智能预测。. 研究工作按照计划进行，针对济阳坳陷沙河街页岩、准噶尔吉木萨尔卢草沟页岩、四川盆地龙马溪-五峰组页岩、库车凹陷致密砂岩等油气藏，完成了岩心的多分辨率扫描、相关岩石物理实验、地质化验分析等实验数据，研发了多尺度高分辨率数字岩心构建方法；发展了裂缝性数字岩心、不同饱和度数字岩心的构建方法，提出了裂缝性地层饱和度模型的思路、流程，构建了新的饱和度模型；利用数字岩心技术开展了页岩油孔隙结构研究，研究了核磁共振、渗透性的数值模拟和微观响应机理，提出了核磁共振弛豫校正的孔隙半径评价方法，基于多尺度思想实现了孔隙结构从孔隙尺度到测井尺度的表征，探索了渗透率计算模型，提出了页岩油可动性的核磁共振测井解释方法。此外，还发展了动态委员会机器算法，实现了有机页岩TOC含量的智能预测。通过开展孔隙尺度、岩心尺度和地层尺度的电学与核磁共振特性的“立体”分析和“融合”研究，建立了全新的饱和度解释方法和生烃能力定量评价模型，为页岩气藏的地质甜点确定提供准确的岩石物理参数。. 该项研究圆满完成了设计内容，凝练成果共出版和发表论文16篇，其中国际SCI论文14篇，EI论文1篇，核心期刊论文1篇；参加国内外会议共31人次(论文31余篇)，其中国际会议12次(论文12篇)；提交专利15项，授权专利4项，软件著作权登记2项。此外，依托该项目共培养硕士研究生9名，博士研究生8名。