页岩气电磁勘探应用基础与岩石物理综合研究

The applied basic research of electromagnetic exploration which is suitable for shale gas accumulation characteristics in China in complex terrain and geological conditions is carried out. By conducting three-dimensional CSEM forward modeling research, the best suitable electromagnetic field components and definition of apparent resistivity for organic-rich shale are deduced. Meanwhile, in view of the shale gas reservoir exploration and evaluation, rock physics research for shale samples is conducted. Shale rock physical parameter for drilling cores at different depth and types with different organic content from the demonstration area will be test at laboratory. After acquisition the important basic data of permeability, acoustic velocity, complex resistivity and the TOC content of different target samples, relationship between different parameters will be established, which is significant for geophysical modeling as well as joint inversion and imaging by using multi parameters and multi information for shale gas exploration. Finally, electromagnetic field tests will be carried out at demonstration area to obtain the apparent resistivity and chargeability of target layer. By combining information of seismic, well logging, geology and other geophysical data, a joint inversion technology of multi information is conducted. Through this research, not only the accuracy of electromagnetic inversion and interpretation and application effect of electromagnetic method in shale gas exploration will be improved, but also the spatial distribution and TOC content of shale reservoir can be quantitatively evaluated, which provides the powerful technical means for electromagnetic prospecting and determine the "dessert" area of shale gas reservoir.

开展复杂地形和地质条件下适合我国页岩气成藏特点的电磁法勘探应用基础研究。通过开展可控源电磁法页岩气三维正演模拟研究，探讨寻找富含有机质页岩有利的电磁场分量及视电阻率定义。同时，针对页岩气藏的勘探与评价研究，开展页岩样品岩石物理基础研究。在示范区采集不同深度、不同类型富含有机质页岩样品，开展页岩岩石物理多参数测试。通过获取不同目标地层页岩样品的渗透率、速度与宽频电磁参数与TOC含量，建立不同参数关系模型，为地球物理建模和多参数联合反演成像以及有利目标选区提供重要的基础数据。在示范区开展页岩气电磁法现场试验，获取页岩目标层的视电阻率与极化率参数，结合目标区地震、测井、地质等资料，开展多信息融合的联合反演技术。通过研究，可提高电磁法反演与资料解释的精度和在页岩气勘探领域的应用效果，定量评价页岩储层中的TOC含量和空间分布情况，为页岩气藏的高效电磁法勘探和确定页岩气“甜点区”提供强有力的技术手段。

针对国内不同地区、不同地质年代采集的页岩以及其他类型致密岩性（如致密砂岩、致密灰岩、白云岩等）储层岩石的样本，在实验室使用国际先进的设备开展了页岩样品岩石物理基础研究，完成了岩样在常温常压和高温高压环境的多面多点多频的复电阻率、渗透率和声波速度测试，获取了数百块页岩及其他致密岩石样品的地球物理与物性参数，实现了宽频带电磁参数的高精度测试，根据密度与速度等参数计算了岩样的体积模量、剪切模量、泊松比等弹性参数，并研究了岩石电阻率的非均质性和各向异性。建立了不同参数之间的关系模型，测试的岩心数据库与激发极化参数反演算法的实现为开展电性测试结果分析，探寻富有机质页岩电阻率、极化率与其矿物组份、TOC及成熟度（Ro）及页岩物性参数的本构关系等打下了坚实的基础，为制定页岩气勘探开发方案提供了重要的第一手基础资料。通过建立的不同参数的关系模型，搭建了电性参数与储层参数之间的转换关系桥梁，为地球物理多参数建模和多参数联合反演成像以及有利目标选区提供了大批的重要的基础数据。开展了高压条件下含导电矿物的人工砂岩的频谱特性研究，对于认识高压条件下人工砂岩标样的电性特征以及对实际砂岩岩样的标定具有重要的意义。开展了可控源电磁法电阻率与激电参数提取方法研究以及含激电效应的三维可控源电磁法正演研究。开展了基于有源Maxwell方程的同时考虑激发极化效应和各向异性问题的可控源电磁法勘探理论基础研究，通过电偶极子源激发下的针对富含有机质页岩的视电阻率定义及敏感度的研究，提高了页岩气电磁法勘探的精度。在重庆涪陵页岩气示范区开展了页岩气电磁法现场试验，通过获取的页岩目标层的视电阻率与极化率等参数，结合目标区地震、测井、地质等其他资料，开展了页岩气现场压裂实验研究。通过连续时域电磁法动态监测试验和残差法数据处理方法，表明了电磁法在页岩气压裂实验中可以发挥重要的作用。通过整体项目的研究，提高了可控源电磁法在资料解释中的精度和在页岩气勘探领域的应用效果，为页岩气藏的高效电磁法勘探和确定页岩气“甜点区”提供了强有力的技术手段。