一种基于岩石测试的页岩储层评价方法与流程

1.本发明涉及页岩地质评价技术领域，具体涉及一种基于岩石测试的页岩储层评价方法。


背景技术：

2.非常规天然气蕴藏于以泥页岩、煤层为主的层系中，因其储集空间小、渗透率低，勘探开发难度较常规天然气大很多。本世纪初，随着水平井、多段压裂等技术的突破和广泛应用，非常规天然气经济可采成为可能。
3.相比于常规砂岩、石英储层测井评价，由于页岩储层有别于砂岩、石英的独特性质，页岩储层集生、储、盖于一体，评价方法和评价流程存在较大差异，相比于常规储层以孔隙度、渗透率、饱和度为重点，页岩储层评价的重点已不是这些参数，而是以评价储层含气性(吸附、游离)为主，再辅以孔隙度、工程参数等。由于评价方法、评价流程上的差异，页岩储层处理方法和手段也是有别于常规储层，急需针对页岩储层建立评价方法。
4.因此，页岩储层评价相比于常规储层要困难的多、复杂的多，为了能够合理、准确得到这些评价参数，以评价关键参数为重点，制定合理的评价流程至关重要。
5.目前，国内外非常规天然气目标区的排序方法存在以下主要问题。一是页岩储层低渗致密，用于传统常规储层的评价方法流程和模型不适用与页岩气；第二点是目前方法缺乏对页岩储层系统评价，多是从单个因素进行评价，未能形成系统的评价流程和方法。
6.上述两个问题严重影响着非常规天然气有利的评价筛选工作，影响了非常规天然气地质选区的准确性。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，以总有机碳含量、含气量、总孔隙度、岩石脆性、岩石组分和含气饱和度为关键参数建立储层评价指标体系，评价页岩储层品质，为页岩气压裂层段方案的优选提供技术保障。
8.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
9.本发明提供一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，包括：
10.采集研究层段的岩心，进行总有机碳含量、岩石矿物组分、孔隙度、岩石物理参数和含气量进行测试；
11.对样品矿物组分测试结果与常规测井曲线进行相关性分析，建立储层矿物组分含量计算模型；所述储层矿物组分含量为储层粘土含量和石英含量之和；
12.对样品总有机碳含量测试结果与能谱测井u元素含量关系进行分析，建立储层总有机碳含量计算模型；
13.对样品充气孔隙度和储层含水饱和度关系进行分析，拟合得到与充气孔隙度相关的储层含水饱和度计算模型；
14.基于样品含气量测试结果，采用朗格缪尔方程计算吸附气含量，利用游离气计算
方程计算游离气含量，并基于实测含气量对计算含气量进行校正，建立含气量计算模型；
15.将常规测井计算得到的岩石物理参数与利用岩石力学实验得到的岩石物理参数进行对比分析，建立动静态转换关系模型，对地应力场强弱进行分析；以及基于岩石物理参数计算岩石脆性指数；所述岩石物理参数包括泊松比和杨氏模量；
16.以储层总有机碳含量、储层含气量、储层总孔隙度、岩石脆性指数、储层含水饱和度和储层矿物组分含量即建立储层评价指标体系；
17.根据上述指标计算结果，得到研究层段页岩储层评价结果。
18.进一步的，所述建立储层矿物组分含量计算模型如下：
[0019]v总
＝v
sh
+v
quz
；
[0020]vsh
＝a+b
×
kth+c
×
logrt；
[0021]vquz
＝e+f*ac+g*cnl+h*log(rt)+k*pe；
[0022]
其中，v
总
为储层矿物组分含量，v
sh
表示储层粘土含量，v
quz
为常规测井计算的储层石英含量，ac为补偿声波，cnl为补偿中子，pe为光电指数，kth为无铀伽马线值，rt为深侧向电阻率，a、b、c、e、f、g、h、k均为拟合系数。
[0023]
进一步的，所述建立储层总有机碳含量计算模型如下：
[0024]
toc＝a0+a1
×
u，
[0025]
其中，toc为储层总有机碳含量，u为能谱测井u元素含量，a0为区域本底值，a1为拟合系数。
[0026]
进一步的，所述拟合得到与充气孔隙度相关的储层含水饱和度计算模型如下：
[0027][0028]
其中，sw为储层含水饱和度，为充气孔隙度，a、b为地区经验系数；
[0029]
进一步的，所述采用朗格缪尔方程计算吸附气含量如下：
[0030]vd
＝((p
×vl
)
×
toc
log
)/((p+p
l
)
×
toc
l
)，
[0031]
其中，vd为储层吸附气含量，p为储层压力，p
l
为朗格缪尔压力，v
l
为朗格缪尔体积，toc
log
为常规测井计算的总有机碳含量，toc
l
为朗格缪尔等温线实验样品的总有机碳含量；
[0032]
所述利用游离气计算方程计算游离气含量如下：
[0033]vf
＝(298
×
qf×
p
log
)/(0.1013
×
(t
log
+273)
×
z；
[0034]
qf＝por/100
×
(100-sw)/100/den；
[0035]
t
log
＝t0+d/100
×
td；
[0036]
p
log
＝d/100
×gs
；
[0037]
其中，vf为1个大气压和25℃的标准条件下的游离气含量，qf为储层温度压力下游离气含量，t
log
为储层温度，p
log
为储层压力，por为总孔隙度，sw为含水饱和度，z为气藏原始天然气压缩因子，den为地层的测井密度，t0为地表年平均温度，td为地温梯度，d为井深，gs为储层压力系数；
[0038]
所述建立含气量计算模型为：
[0039]vt
＝m
·vcal
+n，
[0040]vcal
＝vf+vd，
[0041]
其中，v
t
为校正后的含气量，v
cal
为计算含气量，m、n为拟合参数。
[0042]
进一步的，，所述建立动静态转换关系模型如下：
[0043]
pr＝μs，
[0044]es
＝a1
·
ym+b1，
[0045]
其中，pr为岩石动态泊松比，μs为岩石静态泊松比，es为岩石静态杨氏模量，ym为岩石动态杨氏模量，a1、b1为回归系数；
[0046]
通过分析静态模量与动态模量的差值大小，判断地应力场的相当强弱，二者差的绝对值大于1460psi，为强应力场，否则为弱应力场。
[0047]
进一步的，所述计算岩石脆性指数如下：
[0048]
brt(h)＝(ym
brit
+pr
brit
)/2，
[0049]
ym
brit
＝((ym-ym
min
)/(ym
max-ym
min
))
×
100，
[0050]
pr
brit
＝((pr-pr
max
)/(pr
min-pr
max
))
×
100，
[0051]
其中，brt(h)表示深度h下的岩石脆性指数，ym
brit
为杨氏模量占所在区域内杨氏模量最大和最小值范围的百分比，pr
brit
为泊松比占所在区域内泊松比最大和最小值范围的百分比，ym
min
、ym
max
表示杨氏模量的最小值和最大值，pr
min
、pr
max
表示泊松比的最小值和最大值。
[0052]
进一步的，所述ym
min
设置为0.00，ym
max
设置为100，pr
min
设置为0.0，pr
max
设置为0.5。
[0053]
进一步的，所述页岩储层评价结果包括：
[0054]
最好，满足：储层总有机碳含量≥4，储层含气量≥20，储层总孔隙度》5，岩石脆性指数》10，储层含水饱和度＜20，储层矿物组分含量《30；
[0055]
较好，满足：储层总有机碳含量在3～4范围内，储层含气量在15～20范围内，储层总孔隙度在3～5范围内，岩石脆性指数在8～10范围内，储层含水饱和度在20～40范围内，储层矿物组分含量在30～40范围内；
[0056]
中等，满足：储层总有机碳含量在2～3范围内，储层含气量在10～15范围内，储层总孔隙度在2～3范围内，岩石脆性指数在6～8范围内，储层含水饱和度在40～60范围内，储层矿物组分含量在40～50范围内；
[0057]
较差，满足：储层总有机碳含量在1～2范围内，储层含气量在8～10范围内，储层总孔隙度在1～2范围内，岩石脆性指数在4～6范围内，储层含水饱和度在60～80范围内，储层矿物组分含量在50～60范围内；
[0058]
差，满足：储层总有机碳含量＜1，储层含气量＜8，储层总孔隙度《1，岩石脆性指数＜4，储层含水饱和度≥80，储层矿物组分含量≥60。
[0059]
本发明的有益效果为：
[0060]
(1)本发明提供了一种便捷的页岩储层核心要素评价的方法，解决了在勘探初期页岩储层关键地质要素的阈值问题；
[0061]
(2)本发明方法利用岩石测试关键地质要素资料，建立关键参数的测井与岩石测试关系模型，对页岩有利储层进行评价分类，为页岩储层压裂设计优选有利目的层提供了条件。
附图说明
[0062]
图1为本发明实施例提供的基于岩石测试的页岩储层评价方法流程图；
[0063]
图2为本发明实施例提供的岩心粘土含量与无铀伽玛及电阻率对数关系图；图2(a)为岩心粘土含量与电阻率对数关系图，图2(b)为岩心粘土含量与无铀伽玛关系图；
[0064]
图3为本发明实施例提供的ecs处理的粘土含量和石英含量图；
[0065]
图4为本发明实施例提供的铀含量与toc含量关系图；
[0066]
图5为本发明实施例提供的采用u元素法计算的toc与岩心分析测定值对比图；
[0067]
图6为本发明实施例提供的岩心充气孔隙度与含水饱和度关系图；
[0068]
图7为本发明实施例计算的长宁～威远区块含水饱和度计算结果图；
[0069]
图8为本发明实施例提供的经动静态参数校正后的脆性对比图；
[0070]
图9为本发明实施例提供的优质储层评价结果。
具体实施方式
[0071]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0072]
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提还可以进行若干简单的修改和润饰，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0073]
本发明的一个实施例提供一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，参见图1，具体过程如下：
[0074]
步骤s1，采集研究层段的岩心，开展总有机碳(toc)、岩石矿物组分、孔隙度、岩石物理参数和含气量分析测试，确定页岩储层核心要素的地质特征。
[0075]
步骤s2，依据岩心测试与测井曲线，建立页岩储层复杂矿物组分模型，进行粘土和石英矿物组成评价。
[0076]
步骤s3，依据岩心分析总有机碳与测井相应关系，建立总有机碳评价模型，进行有机质富集评价。
[0077]
步骤s4，依据岩心测试结果，通过相关性分析确定含水饱和度与充气孔隙度关系模型，进行页岩含水饱和度评价。
[0078]
步骤s5，依据含气量实测数据，利用朗格缪尔方程计算吸附气含量，利用游离气计算方程计算游离气含量，通过实测含气量与计算含气量校正关系模型，进行页岩气富集评价。
[0079]
步骤s6，依据岩石物理实验测试数据，建立岩石力学动静态参数转换模型，对地应力场进行分析；以及对岩石脆性进行评价。
[0080]
步骤s7，依据总有机碳含量(toc)、含气量、总孔隙度、矿物含量、含水饱和度、脆性指数建立储层评价指标体系，通过综合评分大小确定页岩储层评价结果。
[0081]
需要说明的是，步骤s1中，总有机碳(toc)测试依据gbt 19145-2003沉积岩中总有机碳的测定；岩石矿物组分测试依据sy/t 5163-2010沉积岩中粘土矿物和常见非粘土矿物x射线衍射分析方法；孔隙度和渗透率测定依据gb t 34533-2017页岩氦气法孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测定；岩石物理参数测定依据gb 23561.8-2009-t煤和岩石物理力学性质测定方法第8部分：煤和岩石变形参数测定方法；页岩含气量测试依据sy/t 6940-2013，本标准规定了页岩岩心的含气量测定方法。
[0082]
需要说明的是，步骤s2中，建立页岩储层复杂矿物组分模型，进行页岩储层粘土含
量和石英含量评价。
[0083]
作为一种优选的实施方式，对于页岩储层粘土含量的计算一般采用无铀伽玛曲线，因为海相页岩含有大量的放射性铀元素，不能真实的反映地层粘土含量。参见图2(a)和图2(b)通过岩心分析结果与测井曲线相关性分析后发现，粘土含量与无铀伽玛及电阻率对数值相关性较好，为此本实施例建立粘土含量计算模型如下：
[0084]vsh
＝a+b
×
kth+c
×
logrt，
[0085]
其中，a、b、c均为拟合系数，v
sh
表示粘土含量，kth为无铀伽马线值，api；rt为深侧向电阻率，ohmm；
[0086]
基于此，拟合得到龙马溪组粘土含量计算模型如下：
[0087]vsh
＝0.049+0.00295
×
kth-0.074
×
logrt。
[0088]
利用优选出来的常规测井曲线进行多元拟合得到石英含量计算模型，如下：
[0089]vquz
＝e+f*ac+g*cnl+h*log(rt)+k*pe，
[0090]
式中，e、f、g、h、k均为拟合系数，v
calc
为常规测井计算石英含量，％；ac为补偿声波，us/ft；cnl为补偿中子，％；rt为深侧向电阻率，ohmm；pe为光电指数，b/e。
[0091]
基于此，拟合得到龙马溪组石英含量计算模型如下：
[0092]vquz
＝9.372-0.619*ac-0.246*cnl+11.839*log(rt)+11.886*pe。
[0093]
需要说明的是，上述拟合计算模型一个地区只需要拟合一次。
[0094]
本发明提供的实施例中，利用以上建立的常规测井粘土计算模型处理结果如图3所示。从图3中可以看出，岩心粘土含量与常规测井曲线与ecs测井计算的粘土含量、石英含量分布图对比，常规测井计算与岩心分析结果相当吻合，完全可以替代ecs测井计算。
[0095]
沉积岩的放射性元素平均含量以及含油盆地中铀与生油物质存在极强的相关性。能谱测井能够测得地层铀元素浓度，它和有机质之间有很好的经验关系，可以用自然伽马能谱测井来确定有机质丰度。
[0096]
作为一种优选的实施方式，步骤s3中，利用能谱测井u元素含量与岩心分析的总有机碳含量的关系进行分析，建立总有机碳含量计算模型。
[0097]
本实施例中，通过分析发现在龙马溪组良好的线性关系，如图4所示，并且这种关系在威远和长宁区块是一致的，说明该方法在本区具有一定的通用性。
[0098]
由上面的关系图可拟合得到如下的经验关系式：
[0099]
toc＝a0+a1
×
u，
[0100]
式中，toc为总有机碳含量，u为能谱测井u元素含量，a0为区域本底值，为常数；a1为拟合系数，龙马溪组a0＝-0.1315，a1＝0.2804。
[0101]
从图5可以看出，利用u元素计算的toc与岩心分析测定值相关性非常好，其中差异较大处因井眼扩径，泥浆比重大，降低了能谱测井探测到的u元素含量，从而导致计算出的结果偏低。
[0102]
页岩储层中大多孔隙是不连通的，只有充气孔隙才能储层天然气，并且页岩含水以束缚水为主，因此总孔隙度与含水饱和度之间没有明显的关联，但岩心实验分析结果表明，充气孔隙度与含水饱和度还是存在一定的双曲线关系，如图6所示，这与常规含油储层的孔隙度～含水饱和度之间的关系相似。
[0103]
作为一种优选的实施方式，步骤s4中含水饱和度采用经验模型。
[0104]
本实施例中，收集到威201井、宁201井充气孔隙度与含水饱和度少量数据点的分析资料，拟合得到含水饱和度计算经验模型如下：
[0105][0106]
其中，sw为含水饱和度％；为充气孔隙度％；a、b为地区经验系数。
[0107]
龙马溪组地区经验系数分别为58.66和-0.65；筇竹寺组地区经验系数分别为26.6和-0.765。
[0108]
在计算得到充气孔隙度的情况下可以采用该关系式近似计算含水饱和度，如图7所示。
[0109]
作为一种优选的实施方式，步骤s5中，计算吸附气量方式如下：
[0110]
朗格缪尔方程用来描述某一恒定温度下压力与吸附量的关系，其中朗格缪尔体积描述无限大压力下的吸附体积，朗格缪尔压力描述气含量等于二分之一朗格缪尔体积时的压力。在一定的温度条件下，对于任一压力条件下吸附气体体积公式如下：
[0111]va
＝(p
×vl
)/(p+p
l
)，
[0112]
式中：va为吸附气含量，单位一般为m3/t；p为储层压力；p
l
为朗格缪尔压力，单位为mpa；v
l
为朗格缪尔体积。
[0113]
特别地，确定等温吸附参数可以采用经验法，即对于给定地层的等温吸附参数，依据给定的岩心等温吸附曲线确定的吸附参数，分步进行有机碳含量和温度的校正；还可以采用地区经验统计方法，通过大量的等温吸附曲线以及相应岩石特征参数，采用统计回归手段，考虑温度、有机碳含量、孔隙度等多参数直接确定地层等温吸附参数。
[0114]
朗格缪尔等温线反映特定样品的含气量与总有机碳含量的关系。因此在通过测井曲线计算出的总有机碳含量的条件下，可以对整个储层段进行吸附气含量的计算，总有机碳含量对吸附气含量的公式如下：
[0115]vd
＝((p
×vl
)
×
toc
log
)/((p+p
l
)
×
toc
l
)，
[0116]
式中，toc
log
为测井计算的总有机碳含量，toc
l
为朗格缪尔等温线实验样品的总有机碳含量，单位均为％。
[0117]
作为一种优选的实施方式，步骤s5中，游离气含量主要与有效孔隙度和含水饱和度有关，同时与储层压力、温度以及天然气压缩因子等有关。计算游离气含量方式如下：
[0118]
qf＝por/100
×
(100-sw)/100/den，
[0119]
式中：qf为储层温度压力下游离气含量，m3/t；por为总孔隙度，％；sw为含水饱和度，％；den为地层的测井密度，g/cm3。
[0120]
进一步地，计算储层压力和储层温度。区域上地层的压力系数和地温度梯度已知后，近似地计算出解释井段的储层压力和井温，另外，从测井资料也可以知道储层温度。
[0121]
t
log
＝t0+d/100
×
td；
[0122]
p
log
＝d/100
×gs
；
[0123]
式中，t
log
为储层温度，℃；t0为地表年平均温度，℃；td为地温梯度，℃/100m；d为井深，m；p
log
为储层压力，mpa；gs为储层压力系数，mpa/100m。
[0124]
进一步地，换算到标准条件下游离气含量：
[0125]
换算到1个大气压和25℃的标准条件下游离气含量，由气体物质平衡方程得知以下的换算公式：
[0126]vf
＝(298
×
qf×
p
log
)/(0.1013
×
(t
log
+273)
×
z；
[0127]
式中，vf为1个大气压和25℃的标准条件下的游离气含量m3/t，p
log
及t
log
为储层压力及温度；一个标准大气压为0.1013mpa；z为气藏原始天然气压缩因子，根据研究区域天然气分析资料得到拟临界温度(t
cr
)和拟临界压力(p
cr
)，求取拟对比温度tr和拟对比压力pr，查天然气压缩因子图版，得到气藏原始天然气压缩因子，研究区块龙马溪组为0.87。
[0128]
由此，计算含气量v
cal
计算公式如下：
[0129]vcal
＝vf+vd，
[0130]
利用最小二乘法对实测含气量vt与计算含气量v
cal
进行线性拟合，得到校正模型如下：
[0131]vt
＝m
·vcal
+n，
[0132]
式中，v
t
为校正后的含气量，m、n为拟合参数。
[0133]
需要说明的是，用测井资料计算的岩石力学参数是动态参数，它与对岩样进行岩石力学实验测得的静态参数存在差异，一般动态参数比静态参数大，因此需要进行动、静力学参数转换。
[0134]
本发明提供的实施例中，利用岩石力学实验得到的纵横波速度、密度、岩心静态弹性模量、泊松比与测井得到的岩石力学参数进行分析对比，实验得到的静态纵横波速比、泊松比与测井计算的纵横波速比、泊松比一致性较好，实验得到杨氏模量与测井计算杨氏模量的一致性较差。进一步综合分析，实验得到静态泊松比与测井计算岩石泊松比对应性较好，分析可得测井计算动、静态泊松比几乎为1∶1关系，即：
[0135]
pr＝μs，
[0136]
式中：pr为岩石动态泊松比；μs为岩石静态泊松比。
[0137]
根据岩石力学实验得到岩石静态杨氏模量与测井计算的杨氏模量对应性较差，因此需要做岩石动静态杨氏模量转换关系研究。岩石动静态杨氏模量关系，实验得到岩石动静态杨氏模量相关性较好，相关系数r＝0.842，因此，利用实验得到岩石动静态杨氏模量回归关系，得到页岩杨氏模量的动静态转换关系模型：
[0138]es
＝a1
·
ym+b1，
[0139]
式中：es为岩石静态杨氏模量(psi)；ym为岩石动态杨氏模量(psi)；a1、b1为回归系数。通过分析静态模量与动态模量的差值大小，可以定性判断地应力场的相当强弱，二者差的绝对值大于1460psi，为强应力场，小于该值为弱应力场。
[0140]
岩石脆性理论是泊松比和杨氏模量的综合体现。这两个分量(泊松比和杨氏模量)结合起来能够反映岩石在应力(泊松比)下破坏和一旦岩石破裂时维持一个裂缝张开(杨氏模量)的能力。
[0141]
进一步地，脆性指数泊杨法计算模型如下：
[0142]
(1)找出动态泊松比和动态杨氏模量占各自区域的最大和最小值范围的百分比：
[0143]
ym
brit
＝((ym-ym
min
)/(ym
max-ym
min
))
×
100，
[0144]
pr
brit
＝((pr-pr
max
)/(pr
min-pr
max
))
×
100，
[0145]
其中，pr为动态泊松比；ym为动态杨氏模量，由阵列声波或偶极声波测井计算得到，ym
brit
为杨氏模量占所在区域内杨氏模量最大和最小值范围的百分比，pr
brit
为泊松比占所在区域内泊松比最大和最小值范围的百分比，
[0146]
ym
min
―设置0.00为ym最小值(最具弹性的)；
[0147]
ym
max
―设置10.0为ym最大值(最具脆性的)；
[0148]
pr
min
―设置0.0为pr最小值(最具脆性的)；
[0149]
pr
max
―设置0.5为pr最大值(最具弹性的)。
[0150]
(2)计算平均值：
[0151]
brt(h)＝(ym
brit
+pr
brit
)/2；
[0152]
式中，brt(h)指的是深度h下的脆性平均值。
[0153]
本发明提供的实施例中，利用建立的动静态杨氏模量转换模型，对测井计算杨氏模量进行校正，最终校正岩石脆性指数接近岩心实际脆性指数，如图8所示，从成果图中可以看出，杨氏模量、脆性指数与实际静态杨氏模量、脆性指数一致性较好，说明利用页岩岩石力学实验建立的动静态转换模型在该区块具有较好的适用性。
[0154]
最后，依据优质储层评价指标体系，如表1中，最好10分，较好8分，中等6分，较差4分，差2分，根据储层的各种因素大小进行赋值，综合得分大于30分为优质储层，确定页岩有利层段，为压裂设计提供储层评价结果，如图9。
[0155]
表1主要关键参数指标体系表
[0156][0157]
需要说明的是，总孔隙度通过步骤1测试直接获得。
[0158]
以上结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型，这些不脱离本发明的精神和范围的修改和变型也属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内。

技术特征：
1.一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，其特征在于，包括：采集研究层段的岩心，进行总有机碳含量、岩石矿物组分、孔隙度、岩石物理参数和含气量进行测试；对样品矿物组分测试结果与常规测井曲线进行相关性分析，建立储层矿物组分含量计算模型；所述储层矿物组分含量为储层粘土含量和石英含量之和；对样品总有机碳含量测试结果与能谱测井u元素含量关系进行分析，建立储层总有机碳含量计算模型；对样品充气孔隙度和储层含水饱和度关系进行分析，拟合得到与充气孔隙度相关的储层含水饱和度计算模型；基于样品含气量测试结果，采用朗格缪尔方程计算吸附气含量，利用游离气计算方程计算游离气含量，并基于实测含气量对计算含气量进行校正，建立含气量计算模型；将常规测井计算得到的岩石物理参数与利用岩石力学实验得到的岩石物理参数进行对比分析，建立动静态转换关系模型，对地应力场强弱进行分析；以及基于岩石物理参数计算岩石脆性指数；所述岩石物理参数包括泊松比和杨氏模量；以储层总有机碳含量、储层含气量、储层总孔隙度、岩石脆性指数、储层含水饱和度和储层矿物组分含量即建立储层评价指标体系；根据上述指标计算结果，得到研究层段页岩储层评价结果。2.根据权利要求1所述的一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，其特征在于，所述建立储层矿物组分含量计算模型如下：v
总
＝v
sh
+v
quz
；v
sh
＝a+b
×
kth+c
×
logrt；v
quz
＝e+f*ac+目*cnl+h*log(rt)+k*pe；其中，v
总
为储层矿物组分含量，v
sh
表示储层粘土含量，v
quz
为常规测井计算的储层石英含量，ac为补偿声波，cnl为补偿中子，pe为光电指数，kth为无铀伽马线值，rt为深侧向电阻率，a、b、c、e、f、g、h、k均为拟合系数。3.根据权利要求1所述的一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，其特征在于，所述建立储层总有机碳含量计算模型如下：toc＝a0+a1
×
u，其中，toc为储层总有机碳含量，u为能谱测井u元素含量，ao为区域本底值，a1为拟合系数。4.根据权利要求1所述的一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，其特征在于，所述拟合得到与充气孔隙度相关的储层含水饱和度计算模型如下：其中，s
w
为储层含水饱和度，为充气孔隙度，a、b为地区经验系数。5.根据权利要求4所述的一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，其特征在于，所述采用朗格缪尔方程计算吸附气含量如下：v
d
＝((p
×vl
)
×
toc
log
)/((p+p
l
)
×
toc
l
)，其中，v
d
为储层吸附气含量，p为储层压力，p
l
为朗格缪尔压力，v
l
为朗格缪尔体积，toc
log
为常规测井计算的总有机碳含量，toc
l
为朗格缪尔等温线实验样品的总有机碳含量；
所述利用游离气计算方程计算游离气含量如下：v
f
＝(298
×
q
f
×
p
log
)/(0.1013
×
(t
log
+273)
×
z；q
f
＝por/100
×
(100-s
w
)/100/den；t
log
＝t0+d/100
×
t
d
；p
log
＝d/100
×
g
s
；其中，v
f
为1个大气压和25℃的标准条件下的游离气含量，q
f
为储层温度压力下游离气含量，t
log
为储层温度，p
log
为储层压力，por为总孔隙度，s
w
为含水饱和度，z为气藏原始天然气压缩因子，den为地层的测井密度，t0为地表年平均温度，t
d
为地温梯度，d为井深，g
s
为储层压力系数；所述建立含气量计算模型为：v
t
＝m
·vcal
+n，v
cal
＝v
f
+v
d
，其中，v
t
为校正后的含气量，v
cal
为计算含气量，m、n为拟合参数。6.根据权利要求1所述的一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，其特征在于，所述建立动静态转换关系模型如下：pr＝μ
s
，e
s
＝a1
·
ym+b1，其中，pr为岩石动态泊松比，μ
s
为岩石静态泊松比，e
s
为岩石静态杨氏模量，ym为岩石动态杨氏模量，a1、b1为回归系数；通过分析静态模量与动态模量的差值大小，判断地应力场的相当强弱，二者差的绝对值大于1460psi，为强应力场，否则为弱应力场。7.根据权利要求1所述的一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，其特征在于，所述计算岩石脆性指数如下：brt(h)＝(ym
brit
+pr
brit
)/2，ym
brit
＝((ym-ym
min
)/(ym
max-ym
min
))
×
100，pr
brit
＝((pr-pr
max
)/(pr
min-pr
max
))
×
100，其中，brt(h)表示深度h下的岩石脆性指数，ym
brit
为杨氏模量占所在区域内杨氏模量最大和最小值范围的百分比，pr
brit
为泊松比占所在区域内泊松比最大和最小值范围的百分比，ym
min
、ym
max
表示杨氏模量的最小值和最大值，pr
min
、pr
max
表示泊松比的最小值和最大值。8.根据权利要求7所述的一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，其特征在于，所述ym
min
设置为0.00，ym
max
设置为100，pr
min
设置为0.0，pr
max
设置为0.5。9.根据权利要求1所述的一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，其特征在于，所述页岩储层评价结果包括：最好，满足：储层总有机碳含量≥4，储层含气量≥20，储层总孔隙度>5，岩石脆性指数>10，储层含水饱和度＜20，储层矿物组分含量<30；较好，满足：储层总有机碳含量在3～4范围内，储层含气量在15～20范围内，储层总孔隙度在3～5范围内，岩石脆性指数在8～10范围内，储层含水饱和度在20～40范围内，储层矿物组分含量在30～40范围内；中等，满足：储层总有机碳含量在2～3范围内，储层含气量在10～15范围内，储层总孔
隙度在2～3范围内，岩石脆性指数在6～8范围内，储层含水饱和度在40～60范围内，储层矿物组分含量在40～50范围内；较差，满足：储层总有机碳含量在1～2范围内，储层含气量在8～10范围内，储层总孔隙度在1～2范围内，岩石脆性指数在4～6范围内，储层含水饱和度在60～80范围内，储层矿物组分含量在50～60范围内；差，满足：储层总有机碳含量＜1，储层含气量＜8，储层总孔隙度<1，岩石脆性指数＜4，储层含水饱和度≥80，储层矿物组分含量≥60。

技术总结
本发明提供一种基于岩石测试的页岩储层评价方法，以总有机碳含量、含气量、总孔隙度、岩石脆性、岩石组分和含气饱和度为关键参数建立储层评价指标体系，评价页岩储层品质，对页岩有利储层进行评价分类，为页岩储层压裂设计优选有利目的层提供了条件。优选有利目的层提供了条件。优选有利目的层提供了条件。


技术研发人员：张介辉 何勇 蒋立伟 邹辰 梅珏 张涵冰 刘洪林 李晓波
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2023/10/8