頁岩油井底到井口溫度是多少
㈠ 中深層地熱井底溫度和井口溫度一樣嗎
不一樣。中深層地熱能溫度一般在50℃以上，中深層地熱井底溫度和井口溫度不一樣，成井後由於井管熱阻、水泥環熱阻、岩層熱阻引起一定的溫度損失。
㈡ 深層熱水鑽井動水位升高現象及其分析
圖4-4為天津市部分地下熱水鑽井1997、1998年的開采動態曲線。除了個別沒有開采熱水的鑽井（如XQ-05井）外，大部分鑽井的井口水溫和水位均隨開采量的增加而上升，隨開采量的減少而下降。即在每年10月下旬開始開采熱水以後，大多數鑽井井內水位和井口水溫迅速升高，明顯地高於開采前的井內靜水位和井口水溫，並且隨開采量的增減而升降，到次年4月初開采量迅速減少及至停止開采後，井內水位和井口水溫也迅速下降，大體上恢復到開采前的水平。例如HX-31井在1997年開采前井口水溫15.5℃，相應的靜水位標高－45.3m，開采後井口水溫達84℃，相應的動水位標高－10.01m，即開采前後井口溫差68.5℃，動水位高出靜水位35.29m。NK-10井所觀測到的開采前後井口最大溫差61.2℃，此時動水位比靜水位高49.82m,HX-09井的這些數據為42.6℃和20.54m,HX-25井為63.9℃和22.27m。這種井內動水位高於靜水位的現象在深層地下熱水鑽井開采過程中經常可以看到（陳國富等，1997;Murray,1996），而在淺層常溫下含水層鑽井抽水時則不會出現。
在地下水動力學中，井內水位高度可以用來表示井底壓力的大小。當鑽井揭露承壓含水層後，井內水位上升到一定高度。設井內從自由液面到井底的深度為h，如果以大氣壓作為基準算起，則以重力形式表示的井底壓力為
深層地下熱水運移的三維數值模擬
式中：P——井底壓力，MPa或大氣壓；
ρ——水的密度，kg/m3;
g——重力加速度，其值為9.81m/s2；
h——液面到井底的距離，m。
式（4-1）可用來計算井水密度為常數時的井底壓力，適用於水溫較低且變化小的地表水和淺層地下水。
對於深層地下熱水，井內水柱的溫度較高或者自上而下變化較大，由於水的密度隨溫度的變化而發生改變，就不宜用式（4-1）來進行計算。在物理學中已知水的密度隨其溫度的升高而減小，例如當水溫為20℃時水的密度為998.23kg/m3，當水溫為60℃和90℃時，水的密度分別為983.19和965.34kg/m3。故應考慮到這種變化，改用井內液柱的平均密度。其次，水還具有壓縮性，只是其壓縮性很小，例如20℃的水的體積壓縮系數為4.74×10-6N/cm2，如水溫保持不變，壓力增加10MPa，水的體積僅縮小約0.5%，而且隨著水溫升高水的體積壓縮系數還有所減小（薛禹群，1986）。因此，可以忽略水的壓縮性的影響，用下式來近似計算深層熱水鑽井的井底壓力：
深層地下熱水運移的三維數值模擬
圖4-4（1）部分基岩熱水鑽井開采動態曲線
橫坐標為時間（1997年1月～1998年12月）；縱坐標上半部為井口水溫（℃），下半部為井口水位標高（m）
圖4-4（2）部分基岩熱水鑽井開采動態曲線
橫坐標為時間（1997年1月～1998年12月）；縱坐標上半部為井口水溫（℃），下半部為井口水位標高（m）
式中：ρk——井口水溫對應的水的密度，kg/m3；
ρB——井底水溫對應的水的密度，kg/m3。
深層熱水鑽井在開采以前井水處於靜水狀態，這時的井底壓力為靜水壓力，稱為井底靜壓，其井底水溫與熱儲層的溫度相同，而井口水溫則接近當地基準溫度，即在靜水條件下井口水溫與井底水溫相差較大。當鑽井以一定流量開采熱水時，熱水的溫度從井底到井口下降很小，即在動水條件下井口水溫與井底水溫相差很小，這時的井底壓力稱為井底流壓。顯然井底流壓總是小於井底靜壓。假設甲井的井底流壓與乙井的井底靜壓的數值相同，則甲井的動水位要高於乙井的靜水位。對於同一鑽井，當靜水條件下井口和井底的溫差很大時，即使在開采條件下井底流壓小於井底靜壓，井內動水位也有可能高於其靜水位。現設靜水和動水條件下井內水柱高度h相同，但由於靜水條件下井口與井底溫差大於動水條件下的井口與井底溫差，致使靜水條件下井內水柱的平均密度大於動水條件下井內水柱的平均密度，因而這兩種條件下的井底壓力並不相同，把這一壓力差值換算成動水條件下的水柱高度，就是動水位高出靜水位的數值，可以稱為動水位升高值。顯然，靜水條件下的井內水柱高度（或熱儲層埋深）及井底與井口溫差越大，則鑽井開采熱水引起的動水位升高值越大。
現設靜水條件下的井口水溫等於當地基準溫度，而井底水溫等於按正常地溫梯度3℃/100m計算得到的數值，開采過程中熱水從井底到井口的溫差為2～3℃，並認為動水條件和靜水條件下的井底水溫相同，則可計算出在靜水條件下任意水柱高度和井底水溫時可能出現的動水位升高值，稱為動水位最大升高值。以天津市為例，當地基準溫度為13.5℃，在動水條件下，當1000=h＜2000m時，井底與井口溫差為2℃，當2000=h＜3000m時，井底與井口溫差為3℃，可計算出不同靜水水柱高度h和井底水溫時可能出現的動水位最大升高直，表4-2列出了部分計算結果。例如，當h=1800m時井底水溫67.5℃，井口水溫為13.5℃，在動水條件下井口水溫可達65.5℃，則動水位最大升高值為17.46m；當h=2800m、井底水溫97.5℃時，計算結果表明，動水位競能高出靜水位54.32m！用相同的方法計算HX-31井（h=2270m）在開采熱水過程中井口水溫從15.5℃升高到84℃時，求得相應的動水位升高值為35.20m，與實測的35.29m極為接近。
上述現象與計算結果表明，深層熱水鑽井由於井口與井底水溫存在差異，致使水的密度發生變化，井內水柱高度隨溫差的不同而改變，在開采條件下動水位存在一個升高值，而且隨著熱儲層埋深的增大和水溫的升高，動水位升高值越大。因而這種鑽井的井內水位已不能用來進行有關水動力計算，宜用井底壓力。
表4-2深層地下熱水鑽井動水位升高值單位：m
㈢ 地層溫度對鑽井液密度的影響
6.1.1 鑽井液循環溫度
當鑽井液從井口進入鑽桿後，其溫度低於鑽桿溫度，鑽井液吸收鑽桿的熱量而溫度升高；鑽井液從鑽頭處進入環空，其溫度低於地溫，鑽井液會不斷地從井壁地層吸收熱量，溫度升高，而井壁地溫降低；當鑽井液上返至某一井深，其溫度與井壁地溫基本一致，鑽井液溫度不再上升，該井深稱為等溫深度；當鑽井液上返至等溫深度以上，鑽井液的溫度高於地溫，井壁地層又會從鑽井液中吸收熱量，鑽井液的溫度降低，而井壁地層的溫度升高（圖6.1）。鑽井液與井壁地層的溫度分布受井深、鑽井液及圍岩的熱導率、鑽井液流量、入口溫度以及圍岩溫度梯度等多種因素的影響。
圖6.1 鑽井液循環過程井內溫度變化
科學超深井鑽探的風險大多與地層壓力過高有關，原則上要求採用的鑽井液應維持在地層不坍塌（最低密度）、不壓裂（最高密度）的密度范圍，建立鑽井安全的鑽井液當量密度窗口。由於鑽井液隨溫度的升高而膨脹，隨壓力的升高而收縮，從井底到井口，鑽井液的溫度和壓力處於不斷的變化之中，且往往地層坍塌壓力當量密度和地層破裂壓力當量密度之間的范圍很小，有時小於循環壓耗，使鑽井過程中井漏與井涌經常同時發生；另外，科學鑽探起下鑽作業頻繁，鑽井液密度變化所導致井底壓力的降低往往與起鑽時所引發的抽吸壓力共同作用，使井底壓力在起鑽過程中進一步降低，易於誘發井涌、井噴等事故的發生。
Kutasov（2002）對處於環空任一點穩定後的循環鑽井液溫度（Tm）進行了研究，並採集了美國密西西比地區大量的隨鑽循環溫度資料後，得出該地區鑽井液循環溫度的計算式：
科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告（下冊）
式中：Tm為任一點穩定後的循環鑽井液溫度，℃；h為計算點井深，m；H為井的總垂直深度，m。
德國KTB主孔的鑽井液循環溫度7000m為168℃、8000m為197℃，略低於式（6.1）的計算結果，這是由於KTB主孔地溫梯度小於0.03℃/m。假如我國實施13000m科學超深井，設地溫梯度為0.03℃/m，地面溫度以25℃計，井底地層溫度為415℃，以式（6.1）計算井底循環鑽井液溫度為318.56℃，出口鑽井液溫度為99.77℃。超深井取心鑽進的起下鑽（鑽井液靜止）時間遠大於取心鑽進（鑽井液循環）時間，井底靜止鑽井液溫度大於井底循環鑽井液溫度，該鑽井液從井底循環到井口時，其出口溫度應大於100℃，所以，井口必須加裝密封式鑽井液冷卻裝置，以防止鑽井液汽化引起井噴事故。
6.1.2 當量靜態鑽井液密度
汪海閣等（2000）研究了地溫梯度、地表溫度、入口鑽井液溫度、循環鑽井液溫度梯度和鑽井液類型等因素對當量靜態鑽井液密度的影響，建立了高溫高壓井中預測當量靜態鑽井液密度的積分模型［式（6.2）］。結果表明：溫度梯度對當量靜態鑽井液密度影響很大。隨溫度梯度增加，當量靜態鑽井液密度減小，且井口與井底當量靜態鑽井液密度差值增大。隨地表溫度或鑽井液入口溫度增加，當量靜態鑽井液密度減小，但不同初始溫度條件下井口與井底當量靜態鑽井液密度差值基本相同。靜止時，隨井深增加，當量靜態鑽井液密度減小；鑽井液充分循環後，隨井深增加，當量靜態鑽井液密度增加。
科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告（下冊）
式中：Em為計算點當量靜態鑽井液密度，kg/m3；F（h）為與入口鑽井液溫度、地溫梯度、環空幾何形狀、泥漿泵排量、循環時間等因素有關的井深函數；a、K為計算系數；h為計算點深度，m。
還有一個不可忽視的問題，超深井鑽探到高溫地層時鑽井液的氣侵。德國KTB（Faber，1995）、日本WD-1井、我國CCSD-1井（詹秀春等，2005）、羊八井ZK4002等均出現鑽井液氣侵問題，氣體以氫氣或硫化氫氣體為主。Jin Qiang等模擬了橄欖石的生氫實驗（張培豐，2008），結果表明橄欖石在有機質成烴演化過程產生蝕變放出氫，且溫度在350～400℃時氫氣產率最高。而12000m科學超深井的井底溫度處於最高氫氣產出率的溫度范圍，深部地層中大量的氫氣進入鑽井液，進一步降低了當量靜態鑽井液密度。
6.1.3 環空壓力當量密度
根據式（6.2）和鑽井過程環空壓力狀態（張培豐，2008），綜合鑽井液的結構波壓力當量密度、黏滯波壓力當量密度和慣性波壓力當量密度，環空壓力最小值Ewmin發生在提鑽加速期，環空壓力最大值Ewmax發生在開泵循環或下鑽加速期狀態，其環空壓力當量密度分別為（張培豐，2011）：
科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告（下冊）
式（6.3）至式（6.5）中：Ewmax1、Ewmax2、Em分別為開泵循環或下鑽加速期環空壓力當量密度、井底當量靜態鑽井液密度，kg/m3；f為范寧摩擦因數，其大小取決於鑽井液流變模式和流動狀態；vm為提鑽或下鑽時鑽井液流動速度，m/s；va為環空循環鑽井液流動速度，m/s；ap為提鑽加速度，m/s2；Dh、Dp、D0分別為井徑、鑽桿外徑、鑽桿內徑，m。
以我國已施工的CCSD-1井取心鑽具（王達等，2007）為例，利用式（6.3）計算提鑽時環空壓力當量密度，其結果僅為常溫狀態下鑽井液密度的81%，加之鑽井液氣侵的作用，環空壓力當量密度更低，提鑽時必然會造成井涌或者井壁坍塌。
㈣ 煤層氣井的井口溫度一般為多少
井口較接近地表溫度，這段溫度一般10-20度左右。
煤層氣是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質顆粒表面為主、部分游離於煤孔隙中或溶解於煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產資源，屬非常規天然氣，是近一二十年在國際上崛起的潔凈、優質能源和化工原料。
俗稱「瓦斯」，熱值是通用煤的2-5倍，1立方米純煤層氣的熱值相當於1.13kg汽油、1.21kg標准煤，其熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒後很潔凈，幾乎不產生任何廢氣，是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料。煤層氣空氣濃度達到5%-16%時，遇明火就會爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。
煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應約為二氧化碳的21倍，對生態環境破壞性極強。在採煤之前如果先開採煤層氣，煤礦瓦斯爆炸率將降低70%到85%。煤層氣的開發利用具有一舉多得的功效：潔凈能源，商業化能產生巨大的經濟效益。
㈤ 石油的石油鑽探
為了將鑽頭鑽下來的碎屑以及潤滑和冷卻液運輸出鑽孔，鑽柱和鑽頭是中空的。在鑽井時使用的鑽柱（專業術語也稱做鑽具）越來越長，鑽柱可以使用螺旋連接在一起。鑽柱的端頭是鑽頭。大多數今天使用的鑽頭由三個相互之間成直角的、帶齒的鑽盤組成。在鑽堅硬岩石時鑽頭上也可以配有金剛石。不過有些鑽頭也有其它的形狀。一般鑽頭和鑽柱由地上的驅動機構來旋轉，鑽頭的直徑比鑽柱要大，這樣鑽柱周圍形成一個空洞，在鑽頭的後面使用鋼管（專業術語也稱做套管）來防止鑽孔的壁塌落。
鑽井液由中空的鑽柱被高壓送到鑽頭。鑽井泥漿則被這個高壓通過鑽孔送回地面。鑽井液必須具有高密度和高粘度。有些鑽頭使用鑽井液來驅動鑽頭，其優點是只有鑽頭，而不必整個鑽柱被旋轉。為了操作非常長的鑽柱在鑽孔的上方一般建立一個鑽井架。在必要的情況下，今天工程師也可以使用定向鑽井的技術繞彎鑽井。這樣可以繞過被居住的、地質上復雜的、受保護的或者被軍事使用的地面來從側面開采一個油田。地殼深處的石油受到上面底層以及可能伴隨出現的天然氣的壓擠，它又比周圍的水和岩石輕，因此在鑽頭觸及含油層時它往往會被壓力擠壓噴射出來。為了防止這個噴射現代的鑽機在鑽柱的上端都有一個特殊的裝置來防止噴井。一般來說剛剛開採的油田的油壓足夠高可以自己噴射到地面。隨著石油被開采，其油壓不斷降低，後來就需要使用一個從地面通過鑽柱驅動的泵來抽油。通過向油井內壓水或天然氣可以提高可以開採的油量。通過壓入酸來溶解部分岩石（比如碳酸鹽）可以提高含油層岩石的滲透性。隨著開采時間的延長抽上來的液體中水的成分越來越大，後來水的成分大於油的成分，今天有些礦井中水的成分佔90%以上。通過上述手段、按照當地的情況不同今天一個油田中20%至50%的含油可以被開采。剩下的油今天無法從含油的岩石中分解出來。通過以下手段可以再提高能夠被開採的石油的量。 1．通過壓入沸水或高溫水蒸汽，甚至通過燃燒部分地下的石油；
2．壓入氮氣；
3．壓入二氧化碳來降低石油的黏度；
4．壓入輕汽油來降低石油的黏度 ；
5．壓入能夠將油從岩石中分解出來的有機物的水溶液；
6．壓入改善油與水之間的表面張力的物質（清潔劑）的水溶液來使油從岩石中分解出來；
7．這些手段可以結合使用。雖然如此依然有相當大量的油無法被開采。
水下的油田的開采最困難。要開采水下的油田要使用浮動的石油平台。在這里定向鑽井的技術使用得最多，使用這個技術可以擴大平台的開采面積。 與一般的固體礦藏相比，有三個顯著特點：①開採的對象在整個開採的過程中不斷地流動，油藏情況不斷地變化，一切措施必須針對這種情況來進行，因此，油氣田開採的整個過程是一個不斷了解、不斷改進的過程；②開采者在一般情況下不與礦體直接接觸。油氣的開采，對油氣藏中情況的了解以及對油氣藏施加影響進行各種措施，都要通過專門的測井來進行；③油氣藏的某些特點必須在生產過程中，甚至必須在井數較多後才能認識到，因此，在一段時間內勘探和開采階段常常互相交織在一起（見油氣田開發規劃和設計）。
要開發好油氣藏，必須對它進行全面了解，要鑽一定數量的探邊井，配合地球物理勘探資料來確定油氣藏的各種邊界（油水邊界、油氣邊界、分割斷層、尖滅線等）；要鑽一定數量的評價井來了解油氣層的性質（一般都要取岩心），包括油氣層厚度變化，儲層物理性質，油藏流體及其性質，油藏的溫度、壓力的分布等特點,進行綜合研究，以得出對於油氣藏的比較全面的認識。在油氣藏研究中不能只研究油氣藏本身，而要同時研究與之相鄰的含水層及二者的連通關系（見油藏物理）。
在開采過程中還需要通過生產井、注入井和觀察井對油氣藏進行開采、觀察和控制。油、氣的流動有三個互相聯接的過程：①油、氣從油層中流入井底；②從井底上升到井口；③從井口流入集油站，經過分離脫水處理後，流入輸油氣總站，轉輸出礦區（見油藏工程）。 測井工程在井筒中應用地球物理方法，把鑽過的岩層和油氣藏中的原始狀況和發生變化的信息，特別是油、氣、水在油藏中分布情況及其變化的信息，通過電纜傳到地面，據以綜合判斷,確定應採取的技術措施（見工程測井，生產測井，飽和度測井）。
鑽井工程在油氣田開發中，有著十分重要的地位，在建設一個油氣田中，鑽井工程往往要佔總投資的50%以上。一個油氣田的開發，往往要打幾百口甚至幾千口或更多的井。對用於開采、觀察和控制等不同目的的井（如生產井、注入井、觀察井以及專為檢查水洗油效果的檢查井等）有不同的技術要求。應保證鑽出的井對油氣層的污染最少，固井質量高，能經受開采幾十年中的各種井下作業的影響。改進鑽井技術和管理，提高鑽井速度，是降低鑽井成本的關鍵（見鑽井方法，鑽井工藝，完井）。
採油工程是把油、氣在油井中從井底舉升到井口的整個過程的工藝技術。油氣的上升可以依靠地層的能量自噴，也可以依靠抽油泵、氣舉等人工增補的能量舉出。各種有效的修井措施，能排除油井經常出現的結蠟、出水、出砂等故障，保證油井正常生產。水力壓裂或酸化等增產措施，能提高因油層滲透率太低，或因鑽井技術措施不當污染、損害油氣層而降低的產能。對注入井來說，則是提高注入能力（見採油方法，采氣工藝，分層開采技術，油氣井增產工藝）。
油氣集輸工程是在油田上建設完整的油氣收集、分離、處理、計量和儲存、輸送的工藝技術。使井中采出的油、氣、水等混合流體，在礦場進行分離和初步處理，獲得盡可能多的油、氣產品。水可回注或加以利用，以防止污染環境。減少無效損耗（見油田油氣集輸）。 隨著油價的飛漲，其它生產油的技術越來越重要。這些技術中最重要的是從焦油砂和油母頁岩提取石油。雖然地球上已知的有不少這些礦物，但是要廉價地和盡量不破壞環境地從這些礦物提取石油依然是一個艱巨的挑戰。另一個技術是將天然氣或者煤轉化為油（這里指的是石油中含有的不同的碳氫化合物）。
這些技術中研究得最透徹的是費·托工藝。這個技術是第二次世界大戰中納粹德國為了補償德國進口石油被切斷而研究出來的。當時德國使用國產的煤來製造代替石油。二戰中德國半數的用油是使用這個工藝產生的。但是這個工藝的成本比較高。在油價低的情況下它無法與石油競爭，只有在油價高的情況下它才有競爭力。
通過多重工藝過程這個技術可以將高煙煤轉換為合成油，在理想狀況下從一噸煤中可以提煉200升原油和眾多副產品。目前有兩個公司出售它們的費-托工藝技術。馬來西亞民都魯的殼牌公司使用天然氣作為原料生產低硫柴油燃料。南非的沙索公司使用煤作為原料來生產不同的合成油產品。今天南非的大多數柴油是使用這個技術生產的。當時南非發展了這個技術來克服它因為種族隔離受到制裁所導致的能源緊缺。
另一個將煤轉化為原油的技術是1930年代在美國發明的卡里克工藝。最新的類似的技術是熱解聚，理論上使用這個工藝可以將任何有機廢物轉化為原油。 現代石油歷史始於1846年，當時生活在加拿大大西洋省區的亞布拉罕·季斯納發明了從煤中提取煤油的方法。1852年波蘭人依格納茨·盧卡西維茨（Ignacy ?ukasiewicz）發明了使用更易獲得的石油提取煤油的方法。次年波蘭南部克洛斯諾附近開辟了第一座現代的油礦。這些發明很快就在全世界普及開來了。1861年在巴庫建立了世界上第一座煉油廠。當時巴庫出產世界上90%的石油。後來斯大林格勒戰役就是為奪取巴庫油田而展開的。
19世紀石油工業的發展緩慢，提煉的石油主要是用來作為油燈的燃料。20世紀初隨著內燃機的發明情況驟變，至今為止石油是最重要的內燃機燃料。尤其在美國在德克薩斯州、俄克拉何馬州和加利福尼亞州的油田發現導致「淘金熱」一般的形勢。
1910年在加拿大（尤其是在艾伯塔）、荷屬東印度、波斯、秘魯、委內瑞拉和墨西哥發現了新的油田。這些油田全部被工業化開發。
直到1950年代中為止，煤依然是世界上最重要的燃料，但石油的消耗量增長迅速。1973年能源危機和1979年能源危機爆發後媒介開始注重對石油提供程度進行報道。這也使人們意識到石油是一種有限的原料，最後會耗盡。不過至今為止所有預言石油即將用盡的試圖都沒有實現，所以也有人對這個討論表示不以為然。石油的未來至今還無定論。2004年一份《今日美國》的新聞報道說地下的石油還夠用40年。有些人認為，由於石油的總量是有限的，因此1970年代預言的耗盡今天雖然沒有發生，但是這不過是被遲緩而已。也有人認為隨著技術的發展人類總是能夠找到足夠的便宜的碳氫化合物的來源的。地球上還有大量焦油砂、瀝青和油母頁岩等石油儲藏，它們足以提供未來的石油來源。已經發現的加拿大的焦油砂和美國的油母頁岩就含有相當於所有已知的油田的石油。
今天90%的運輸能量是依靠石油獲得的。石油運輸方便、能量密度高，因此是最重要的運輸驅動能源。此外它是許多工業化學產品的原料，因此它是目前世界上最重要的商品之一。在許多軍事沖突（包括第二次世界大戰和海灣戰爭）中，占據石油資源是一個重要因素。
隨著國際原油的持續低迷，多家監測機構表示，截至外盤5月25日，作為我國成品油調價重要標桿的三地原油變化率跌破-4%已成定局，6月國內成品油下調也將成為板上釘釘。業內人士更表示，本輪計價期內國際原油價格大幅下滑，更將導致其他與成品油關聯性不是很強的市場，也將無法得到成本支撐，6月整個油品市場可能陷入全面疲軟。
㈥ 頁岩氣地球物理測井技術
一、內容概述
圖1 Barnett頁岩某井典型測井圖
地球物理測井簡稱測井，是在鑽孔中使用測量電、聲、熱、放射性等物理性質的儀器，以辨別地下岩石和流體性質的方法，是勘探和開發油氣田的重要手段。測井也是頁岩氣勘探不可缺少的技術手段，發揮著十分重要的作用（圖1）。數十年來，大多數頁岩氣田均進行了測井數據採集，以滿足頁岩氣儲層評價的需要。根據Luffel和Guidry（1989）的文獻，Appalachian盆地大多數採用空氣鑽井，採用測井系列包括雙感應、岩性密度測井、井壁中子、自然伽馬能譜，還包括井下電視和溫度測井。
頁岩氣勘探、開發與石油等其他資源的勘探手段有相似之處，所採用的地球物理測井方法和儀器基本是相同的。國外在頁岩氣勘探與開發中，普遍採用了斯侖貝謝、貝克-休斯、哈里伯頓等國際測井服務公司的先進技術。地球物理測井是在鑽孔中研究地層物理性質的一系列探測方法的統稱。當前國內外使用的先進探測儀器都集成了電子信息、計算機控制、數據處理、應用物理等多個領域中最先進的技術，它們對地層物理性質探測的數量和質量都達到了前所未有的高度。總體來說，目前在油氣勘探領域使用的測井技術大致可以分為下述幾種類型：
1）以探測地層的電性為主的一系列測井方法，如普通電極系測井、側向測井、感應測井、自然電位測井、介電測井等。
2）以探測地層的放射性為主的一組方法，如自然伽馬測井、能譜測井、中子測井、密度測井、元素測井等。
3）以探測地層的聲波傳播特性和彈性參數為主的一組方法，如聲波速度測井、聲幅測井、聲波全波測井等。
除此之外，有時還使用一些其他的測井方法，如磁測井、重力測井、溫度測井等。這些方法應用范圍雖然不廣泛，但它們對於解決一些特定的地質或者工程問題往往非常有用。
隨著理論和技術的進步，測井儀器也經歷了模擬-數字-數控-成像的演變過程。目前國內外常用的先進方法有電阻率掃描成像、聲波成像、陣列感應、核磁成像等。
頁岩氣勘探中涉及的岩石類型、流體性質和研究任務決定了它使用的測井與油氣勘探中的測井系列基本是相同的。因此，上述常用的測井方法在頁岩氣勘探中同樣有著廣泛的應用，可以提供關於目的層盡可能詳盡的岩石物理信息（圖2）。
墨菲石油公司根據頁岩氣儲層評價需求，提出了較為全面的頁岩氣測井序列，包括：
1）電阻率、密度、中子測井；
2）核磁共振測井，用於確定頁岩孔隙度（不受TOC影響）；
3）聲波測井，用於岩石力學性質分析；
4）成像測井，用於識別裂縫。
測井在頁岩氣藏勘探開發中有兩大任務，一是儲層及含氣量的評價，二是為完井服務提供指導參數並在鑽井中起地質導向作用，這其中包含了岩性、孔隙、裂縫、有機碳、儲層岩石力學等參數評價。勘探和開發不同階段達到上述目的採用的測井系列是不同的，表1總結了國外針對不同井別採用的測井採集系列。對於新區，一般而言，最經濟的測井系列包括自然伽馬測井、自然電位測井、井徑、岩性密度測井、補償中子測井、電阻率測井（雙側向或者陣列感應測井）、元素俘獲能譜測井和聲波時差測井。從表1 中可見，除了一些常規油氣藏採用的測井方法，在頁岩氣測井採集中還採用了一些測井新技術，包括元素俘獲能譜測井、核磁共振測井、微電阻率成像測井和聲波時差測井，這些測井新技術的應用在頁岩氣勘探開發的初期是非常有必要的，有助於含氣頁岩儲層特徵的綜合評價，也有助於指導油氣公司後續的勘探開發。例如，運用微電阻率成像測井、聲波全波測井和井下聲波電視可以確定裂縫性質；用元素俘獲能譜測井能夠確定岩石礦物含量並計算有機碳和無機碳含量。
圖2 地球物理測井技術對頁岩岩心綜合特徵和頁岩氣地質儲量的校正
1.部分測井技術簡介
（1）自然伽馬測井
岩層的自然伽馬曲線幅度主要取決於地層中放射性物質鈾、釷、鉀含量及地層中泥質含量的高低。頁岩氣的自然伽馬曲線相對於碎屑岩類為明顯高值異常特徵。這是由於：①頁岩中泥質含量高，泥質含量越高伽馬放射性就越高；②某些有機質中含有高放射性物質。一般性地層中，泥頁岩在地層中伽馬顯示最高值（＞100 API）。相比之下，砂岩和煤層顯示低值。
（2）井徑測井
砂岩顯示縮徑；泥頁岩一般為擴徑。
（3）地層密度測井
地層密度值實際上測量的是地層的電子密度，而電子密度相當於地層體積密度。頁岩密度為低值，比砂岩和碳酸鹽岩地層密度測井值低，但是比煤層和硬石膏層密度值高出很多。隨著有機質和烴類氣體含量增加將會使地層密度值更低。存在裂縫，也會使地層密度測井值降低。
表1 頁岩氣不同井別採用的測井採集系列
（4）岩性密度測井
現代測井儀器可以同時測量地層密度和岩性密度。岩性密度測井Pe值可以用來指示岩性。岩性密度測井可應用於識別頁岩黏土礦物類型。頁岩礦物組成的變化將導致單位體積頁岩岩性密度測井值的變化。結合取心材料，可以很好地分析某地區的黏土岩礦物成分。
（5）中子測井
頁岩氣儲集層中子測井值為高值。中子測井值反映的是岩層中的含氫量。含氫物質一般為：水、石油、結晶水和含水砂，即中子密度測井反映的是地層孔隙度。頁岩地層孔隙度一般小於10%。頁岩氣儲集層中，要注意兩個相反的影響因素：地層中含氣使得中子密度值減小，而束縛水則使中子密度值偏大。束縛水飽和度大於含氣飽和度，故認為束縛水對於中子測井值的影響較大。有機質中的氫含量也會對中子測井產生影響使孔隙度偏大。在頁岩氣儲集層段，中子孔隙度值顯示低值，這代表高的含氣量、短鏈碳氫化合物。
（6）電阻率測井
頁岩氣所含的有機質不具導電性，使頁岩氣的電阻率增大。使得在測井曲線上頁岩氣的電阻率明顯高於泥岩、頁岩。一般腐殖質含量愈高電阻率愈大，因此頁岩氣的典型特徵是衡量頁岩氣品質的一個重要標志。
（7）聲波時差測井
頁岩氣儲層聲波時差值顯示高值。頁岩比泥岩緻密，孔隙度小，聲波時差介於泥岩和砂岩之間。遇到裂縫氣層有周波跳反應，或者曲線突然拔高。頁岩有機質含量增加時，其聲波時差增大；聲波值偏小，則反映了有機質豐度低。
（8）元素俘獲能譜（ECS）測井
該測井技術可求取地層元素含量，由元素含量計算出岩石礦物成分。它所提供的豐富信息，能滿足評價地層各種性質、獲取地層物性參數、計算黏土礦物含量、區別沉積體系、劃分沉積相帶和沉積環境、推斷成岩演化、判斷地層滲透性等的需要。
（9）偶極聲波測井
能提供縱波時差、橫波時差資料，利用相關軟體可進行各向異性分析處理，判斷水平最大地層應力的方向，計算水平最大與最小地層應力，求取岩石泊松比、楊氏模量、剪切模量、破裂壓力等重要岩石力學參數，滿足岩石力學參數計算模型建立的要求，指導頁岩儲層的壓裂改造。
（10）聲、電成像測井
具有高解析度、高井眼覆蓋率和可視性特點，在岩性與裂縫識別、構造特徵分析方面具有良好的應用效果。識別頁岩儲層裂縫的類型，對指導頁岩氣的改造、評定頁岩儲層的開發效果有著重要的意義。
2.測井評價技術
這里重點介紹勘探階段中的測井評價技術，該評價技術主要包括以下幾個方面：
（1）含氣頁岩儲層的測井識別
頁岩氣與常規氣一樣，是不導電介質，具有密度值很小、含氫指數低、傳播速度慢等物理特性。與普通頁岩相比，頁岩氣中有機質含量較高，放射性元素鈾含量比較高，乾酪根的密度較低，通常介於0.95 ～1.05g/m3 之間。含氣頁岩測井響應為「四高兩低」特徵，即高伽馬、高電阻率、高聲波時差、高中子孔隙度，低密度、低光電效應。
（2）總有機碳（TOC）含量、熱成熟度（Ro）指標計算
乾酪根的形成多是在一個放射性元素鈾含量比較高的還原環境，因而它使自然伽馬曲線出現高值。利用自然伽馬測井，通過ECS測井測得自然伽馬能譜，分析鉀、鈾、釷主要元素的豐度，可以定量確定總有機碳的含量。中子-密度法可以指示鏡質體反射率（Ro）。
（3）頁岩孔隙、裂縫參數評價
根據補償聲波和長源距聲波、補償中子、體積密度評價孔隙度。可根據QFM模型由ECS測得的元素含量換算有關骨架參數的方法來計算含氣頁岩的孔隙度。微電阻率掃描成像測井和核磁共振測井對天然縫、誘導縫以及斷層等，都有著良好的分辨能力。壓裂後裂縫識別評價可採用井溫測井、同位素測井或交叉偶極橫波測井來識別評價裂縫高度和長度。
（4）頁岩儲集層含氣飽和度估算
利用雙側向、感應測井、CMR核磁共振測井等來估算。另外還可根據等溫吸附曲線和測井得到地層溫度、壓力計算地層的吸附氣含量，在精確得到黏土礦物含量及其類型和地層孔隙度的基礎上，計算游離氣飽和度。
（5）頁岩滲透性評價
利用自然電位、自然伽馬能譜、微電極、CMR核磁共振測井等來評價。
（6）頁岩岩礦組成測定
ECS元素俘獲能譜測井是一種很好的方法，其ECS探頭應用中子感生俘獲自然伽馬能譜測定礦物中硅、鈣、硫、鐵、鈦、釓、氯、鋇和氫的含量，可以獲得准確的地層成分評價結果，包括黏土、碳酸鹽、硬石膏、石英、長石和雲母等。
（7）頁岩岩石力學參數計算
根據聲波掃描測井、中子密度、成像測井來綜合計算岩石彈性參數（泊松比、楊氏模量），確定地層應力和最大主應力方位。
二、應用范圍及應用實例
在頁岩氣儲層評價中，測井資料可以進行定性和定量解釋。定性解釋內容包括識別岩性、判斷含氣頁岩層、識別裂縫等。定量解釋內容包括：確定礦物成分；計算孔隙度、滲透率；計算乾酪根含量/總有機碳含量（TOC）、吸附氣和游離氣含量；計算熱成熟度和熱成熟度指數（MI）；計算儲層厚度；計算彈性參數；評價天然氣地質儲量（GIP）等。下面分別對應用情況做簡單的介紹：
1.識別岩性和計算礦物成分
Flower（1983）利用聲波測井、電阻率測井資料，快速直觀地識別了俄亥俄泥盆紀頁岩儲層。Walter等（1990）利用自然伽馬能譜等測井資料識別了俄克拉荷馬和德克薩斯Woodford頁岩氣儲層等。Luffel等（1992）綜合分析測井資料、岩心資料，識別Appalachian盆地泥盆紀頁岩氣儲層的岩性，並計算了其礦物成分。Richard等（2007）利用自然伽馬測井、電阻率測井資料識別了得克薩斯Fort Worth盆地密西西比紀Barnett頁岩氣儲層及其厚度。Kinley等（2008）利用測井資料識別了得克薩斯特拉華盆地密西西比紀頁岩氣儲層。Ross等（2008）綜合利用測井資料分析了加拿大西部沉積盆地泥盆紀—密西西比紀頁岩氣儲層的礦物成分。Scott等（2008）利用測井資料劃分了得克薩斯Fort Worth盆地密西西比紀Barnett頁岩氣儲層岩性。Gary等（2011）對Appalachian盆地中泥盆統Marcellus地層的頁岩氣儲層進行了識別。
2.裂縫識別與評價
Gale等（2007）綜合成像測井和岩心資料對Fort Worth盆地密西西比紀Barnett頁岩氣儲層的裂縫體系進行了評價（圖3）。Boyer等（2010）指出，在頁岩氣水平井的開發中，隨鑽成像測井系統已被應用於解決水平井測井存在的一些問題。應用該系統可以在整個井筒長度范圍內進行電阻率成像和井筒地層傾角分析。成像能夠將地層天然裂縫和鑽井誘發裂縫進行比較，幫助作業者確定射孔和油井增產的最佳目標。利用測井得到的成像資料來識別地震資料無法識別的斷層。Hamed Soroush等指出，在頁岩氣儲層測井為了防止井眼垮塌時，通常採用油基泥漿鑽井，為了評價裂縫通常使用油基泥漿電阻率成像測井（OBMI）和超聲成像測井（UBI）。Waters等（2010）論述了頁岩氣水平井鑽井中成像測井的應用，用於識別層理和裂縫。
圖3 水力壓裂示意圖
（a）水力壓裂增長過程；（b）微地震數據圖；（c）岩心中壓裂引起的裂隙封閉和張開
3.判斷含氣頁岩
Lewis等（2004）給出了含氣頁岩的典型測井曲線圖，上部含氣頁岩為Oklahoma州泥盆系—密西西比系Woodford頁岩，表現為伽馬、電阻率高值，密度、Pe低值；下部為Sylvan地層，不含氣。測井曲線差異明顯。
4.計算孔隙度、滲透率、飽和度
Soeder於1984年計算了Appalachian盆地泥盆紀頁岩氣儲層的孔隙度及滲透率。Luffel等（1989）綜合利用測井資料、岩心資料，計算了Appalachian盆地泥盆紀頁岩氣儲層的孔隙度、有效孔隙度及含氣飽和度，並分析了其滲透率。Ross等（2008）綜合利用測井資料計算了加拿大西部沉積盆地泥盆紀—密西西比紀頁岩氣儲層總孔隙度、滲透率。LeCompte等（2010）的研究指出核磁共振測井（NMR）也可用於計算孔隙度，計算結果與岩心分析孔隙度非常一致。
5.確定總有機碳含量
研究表明，頁岩氣儲層的含氣量主要取決於其總有機碳含量。
根據自然伽馬測井資料可計算TOC。Schmoker於1981年對美國Illinois州New Albany頁岩岩心進行研究，發現自然伽馬測井值與TOC呈線性關系。
據密度測井資料計算TOC。Schmoker於1979年對美國Illinois的New Albany頁岩岩心進行研究，發現TOC與密度測井值之間具有良好的相關性，因此利用密度測井資料計算總有機碳含量。Schmorker和Hester（1979）、Hester和Schmorker（1987）的文獻均有相關內容的報道。Schmorker和Hester於1979 年在Anadarko盆地Woodford頁岩層分析中，TOC計算結果的置信度達到90%，誤差約為± 1.6%（質量分數）。
電阻率-孔隙度曲線疊合圖也可以用於確定TOC，這種方法也稱為ΔlgR法。Passey等（1990）給出了利用聲波時差和地層電阻率計算TOC的數學表達式。
6.確定熱成熟度指數
圖4 來自測井分析的熱成熟度圖
當頁岩中TOC達到一定指標後，有機質的成熟度則成為頁岩氣源岩生烴潛力的重要預測指標，含氣頁岩的成熟度越高表明頁岩生氣量越大，頁岩中可能賦存的氣體也越多。
Zhao Hank等（2007）研究了Fort Worth盆地Barnett頁岩氣層的熱成熟度指數（圖4），給出了利用測井資料計算MI的公式。
Miller（2010）對比了頁岩層不同鏡質體反射率Ro的各種測井曲線響應特徵，認為R o影響測井曲線的變化：當R o在1.8～2.0范圍內時，密度低值，密度和中子曲線重疊，地層電阻率高值達到（100Ω·m）；當Ro＞4.5時，密度高值，密度和中子曲線分開，地層電阻率非常小（＜1Ω·m）。
7.計算儲層岩石力學參數
Gatens等（1990）利用聲波測井資料、原位應力數據計算了Appalachian盆地頁岩氣儲層的力學參數，繪制了地應力剖面。
Rick Rickman等（2008）針對頁岩氣儲層的壓裂問題論述了每一種頁岩氣儲層不見得都與Barnett地層相同。在壓裂中必須進行優化設計，為此必須進行演示物理參數的計算，在這篇文獻中他提出了脆性、閉合壓力、壓裂寬度、楊氏模量、泊松比等計算方法，並給出了實例。
8.確定天然氣地質儲量等
Cluff（2006）利用Langmuir公式計算了Woodford頁岩氣儲層的平均地質儲量，並繪製成平面圖。
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㈦ 油氣田被發現的過程是怎樣的
石油地質第一定律：油氣比水輕，在沒有阻礙的時候回往上運移，因此找油就是找四周閉合的高點（圈閉）。
石油地質第二定律：油氣是富含有機質的頁岩（烴源岩）在高溫的作用下生成的，只有對盆地中的烴源岩有比較好的了解，才能推斷出油氣的類型和量。
如果一個盆地完全沒有勘探過（現在世界上的這種盆地已經不多了），那麼先飛機來測一下重磁電，看看大致構造，然後開始選幾個地點開始打探井。以松遼盆地為例，是典型的凹中隆，是最簡單的也是最容易的。那麼沒商量，直接高點打井。打探井的時候取的資料最全，基本上能上的都上了（測井、錄井、取芯、地溫、壓力等等）。如果見到油氣（最好是直接噴了），那麼量一下油氣柱的高度，周圍繼續打井，直到找出比較可靠的圈閉面積，然後體積V=H*S*形狀參數刨去水，然後折算一下壓力溫度轉換成地表的體積，儲量就算出來了。這算是最容易的情形了，世界上一批巨型油田就是這么找出來了。現在這種情況基本見不到了。
如果盆地沒有凹中隆怎麼辦？或者見到了油氣顯示但是沒有工業油流怎麼辦？那就要具體情況具體分析了。
以勝利油田為例。勝利油田所在的濟陽坳陷（謝謝朋友們指正）（渤海灣盆地的一部分)是一個典型的斷陷盆地，正斷層多的讓人崩潰，跟大慶油田所在的松遼盆地很不同。如果不存在那種四面閉合的穹窿狀的圈閉，那麼就只能退而求其次，找一邊是斷層，一邊是傾斜的地層的斷塊油氣田了。斷塊油氣田一般不大，個別也有例外，比如勝利油田的勝坨油田就是這么一個比較大的整裝斷塊油氣田。此時斷層的封閉性對是否有油氣是決定性的。斷塊的確定幾乎完全取決於地震資料的好壞了。此時地震勘探至少應該有幾條大的二維剖面。
其它的環境就又不同了。比如墨西哥灣的深海勘探，相當一部分是在鑽鹽下的油氣藏(sub-salt)。深海探勘成本非常高，不能像在陸上一樣隨便打井了，定井位要非常小心。此時三維地震資料對於整個項目的預算而言已經並不多了，因此一般會先取得非常好的三維成像資料。Sub-salt對地球物理成像而言非常有挑戰。近些年發展出來的逆時偏移等技術使得鹽下成像得以很大的提高。
如果是被動大陸邊緣（比如美國東海岸等），那麼基本上是在找地層圈閉，濁流沉積、三角洲前緣、點壩等等。其它各種環境不一而足。
基本上的思路就是：找圈閉》打井》見到工業油流後在周圍繼續打井確定面積》計算儲量，不見到工業油流都是白扯。
這個時候算出來的是地質儲量（控制儲量？國內分類比較細，國外不怎麼管），再乘以採收率（10%-40%）就是可采儲量。
近年來的非常規是另外一塊了，算儲量的方式又有所不同。
盆地分析、構造地質和沉積學在勘探的過程中是靈魂。此外顯然需要地球化學搞明白烴源岩以及油源對比，測量地熱梯度等等。鑽井、錄井、測井、試井多方面協作。
地球物理是石油勘探的眼睛，質量的好壞相當程度上決定了勘探的成敗。此外地球物理的一些特殊的技術比如亮點技術，會直接指出油氣的位置，相當給力。題主要好好學習，將來有機會為祖國的石油勘探做出貢獻。
㈧ 井底靜止溫度怎樣計算
井底靜止溫度就是在泥漿不循環時測的溫度。把循環鑽井液時, 實測井口鑽井液的最高溫度稱為井口循環溫度。
井底靜止溫度與井底循環溫度是現場水泥漿稠化時間試驗和鑽井液配方試驗的先決條件和首要依據, 其准確性直接關系著一口井井固的成敗和鑽井液性能的好壞。
影響井底靜止溫度和井底循環溫度的因素較多, 既有地區地面平均溫度、井深、溫度梯度、固井水溫度、井口循環溫度、鑽井液受熱增溫系數, 還有鑽井液循環圖、鑽井液靜止時間以及地質構造等。因此在實際運用中應該進行綜合考慮, 准確掌握井底靜止溫度和井底循環溫度, 確保固井施工的安全和鑽井液優質性能, 從而獲得更大的經濟效益。
㈨ 頁岩油氣鑽井開發的難點是什麼
頁岩氣產自滲透率極低的沉積岩中，大部分產氣頁岩分布范圍廣、厚度大，且
普遍含氣，使得頁岩氣井能夠長期地穩定產氣。
一般情況下，頁岩氣油氣鑽井開發具有3個難點：
(1) 生產能力低或無自然生產能力。由於頁岩氣儲集層通常呈低孔、低滲特徵，氣流阻力比常規天然氣大，難以開采，因此所有的井都需要實施壓裂改造才能開采出來。
(2)井的壽命和生產周期長。頁岩氣在泥頁岩地層中主要以游離態和吸附態存在，游離氣滲流速度快，初期產量較高，但產量下降快；相反，吸附氣解析、擴散速度慢，產量相對較低，主要產於頁岩氣穩產期，進入該期後產量遞減速度慢，使得生產周期變長。已經有頁岩氣井生產證明，其壽命最高可以達到30a 以上。
(3)採收率變化較大， 並且低於常規天然氣採收率。根據埋藏深度、地層壓力、有機質含量和吸附氣量等的不同， 不同頁岩氣藏的採收率也不盡相同。相關數據表明，頁岩氣採收率通常低於常規天然氣採收率， 常規天然氣採收率可達60%以上，頁岩氣採收率一般小於60%。
頁岩油氣鑽井開發難點詳細敘述
(1)由於頁岩地層裂縫發育，長水平段（1200m左右）鑽井中易發生井漏、垮塌等
問題，造成鑽井液大量漏失、卡鑽、埋鑽具的工程事故。
(2)頁岩氣水平井鑽井中，水平段較長，摩阻、攜岩及地層污染問題非常突出，鑽井液好壞直接影響鑽井效率、工程事故的發生率及儲層保護效果。
(3)頁岩氣單井產能低，勘探開發成本高，需要優化鑽井工藝及研發低成本鑽井技術及其配套裝備，提高採收率，降低鑽井工程成本。
(4)固井水泥漿配方和工藝措施處理不當，會對頁岩氣儲層造成污染，增加壓裂難度，直接影響後期采氣效果。
(5)完井方式的選擇關繫到工程復雜程度、成本及後期壓裂作業效果的，適合的完井方式能有效簡化工程復雜程度、降低成本，為後期壓裂完井創造條件。
(6)在鑽遇高水敏性活性泥岩、軟泥岩、黏泥岩及膨脹性層理裂縫性泥頁岩時，這類地層極易水化膨脹坍塌而導致井壁失穩、鑽井效率低下。活性泥頁岩水化分散極易引起鑽井液中黏土含量上升，微米、亞微米固相顆粒增多，導致濾餅虛厚、鑽井液黏切升高、振動篩跑漿、流變性能惡化，同時黏性泥岩鑽屑對鑽頭表面具有很強的黏附性能，一定程度上增強了鑽屑與鑽頭表面的黏合力造成鑽頭泥包，增加扭矩和壓持效應，降低鑽頭的切削深度和破岩效率。
(7)頁岩氣藏的儲層一般呈低孔、低滲透率的物性特徵，氣流的阻力比常規天然氣大，所有的井都需要實施儲層壓裂改造才能開采出來。
㈩ 焱海井是中國最深的鹽井，深1224M，請問井底的溫度是多少攝氏度
大約45度到50度的樣子
但與許多因素有關，如涌水量 風量 有無地質構造有關