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近期，中国石油长城钻探工程有限公司录井公司高级工程师杨光及团队在川南威地区使用伟德BETVLCTOR1946光谱碳同位素分析技术进行了随钻应用，总计应用9口井，完成甜点评价储层113层，并提出了基于碳同位素的页岩气甜点评价理论，研究成果发表于国内知名期刊《录井工程》。

碳同位素分析技术背景：

美国通过“页岩气革命”，一跃成为石油净出口国，近期更是在俄乌冲突的背景下悄然成为全球LNG市场的主导者，深刻改变了全球能源供给图版和地缘政治格局。碳同位素录井技术是美国页岩气产区率先应用的一种高端录井技术，可以实现精细化的甜点评价，给水平井巷道优选和压裂分段分簇优化提供关键的技术依据。

中国页岩气储量高于美国，但受限于国内复杂的地质条件，页岩气勘探开发成本仍居高不下，正处在技术攻关和产能爬坡阶段。为了解决页岩气勘探开发过程中面临的油气来源不明、成藏机理不清、甜点评价和产能预测缺乏有效分析手段等难题，需要革新现有的勘探理论和勘探技术，从勘探到开发各环节实现更精准高效的评价。

    碳同位素分析技术原理：

论文首先介绍了碳同位素录井的基本技术原理。碳同位素值为衡量体系中轻重元素占比的一项指标，常用的δ¹³C是将¹²C和¹³C摩尔比值与参考系作千分差计算的值（图2）。自然界中的碳同位素差异由碳同位素分馏造成，烃源岩生烃过程即是一种化学分馏，生成CH₄等产物的碳同位素组成逐渐变重，随即CH₄在地层中扩散，轻同位素扩散更快，发生物理分馏。碳同位素录井评价手段正是基于碳同位素的分馏特性，通过测量泥浆气δ¹³C对页岩气的生烃演化和富集规律进行评价，通过测量岩屑析出气的δ¹³C并刻画分馏曲线，结合观测页岩浸水出气特征，对页岩含气性和物性进行反演和评价。

图1  ¹²C和¹³C原子结构示意图

图2  碳同位素的两种标值及计算方法

将页岩微观孔隙结构特征和页岩的放气与分馏特征进行耦合，建立了图3所示地质甜点评价标准。

图3  川南地区页岩气储层地质甜点评价标准

实验案例：

利用上述评价标准对川南地区Z27井（直井）进行地质甜点分类评价（图4），龙₁¹Ⅰ小层δ¹³C₁分馏差值最大（图5），为最优储层段，可作为水平井优选巷道。

图4  Z27井碳同位素录井剖面

图5  威远地区Z27井龙₁¹亚段δ¹³C₁差值

同时对Z204-1H和Z204-2H两口水平井进行地质甜点分类评价（图6和图7），Z204-2H井水平段δ¹³C₁ 较 Z204-1H井整体偏重，分馏强度更大，Ⅰ类储层数量多且厚度大，更具产能优势。2021年第一季度两口井压裂后首采，在油嘴和井口套压相同的情况下，Z204-1H 井累计产气103.8×10⁴ m³，Z204-2H井累计产气940.5×10⁴ m³，两口井的实际产量关系与地质甜点评价结果相符。

图6  水平段甜点分类划分

图7 页岩气水平段地质甜点分类评价

碳同位素录井技术为水平井巷道优选和压裂分段分簇优化提供了重要的技术依据，提高了勘探和开发效率，是增强页岩气行业竞争力的一道重要助力。

最新的研究成果发表于国内知名期刊《录井工程》（杨光. 碳同位素录井技术在川南威远地区页岩气井甜点评价中的应用[J]. 录井工程, 2022, 33(3): 14-19.）

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