江蘇油田泥頁巖測錄井評價方法應用研究

摘 要：江蘇油田近期的泥頁巖勘探取得突破，相繼在X38井、Y38-1井等井發(fā)現工業(yè)油流。本文通過錄井資料、地球化學資料及測井資料，首先分析泥頁巖的巖性特征、物性特征、含油性特征、可壓裂性特征、地化參數特征、測井響應特征；在六性關系特征的基礎上分析泥頁巖的測錄井響應特征，總結泥頁巖有效儲層的特征；通過重點井的分析化驗資料，結合成像測井資料，劃分泥頁巖的測井相；最終確定了泥頁巖儲層綜合評價的標準；最終確立江蘇油田泥頁巖測錄井綜合評價標準。

關鍵詞：生烴能力 超壓 測井相 儲層綜合評價

中圖分類號：TE122文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0089-02

泥頁巖油氣是一種非常規(guī)石油天然氣資源，與常規(guī)石油天然氣層相比有很大差別，目前國內的頁巖氣研究剛剛起步，特別是利用測錄井資料如何評價頁巖油氣儲層方面，沒有太多可供借鑒的資料。國外的頁巖油氣勘探開發(fā)經歷了長久的過程，現在技術日趨成熟，測錄井在頁巖油氣儲層識別和儲層綜合評價方面，在整個頁巖油氣的勘探、開發(fā)過程都起著重大的作用。

江蘇油田開展泥頁巖油氣的勘探和開發(fā)已有15年，已經取得了不錯的成果。X38井阜二段泥巖裂縫油藏試油二開，5小時抽汲產油9.2方，不含水；Y38-1井阜四段的砂質泥巖中試油，日產油4.1方。江蘇油田已經進入開發(fā)的中后期，進一步開展泥頁巖的研究顯得尤為重要。

1 泥頁巖儲層六性關系研究

儲層評價從傳統的“四性”關系：巖性、物性、電性、含油性，針對非常規(guī)地層進一步拓展為“六性”關系：即巖性、物性、含油氣性、測井屬性、地化特征、可壓裂性之間的關系。

1.1 巖性特征

江蘇油田探區(qū)泥頁巖主要發(fā)育泥巖、灰質泥巖、泥質灰?guī)r、頁巖。大部分地區(qū)發(fā)育灰質泥巖，按結構和構造的不同，灰質泥巖可分為塊狀灰質泥巖、層狀灰質泥巖、紋層狀灰質泥巖。泥巖一般為泥質結構，呈纖維狀、星點狀，大部分已經絹云母化，含少量的炭質和鐵質，砂質含量一般在5%以下，呈次圓狀；灰質泥巖一般為泥質結構，泥質含量一般在65%左右，呈纖維狀、星點狀，方解石呈粉晶-泥晶狀，砂質含量在7%左右，呈次棱-次圓狀，石英分布均勻，含少量的生物碎屑；泥質灰?guī)r發(fā)育較少，一般方解石含量較高，為粉晶-泥晶狀，泥質含量在35%左右，砂質含量在7%左右。

1.2 物性特征

泥頁巖油氣儲層物性極差，蘇北盆地頁巖層段連通孔隙度較小，一般小于10%，且分布范圍較大，巖心分析資料統計高郵凹陷阜二段頁巖層水平連通孔隙在0～20%之間，分布范圍大，平均值僅5.37%；阜四段頁巖層水平連通孔隙在0～13%之間，平均值僅6.56%；泰二段頁巖層水平連通孔隙在0～12%之間，平均值僅5.3%。水平滲透率極低，水平滲透率一般為0.0001～1.5 mD，基質滲透率極低，一般以長距離水平鉆井結合多級壓裂方式求產。

1.3 含油性特征

頁巖油氣層的形成和富集有著自身獨特的特點，其往往分布在盆地內沉積厚度大、分布范圍廣的頁巖地層中，自生自儲，頁巖即是烴源巖，也做為儲集層，與常規(guī)油氣藏不同，沒有油水界面、氣水界面等流體界面概念，屬于連續(xù)型油氣聚集單元。

因此頁巖油往往存在于頁巖粒間孔隙、孔隙為主、裂隙、層界面之中，對于產層而言，對于儲集空間與流通能力要求較高。頁巖氣主要有游離態(tài)、吸附態(tài)兩種賦存狀態(tài)。游離氣是以游離狀態(tài)賦存于孔隙和微裂縫中的天然氣；吸附氣則是吸附于有機質和粘土礦物表面的天然氣，以有機質吸附為主，有時呈分子狀態(tài)吸附于顆粒表面。所以頁巖油往往槽面顯示及氣測顯示特征比較明顯。通常情況下泥頁巖油氣的氣測升高倍數在5倍以上，甚至有些頁巖油層氣測值達到100%[1-3]。

1.4 可壓裂性特征

泥頁巖儲層聯通孔隙低、滲透率低，其自然產能低甚至沒有產能，因此需實施壓裂改造才能取得較好的油氣產能。評價巖石脆性程度目的是為下一步壓裂是施工提供有利壓裂井段。地層的可壓裂性可以通過脆性指數來做定量評價，脆性指數越大可壓裂性越好?？梢酝ㄟ^脆性礦物含量、地應力參數、巖石力學參數以及裂縫評價參數來反映，并獲取地層脆性指數，形成相對量的概念，達到評價地層的可壓裂性的目的[4-5]。

1.5 地化屬性特征

泥頁巖作為產生油氣的烴源巖，評價泥頁巖地層地化特征參數是測錄井技術評價的重點之一，通過實驗分析資料探索建立測井曲線數據與地化特征參數之間的關系，形成相應的解釋評價技術。

①有機質豐度

有機質含量是評價泥頁巖油氣產量的重要指標，有機質含量越高，泥頁巖產油氣量越大。一般認為0.5%是有潛力烴源巖的下限，而TOC含量大于1%則被認為是較高的產油氣能力。有機質可以作為吸附氣的核心載體，TOC不僅是衡量烴源巖生烴潛力的重要參數，而且其值的大小直接影響吸附氣含量。

1990年，?？松桶Ｋ鞴咎岢鲆环N可以用于碳酸鹽巖和碎屑巖泥頁巖的測井評價方法，計算出不同有機質成熟度條件下的有機碳含量值。該方法將電阻率曲線和聲波測井曲線進行重疊，電阻率曲線采用算術對數坐標，聲波時差曲線采用算術坐標。當兩條曲線在某深度段重疊在一起，即確定了基線，指示非烴源巖，則兩條曲線間的間距在對數電阻率坐標上的讀書（△logR）也就確定了。

△logR幅度差越大表明有機質豐度越高。對于一些特殊層段，如煤層，含碳酸鹽巖層段，△logR都可以有效的識別和剔除。此方法的優(yōu)點是兩曲線對孔隙度的變化都敏感。因此只要孔隙度和電阻率正確的標度，孔隙度的增大會導致孔隙度和電阻率曲線產生同樣幅度的偏移，可以消除對巖石孔隙度的依賴關系。

△logR法計算泥頁巖有機碳含量效果顯著，可以有效的識別出較好的烴源巖。根據計算發(fā)現：高郵凹陷阜四段韋莊、許莊、黃雀等地區(qū)泥頁巖有機碳含量較高；阜二段許莊、永安、肖劉莊等地區(qū)泥頁巖有機碳含量較高[6]。

②有機質成熟度

影響泥頁巖熱演化程度的主要因素是溫度，而影響地溫的主要因素是埋深。一般情況下，埋深越大的泥頁巖成熟度越高。根據對高郵凹陷阜寧組泥頁巖成熟度和埋深的統計，發(fā)現有機質程度和埋深程相關性較好的線性關系。當埋深達到1550 m時，泥頁巖成熟度為0.5%，進入生烴門限，開始排烴；當埋深達到2470 m，泥頁巖的成熟度達到0.7，進入大量生油階段[1]。

2 泥頁巖儲層測井響應特征

頁巖油儲存在大段有機碳含量高的油頁巖、油泥巖無機孔隙、微裂縫、有機孔隙中，部分吸附在有機質、巖石顆粒表面。自生自儲為主。生油巖的測井響應特征為“三高一低一負”：高電阻率、中子、聲波；低密度；自然電位負異常。不含有機質的泥巖測井特征為低電阻、密度；中伽馬、中子、聲波；自然電位無異常。泥頁巖油藏只會保存在生油巖中，不含有機質的泥頁巖不具備生烴排烴能力，不可能成為泥頁巖儲層。

氣測錄井顯示為裂縫油藏的儲層測井響應特征不盡相同：有的呈“二高、一負”，二高：高電阻率、高聲波時差，一負：自然電位明顯異常；有的呈“一高、一跳”，高電阻率、聲波時差跳躍，自然電位無異常。而且試油結果差異很大。說明了泥頁巖油的復雜性，常規(guī)油氣識別方法不完全適用。

3 泥頁巖儲層測井相分析

泥頁巖的巖性不同，其在常規(guī)測井曲線上的響應特征有所區(qū)別。此次研究以系統取心井X158井為研究對象，采用大尺度巖性變化為主線，刻度成像測井資料，以成像圖上的色度變化標定常規(guī)測井資料，建立巖相精細劃分模式，實現泥頁巖巖相的精細劃分。根據泥頁巖的巖性和含油性不同，江蘇油田探區(qū)泥頁巖的巖性可分為泥巖、油泥巖、灰質泥巖、泥質灰?guī)r、油頁巖。根據每種巖性對應的測井響應特征把研究區(qū)測井相劃分為層狀泥巖相、層狀灰質泥巖相、紋層狀灰質泥巖相，紋層狀頁巖相四種測井相。

①層狀泥巖相

層狀泥巖相成像上顯示厚度較大的黑色棕色寬條紋，單層厚度較大。常規(guī)測井顯示高GR、CN，中AC、DEN，SP無異常，電阻率一般小于10Ω.m。

②層狀灰質泥巖相

層狀灰質泥巖相成像上顯示淺橘黃色明暗相間，夾雜薄的淺棕色條紋。常規(guī)測井顯示高GR；中AC、DEN、CN；SP無異常；電阻率小于15Ω.m。

③紋層狀灰質泥巖相

紋層狀灰質泥巖相成像上顯示高阻亮黃色條紋。常規(guī)測井顯示中-高GR、AC、CN；低DEN；自然電位微異常；電阻率大于15Ω·m。

④紋層狀頁巖相

紋層狀頁巖相成像上顯示高阻亮黃色條紋，在靜態(tài)圖上淺亮黃色條紋已無法看清。常規(guī)測井顯示中-高GR、AC、CNL；中-低DEN；SP明顯異常；電阻率大于15Ω·m

4 泥頁巖儲層綜合評價

I類儲層孔隙度大于5%；Ro>0.7%、TOC>1%；脆性指數大于45%、脆性礦物含量大于55%；測井相為紋層狀頁巖相或者紋層狀灰質泥巖相；氣測組分齊全，全烴值升高5倍以上；低GR、CN，高RT，中-低DEN、PE，自然電位負異常；II類儲層孔隙度大于3%；Ro>0.5%、TOC>0.6%；脆性指數大于35%、脆性礦物含量大于45%；測井相為層狀灰質泥巖相；氣測組分齊全，全烴值升高2-5倍；中GR、CN，中-高RT，低DEN、PE，自然電位微異常；III類儲層孔隙度小于3%；Ro<0.5%、TOC<0.6%；脆性指數小于35%、脆性礦物含量小于45%；測井相為層狀泥巖相或者層狀泥灰質泥巖相；全烴值變化幅度小；高GR、CN，RT，低DEN、PE，自然電位負異常。

I類儲層是泥頁巖儲層的最有利目標區(qū)，無論是儲集還是后期的壓裂，都有較好的潛力；II類儲層生烴能力、儲集效果較差一些，但也可以作為泥頁巖的儲層；III類儲層基本不具備生烴能力，也沒有有價值的儲集空間。

5 結語

（1）高郵凹陷泥頁巖主要發(fā)育泥巖、灰質泥巖、泥質灰?guī)r、頁巖；平均孔隙度一般在5%以上，滲透率變化較大；部分井發(fā)現良好的錄井及氣測顯示；泥頁巖脆性可壓裂性較好；大部分泥頁巖具備較好的生烴排烴能力。高郵凹陷泥頁巖具備較好的勘探潛力。

（2）高郵凹陷泥頁巖的測井相分為紋層狀頁巖相、紋層狀灰質泥巖相、層狀灰質泥巖相、層狀泥巖相。其中紋層狀頁巖相和紋層狀灰質泥巖相具有較好的勘探潛力。

（3）依據六性關系、測井相等特征將泥頁巖儲層劃分為三類：I類儲層（好）、II類儲層（較好）、III類儲層（差）。I類儲層是泥頁巖儲層的最有利目標區(qū)，；II類儲層生烴能力、儲集效果較差一些，但也可以作為泥頁巖的有效儲層；III類儲層基本不具備生烴能力，沒有有價值的儲集空間。

參考文獻

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[6]趙煥欣，高祝軍.用聲波時差預測地層壓力的方法.石油勘探與開發(fā)，1995，22（2）.