測井技術(shù)在泰安姚莊油頁巖勘探中的識別應(yīng)用

豐　莉，王　石，郭文建（.山東科技大學(xué)資源與土木工程系，山東泰安 7000；.山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東泰安 7000）

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測井技術(shù)在泰安姚莊油頁巖勘探中的識別應(yīng)用

豐莉1，王石2，郭文建2
（1.山東科技大學(xué)資源與土木工程系，山東泰安 271000；2.山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東泰安 271000）

油頁巖是一種很有前景的油氣資源，測井技術(shù)是油頁巖礦勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。該文依托姚莊地區(qū)油頁巖礦鉆孔的測井工作，通過對典型鉆孔zk002的測井資料進行分析對比，得出測井曲線的變化與巖層有機質(zhì)含量的關(guān)系，識別出地層巖性，并定出含油頁巖層厚度，其結(jié)果與地質(zhì)巖心鉆探結(jié)果基本一致，因此，測井技術(shù)能較好地識別含油頁巖層。

油頁巖；測井曲線；自然伽馬；電阻率；泰安市

引文格式：豐莉，王石，郭文建.測井技術(shù)在泰安姚莊油頁巖勘探中的識別應(yīng)用［J］.山東國土資源，2016，32（5）：75-78.FENG Li，WANG Shi，GUO Wenjian.entification Application of Log Technique in Yaozhuang Oil Shale Explorationin in Tai'an City［J］.Shandong Land and Resources，2016，32（5）：75-78.

油頁巖是一種高灰分的有機質(zhì)沉積巖，經(jīng)過低溫干餾處理后可得到類似原油的頁巖油及頁巖氣，可用作發(fā)電、取暖和運輸，也可生產(chǎn)建筑材料，是一種很有前景的非常規(guī)油氣資源［1，2］。油頁巖多與泥巖、炭質(zhì)頁巖、粉砂巖泥質(zhì)、泥灰?guī)r、粉砂巖等相伴生［3，4］。近年來，油頁巖的勘探開發(fā)正在國內(nèi)外廣泛開展，測井技術(shù)是油頁巖勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此，油頁巖的測井評價方法也成為國內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點。該文依托山東省泰安市姚莊地區(qū)油頁巖礦鉆孔地球物理測井工作，分析測井技術(shù)在油頁巖礦勘探中的應(yīng)用。

1　礦區(qū)概況

礦區(qū)含油頁巖段位于泰萊盆地西北部，所處地段為湖泊相沉積區(qū)的西部，巖相上為油頁巖—泥巖巖相區(qū)，其地表廣泛被第四系覆蓋。測區(qū)內(nèi)巖性以粉砂質(zhì)泥巖、頁狀泥灰?guī)r、泥灰?guī)r為主夾薄層碳質(zhì)砂巖、砂礫巖、泥巖及油頁巖，其顏色呈現(xiàn)灰—淺灰色，局部淺黃—淺黃褐色。賦礦巖石顏色為灰色、淺灰褐色—灰褐色、黃褐色，細粒泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁片狀構(gòu)造。含油頁巖頁理及微細層理十分發(fā)育，性脆易碎、比重輕、易燃、燃燒具硫化氫氣味、并伴隨有爆裂聲，燃燒后呈白色粉末狀。

2　測試儀器及測試方法

該次測井使用儀器為中裝集團重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的JGS-1B智能工程測井系統(tǒng)，包括JGS-1B智能工程測井系統(tǒng)主機、JCH-3絞車控制器、JCH-2000絞車、M552貼壁組合探管。M552組合貼壁探管采集的參數(shù)為：密度、自然伽瑪、自然電位、井徑、三側(cè)向視電阻率。

（1）密度：激發(fā)源為Cs137；源強度為80 mci；短源距為200 mm，閃爍體為Nal（T1）：Φ23×20 mm，長源距為350 mm，閃爍體為Nal（T1）：Φ23×40 mm，光電倍增管：GDB23；長短源距技術(shù)范圍：0～32 000 cps；密度測量范圍：1～4 g/cm3；靈敏度：0.01 g/cm3；測量精度誤差小于3%。密度曲線是通過密度計算程序，由處理過的長源矩、短源矩密度數(shù)據(jù)曲線，輸入刻度系數(shù)，再經(jīng)過軟件處理得到的。

（2）自然伽瑪：測量范圍為大于30 Kev的γ射線；閃爍體為Nal（T1）：Φ23×60 mm；光電倍增管：GDB23；計數(shù)范圍：0～32 000 cps。

（3）三側(cè)向電阻率：測量范圍為0～2 kΩ·m；測量精度誤差小于2%；主電極長25 mm，電極全長455 mm。

（4）自然電位：測量范圍為-2V至+2V；測量精度：±2.5 mV。

（5）井徑：測量范圍為50～300 mm；靈敏度為0.5 mm；測量精度誤差小于2%。

所有參數(shù)都是在提升或下放電纜時連續(xù)測量的，其中自然電位自井口至井底為下測，其余四項參數(shù)均為上測。采樣間隔為0.1 m，測井速度不大于10 m/min。測完后均進行回程差觀察，各方法探管的回程差均為負值，且誤差小于0.1%。

圖1　105～112.5 m測井曲線圖

3　礦區(qū)測井曲線特征分析

3.1測井曲線識別巖層巖性的基本原理

測井曲線識別巖性是利用測井曲線形態(tài)特征和曲線值相對大小，從長期實踐中積累起來的規(guī)律性認識。測井曲線識別巖性是以巖性的物理特征來識別巖層巖性的。不同巖石其密度、硬度、導(dǎo)電性、放射性等各方面的物理特征不同，在測井曲線上的反應(yīng)也有所不同，綜合分析這些物理特征、各條曲線形態(tài)和曲線值，就可判斷出不同巖性［2］。

在含油頁巖的沉積地層中，油頁巖層與圍巖有著自然伽瑪、電阻率、密度等物性差異，正常情況下，有機質(zhì)含量越高的巖層在測井曲線上的異常越大，測井曲線對油頁巖的響應(yīng)主要有［4-8］：

（1）自然伽馬曲線。油頁巖含豐富的有機質(zhì)，在該曲線上表現(xiàn)為高異常，是因為富含有機質(zhì)的油頁巖往往吸附有較多的放射性元素鈾。

（2）密度曲線。由于有機質(zhì)的密度較小，當(dāng)有機質(zhì)取代巖石骨架時，就會使巖石的密度減小，富含有機質(zhì)的油頁巖，其密度低于其他巖層，在曲線上表現(xiàn)為低異常。

（3）電阻率曲線。油頁巖中所含的有機質(zhì)不具導(dǎo)電性，從而減小了油頁巖中泥質(zhì)的導(dǎo)電能力，使油頁巖的電阻率增大，因而在該曲線上表現(xiàn)為高異常。

3.2礦區(qū)綜合測井曲線響應(yīng)特征分析

為了更準確地識別油頁巖，應(yīng)綜合分析所有曲線特征來識別油頁巖。該工作區(qū)主要利用三側(cè)向視電阻率曲線、密度曲線、自然伽瑪曲線、自然電位曲線來綜合劃分巖層巖性，劃分的巖性主要有：泥巖、泥灰?guī)r、粉砂巖、含油頁巖、粉砂質(zhì)泥巖、礫巖等。共測試鉆孔6個，取最有代表性的鉆孔zk002分析，從鉆孔zk002綜合測井曲線上截取三段放大進行分析。

圖1所示在108.18～109.2 m位置，三側(cè)向電阻率出現(xiàn)一明顯高值異常，且自然伽瑪數(shù)值不高，分析該層導(dǎo)電性較弱且含較少放射性元素，推斷為泥灰?guī)r引起；109.2～110.6 m位置，三側(cè)向電阻率值相比上層明顯偏低，而自然伽瑪數(shù)值升高，分析該層有機質(zhì)含量增加，推斷該層為含油頁巖層。

圖2所示120.7～121.25 m，122.0～122.75 m及125.25～125.8 m處三側(cè)向電阻率相對偏低，自然伽馬偏高，分析為有機質(zhì)含量增加引起。這三層含油頁巖中間均夾雜泥灰?guī)r層，測井曲線反映為高電阻率、低自然伽馬特征。

圖3所示131.55～132.7 m，133.5～135 m，136～136.6 m處曲線特征均表現(xiàn)為三側(cè)向電阻率偏低，自然伽馬數(shù)值偏高，分析為有機質(zhì)含量增加導(dǎo)致，推斷這三層為含油頁巖層。135～136 m處，測井曲線值與圍巖的曲線值之間漸次變化，且幅度較小，推斷該處為泥灰?guī)r。該次測井工作得出的主要巖性測井參數(shù)值見表1。

圖2　115～126.4 m測井曲線圖

表1　主要巖性測井參數(shù)統(tǒng)計

以上分析結(jié)合表1統(tǒng)計得出，該鉆孔含油頁巖層的測井曲線表現(xiàn)為電阻率不高，自然伽馬偏高，密度較低，利用這一特征可從巖層中識別出含油頁巖層，得出的厚度與地質(zhì)鉆探結(jié)果基本一致。通常油頁巖富含有機質(zhì)，有機質(zhì)與泥質(zhì)、礦物質(zhì)等相比在電阻率、自然伽馬、密度等測井響應(yīng)特征上存在明顯的差異，造成了油頁巖的高自然伽馬、高電阻率和低密度的測井響應(yīng)特征。而該鉆孔含油頁巖層的測井參數(shù)曲線反應(yīng)不是很明顯，結(jié)合地質(zhì)鉆探取芯結(jié)果，分析是由含油頁巖層的有機質(zhì)含量相對較低，含油率不高引起。

圖3　131.5～138.5 m測井曲線圖

4　結(jié)語

（1）利用綜合測井技術(shù)能較好識別和劃分含油頁巖層，此次測試鉆孔劃分的含油頁巖層的厚度與地質(zhì)鉆探取芯的厚度基本一致。

（2）在該次測井中，三側(cè)向電阻率和自然伽馬這2條曲線是含油頁巖層定厚定性的主要參數(shù)，而密度和自然電位雖然反應(yīng)不是很明顯，但也有一定的規(guī)律可循，起到一定的輔助作用。

（3）姚莊油頁巖鉆孔含油頁巖層曲線特征表現(xiàn)為電阻率不高，自然伽馬值偏高，密度較低，局部呈鋸齒狀波動，分析是含油頁巖層的有機質(zhì)含量相對較低且夾雜少量其他巖性引起的測井曲線特征變化，推斷該鉆孔內(nèi)含油頁巖層的含油率偏低。

［1］ 劉招君，董清水，葉松青，等.中國油頁巖資源現(xiàn)狀［J］.吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2006，36（6）：869-876.

［2］ 薛成，刑楠.山東省油頁巖資源特征及開發(fā)利用前景［J］.山東國土資源，2014，30（6）：29-32.

［3］ 王新龍，羅安銀.油頁巖地層測井解釋評價技術(shù)探討［J］.測井技術(shù)，2013，37（3）：275-279.

［4］ 劉博.利用測井資料有效識別油頁巖技術(shù)及其應(yīng)用—以松遼盆地南部地區(qū)為例［D］.吉林：吉林大學(xué)，2010.

［5］ 張佳佳，李宏兵，姚逢昌.油頁巖的地球物理識別和評價方法［J］.石油學(xué)報，2012，33（4）：626-631.

［6］ 孔霞.數(shù)字測井技術(shù)在油頁巖勘探中的應(yīng)用［J］.吉林地質(zhì)，2008，27（4）：72-74.

［7］ 吳雅明.油頁巖測井識別［J］.中國石油和化工標(biāo)準與質(zhì)量，2013，（15）：149-150.

［8］ 史冀忠.內(nèi)蒙古巴格毛德油頁巖特征及測井響應(yīng)研究［D］.吉林：吉林大學(xué)，2008.

Identification Application of Log Technique in Yaozhuang Oil Shale Explorationin in Tai an City

FENG Li1，WANG Shi2，GUO Wenjian2
（1.Resources and Civil Engineering Department of Shandong University of Science and Technology，Shandong Tai 'an 271000，China；2.No.5 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources，Shandong Tai'an 271000，China）

Oil shale is a kind of oil and gas resources with bright prospect.Log technique is the key technique in oil shale exploration and development.In this paper，relying on log work of Yaozhuang oil shale mine，through analysis on log data of typical zk002 drilling well，relationship between the change of the log curves and organic matter content of the strata has been gained，strata lithology has been identified，and the thickness of oil shale layers has been determined.It is showed that the result is almost equal to geological core drilling result.Log technique can well identify shale layers.

Oil shale；log curve；identification；natural gamma；resistivity；Tai'an city

P618.12

B

2015-07-21；

2015-09-27；編輯：王敏

豐莉（1981—），女，安徽桐城人，工程師，主要從事地球探測與信息技術(shù)方面工作；E-mail：fengli＿0212@126.com