南方海相頁巖脆性指數(shù)與電性關(guān)系分析

向 葵,嚴良俊,胡 華,胡文寶,唐新功,劉雪軍

(1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室(長江大學),湖北武漢430100;2.非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長江大學),湖北武漢430100;3.長江大學地球科學學院,湖北武漢430100;4.中國石油天然氣集團公司東方地球物理勘探有限責任公司,河北涿州072751)

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南方海相頁巖脆性指數(shù)與電性關(guān)系分析

向 葵1,2,嚴良俊1,2,胡 華3,胡文寶1,2,唐新功1,2,劉雪軍4

(1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室(長江大學),湖北武漢430100;2.非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長江大學),湖北武漢430100;3.長江大學地球科學學院,湖北武漢430100;4.中國石油天然氣集團公司東方地球物理勘探有限責任公司,河北涿州072751)

頁巖脆性是評價頁巖氣儲層的重要參素,因此,研究頁巖礦物成分及其脆性評價方法意義重大?；谀戏胶Ｏ囿讨袼陆M和龍馬溪組頁巖露頭標本,通過礦物成分鑒定和復電阻率測試分析,發(fā)現(xiàn)脆性礦物和黃鐵礦(FeS2)含量高的頁巖具有低阻高極化率的電性響應特征,表明利用激發(fā)極化參數(shù)(IP)進行儲層脆性評價具有良好的物性基礎?；诘V物成分定義了脆性指數(shù)(BI),分析研究了頁巖的激電參數(shù)與黃鐵礦和脆性指數(shù)的相關(guān)性,初步建立了電阻率以及極化率與脆性指數(shù)和黃鐵礦含量的關(guān)系模型,提出了利用電性異常特征識別和評價頁巖氣儲層的新思路。

海相頁巖;礦物成分;電阻率;極化率;脆性指數(shù)

頁巖的礦物成分種類多,主要包括石英、長石、黏土和碳酸鹽礦物等,以及少量的黃鐵礦(FeS2),它是海相沉積環(huán)境下的特征礦物,反映了沉積環(huán)境及條件,與有機質(zhì)富集密切相關(guān)。本文基于南方海相地層露頭標本,通過X射線衍射實驗對筇竹寺組和龍馬溪組頁巖進行定量分析,通過復電阻率實驗提取頁巖的電阻率、極化率等激電參數(shù),從頁巖的礦物成分和復電阻率特性出發(fā),分析了頁巖的礦物類型及含量特征,基于礦物成分定義了脆性指數(shù),分析研究了脆性指數(shù)和黃鐵礦與電阻率、極化率這兩個激電參數(shù)的關(guān)系,建立了黃鐵礦以及脆性指數(shù)與電阻率和極化率的關(guān)系模型,為頁巖氣儲層脆性礦物評價奠定了物性基礎,為后期儲層改造和頁巖氣開采提供了依據(jù)。

1 基于測井資料的礦物成分評價方法

頁巖氣產(chǎn)量與含氣量、總有機碳含量、熱成熟度、頁巖層厚度、地層壓力、頁巖的脆性、礦物成分和滲透率等8個地質(zhì)因素密切相關(guān)。研究表明,優(yōu)質(zhì)的頁巖氣儲層不僅總有機碳含量(TOC)高[8],而且硅質(zhì)礦物(脆性礦物)含量較高,黏土礦物含量較低。頁巖礦物成分中,石英、長石屬于脆性礦物,是控制裂縫發(fā)育的重要因素,并直接影響頁巖氣的儲集空間和滲流通道。因此,在頁巖氣儲層評價和勘探開發(fā)過程中,黏土礦物含量較低(一般低于50%)、硅質(zhì)含量高、總有機碳含量(TOC)高及裂縫發(fā)育的脆性優(yōu)質(zhì)烴源巖成為頁巖氣“甜點區(qū)”,也是成功實施壓裂增產(chǎn)的必要條件[9-10]。

我國的頁巖氣儲層地質(zhì)特征與美國頁巖氣儲層存在較大差異。美國Fort Worth盆地Barnett頁巖氣藏儲量巨大,而且已經(jīng)成功開發(fā),儲層礦物成分分析結(jié)果顯示,石英、長石和黃鐵礦等脆性礦物含量為20%～80%,其中石英含量40%～60%,黏土礦物含量通常低于50%。而在我國四川盆地,下寒武統(tǒng)筇竹寺組和志留系龍馬溪組黑色頁巖地層礦物成分平均含量分別為:黏土礦物37%,石英44%,長石9%,碳酸鹽礦物8%,黃鐵礦4%。圖1是北美地區(qū)Barnett頁巖和我國四川盆地頁巖的礦物組分三角圖[11-14],可見我國頁巖氣儲層硅質(zhì)含量較低,黏土含量相對較高,總體上脆性礦物含量偏少。

圖1 四川盆地下古生界頁巖與北美下石炭統(tǒng)頁巖礦物組分三角圖示

頁巖礦物成分的識別方法有實驗測試、測井評價等。國外關(guān)于頁巖礦物成分的分析方法有多種,而且研究較深入,技術(shù)也較成熟。通用的實驗方法為X射線衍射技術(shù),而測井評價方法中,應用常規(guī)測井方法結(jié)合元素俘獲測井(Elemental Capture Spectroscopy,ECS)或者自然伽馬能譜測井來計算頁巖的礦物含量,是目前唯一能從巖石組分角度解決巖性識別問題的測井方法,通過分析測量圖譜,得到硅、鐵、鈣、硫等多種元素的相對百分含量,再由元素含量計算出巖石礦物成分。

ECS不同于常規(guī)的實驗技術(shù),LEWIS等[15]已將ECS技術(shù)應用到頁巖氣儲層評價中。在國內(nèi),龔勁松等[16]將ECS測井技術(shù)應用于頁巖氣儲層評價,計算的頁巖礦物含量與實驗分析礦物含量相比誤差較小,如圖2所示。礦物類型及其含量與儲層參數(shù)相關(guān),在頁巖氣的勘探和開發(fā)過程中,頁巖氣儲層礦物成分研究對頁巖氣地質(zhì)資源評價、成藏機理分析、鉆井開發(fā)工藝設計和儲層改造均具有重要作用。

圖2 ECS和實驗分析礦物含量對比[16]

國內(nèi)外學者在頁巖礦物成分研究中發(fā)現(xiàn),黃鐵礦是富有機質(zhì)沉積的特征礦物[17],黃鐵礦微球粒的分布形態(tài)和大小在富氧和靜水沉積物中明顯不同,據(jù)此可以區(qū)分頁巖沉積的氧化還原條件[18]。黃鐵礦含量與TOC密切相關(guān),特別體現(xiàn)在黃鐵礦富集的頁巖中,圖3描述了兩者的關(guān)系[19]。美國Barnett頁巖主力產(chǎn)層的頁巖硅質(zhì)礦物、長石、黃鐵礦含量較高,而且黃鐵礦球粒大小主要在1μm左右,說明Barnett頁巖沉積于靜水的缺氧環(huán)境[20]。黃鐵礦形成過程中同時受有機質(zhì)和含鐵礦物的限制,并且是海相沉積物中有機質(zhì)降解的產(chǎn)物,也是缺氧沉積環(huán)境下常見的礦物[21-22]。有機質(zhì)富集(高TOC)表明,盆地在缺氧環(huán)境下沉積,該環(huán)境下一般不存在細菌分解和破壞有機質(zhì)的作用,黃鐵礦球粒通常與靜水、缺氧的沉積環(huán)境有關(guān)[23]。

下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖是四川盆地頁巖氣勘探的目標層位之一。研究資料表明,牛蹄塘組頁巖沉積處于還原環(huán)境,硫含量較高,平均值3%左右。X射線衍射分析結(jié)果證實,該地層頁巖也含有較豐富的黃鐵礦,平均含量8%。圖4描述了牛蹄塘組有機質(zhì)豐度與硫含量及其與黃鐵礦含量的關(guān)系,證實TOC與黃鐵礦和硫含量均存在較好的正相關(guān)性[24]。針對中國南方海相頁巖,以筇竹寺組和龍馬溪組地層為主要研究對象,通過實驗分析了露頭頁巖的礦物成分,發(fā)現(xiàn)有機質(zhì)含量高的深色頁巖普遍含黃鐵礦,在巖石復電阻率實驗中表現(xiàn)出較強的激發(fā)極化效應[25]。頁巖的這一電性響應特征為頁巖氣儲層評價和礦物成分分析提供了新思路。

The authors declare no competing financial interests.

圖3 黃鐵礦含量與TOC的關(guān)系[19]

圖4 總有機碳含量與硫含量(a)、黃鐵礦含量(b)的關(guān)系[24]

2 頁巖礦物成分及其特征

研究區(qū)發(fā)育多套頁巖地層,均為以黑色頁巖為主的烴源巖,分別是志留系龍馬溪組、下寒武統(tǒng)筇竹寺組、奧陶系五峰組等,有機質(zhì)豐度和成熟度較高,具備儲藏頁巖氣的優(yōu)越條件。本次采樣目標層為筇竹寺組和龍馬溪組,屬中上揚子區(qū)海相頁巖,位于貴州和四川地區(qū),所有露頭標本均祛除風化面,采自未風化露頭巖面,而且均位于潛水面之上,圖5和圖6分別為筇竹寺組和龍馬溪組頁巖出露地層及采樣標本。

通過X射線衍射實驗,完成龍馬溪組和筇竹寺組頁巖礦物成分定量分析,結(jié)果如表1所示。

圖5 筇竹寺組頁巖地層和露頭標本

圖6 龍馬溪組頁巖地層和露頭標本

表1 頁巖礦物成分及含量

實驗數(shù)據(jù)表明,龍馬溪組和筇竹寺組頁巖礦物成分主要為黏土、石英、長石、方解石和白云石,而且普遍含黃鐵礦。兩套地層相比,筇竹寺組頁巖的石英礦物含量明顯比龍馬溪組高,碳酸鹽礦物含量相對較少,黃鐵礦含量相對較高。

將礦物成分分為黏土礦物、碳酸鹽礦物(方解石和白云石)、脆性礦物(石英、鉀長石、斜長石和黃鐵礦)3大類,如圖7所示。分析3大類礦物含量的相對變化可見,研究區(qū)頁巖脆性礦物的含量主要集中在30%～80%,其中石英平均含量40.6%,碳酸鹽礦物含量主要集中在20%～50%,黏土礦物含量分布在50%以下,平均為36.2%。

圖7 筇竹寺組和龍馬溪組頁巖礦物成分

3 頁巖的復電阻率特性

3.1 頁巖復電阻率實驗結(jié)果

目標層巖心標本共29塊,其中,筇竹寺組頁巖18塊,龍馬溪組頁巖11塊,實驗條件為水飽和,頻率范圍為0.01～10000.00Hz,實驗結(jié)果如圖8至圖13所示。龍馬溪組頁巖的復電阻率幅值曲線如圖8所示,相位曲線如圖9所示,11塊巖心電阻率幅值介于60～100Ω·m,最大值不超過150Ω·m,相位絕對值由高頻至低頻逐漸減小,最后趨近于0,曲線形態(tài)一致。筇竹寺組頁巖的復電阻率幅值曲線如圖10和圖12所示,15塊巖心電阻率幅值在30Ω·m以下,僅3塊巖心電阻率值大于100Ω·m,電阻率平均值明顯低于龍馬溪組。筇竹寺組頁巖復電阻率相位曲線如圖11和圖13 所示,相位幅值在低頻段變化很大,其中15塊巖心相位極值介于-50°～-10°。觀測結(jié)果表明,15塊筇竹寺組頁巖的低頻段相位和電阻率值與高頻段差異明顯,與龍馬溪組形成鮮明對比,表現(xiàn)出很強的激發(fā)極化效應。

3.2 頁巖電性參數(shù)

基于以上復電阻率實驗數(shù)據(jù),應用復合Cole-Cole理論模型進行反演[25],提取零頻電阻率(ρ0)、極化率(m1)、時間常數(shù)(τ1)和頻率相關(guān)系數(shù)(c1)等4個復電阻率參數(shù),反演結(jié)果如表2所示。可見筇竹寺組巖心極化率高,龍馬溪組則基本保持在10%左右,兩者差異最為明顯。兩套地層的巖心均表現(xiàn)出低阻特征,但筇竹寺組更低一些,低頻下電阻率和相位的異常變化特性預示著巖石具有很強的激發(fā)極化效應。因此,頁巖的復電阻率數(shù)據(jù)信息豐富,提取的激發(fā)極化參數(shù)可成為頁巖氣儲層評價的重要指標,其中,極化率是實驗分析過程中極為關(guān)鍵和敏感的電性參數(shù),具有潛在的應用價值。

圖8 龍馬溪組頁巖復電阻率幅值

圖9 龍馬溪組頁巖復電阻率相位

圖10 筇竹寺組頁巖復電阻率幅值(一)

圖11 筇竹寺組頁巖復電阻率相位(一)

圖12 筇竹寺組頁巖復電阻率幅值(二)

圖13 筇竹寺組頁巖復電阻率相位(二)

3.3 頁巖礦物成分及電性響應特征分析

在頁巖礦物成分中,黃鐵礦普遍存在,也是富有機質(zhì)沉積的特征礦物。研究證實,黃鐵礦含量與TOC正相關(guān)(圖3和圖4),因此,分析不同黃鐵礦含量頁巖的電性響應特征,有利于頁巖氣儲層TOC評價。美國Barnett主力產(chǎn)氣層頁巖硅質(zhì)礦物、長石、黃鐵礦含量較高,從側(cè)面說明石英、長石脆性礦物含量高以及電子導電礦物黃鐵礦含量高均與TOC密切相關(guān),為應用地球物理方法進行頁巖氣儲層評價和后期開采提供了依據(jù)。頁巖礦物成分定量分析數(shù)據(jù)(表1)及其三角圖(圖7)表明,筇竹寺組頁巖的脆性礦物含量比龍馬溪組高,黃鐵礦含量更高,這正好與頁巖的高極化率特征對應,表明富有機質(zhì)頁巖氣儲層具有高極化的電性響應特征。

表2 頁巖復電阻率反演結(jié)果

頁巖的礦物成分及含量不僅反映沉積環(huán)境,也決定脆性指數(shù),并影響頁巖氣后期壓裂改造和開采。因此,基于實驗數(shù)據(jù),從頁巖礦物成分著手研究頁巖的復電阻率響應特征具有重要意義。本文基于礦物成分進行脆性評價,定義脆性指數(shù)(IB)為硅質(zhì)礦物(石英、長石和黃鐵礦)的百分含量與硅質(zhì)礦物、碳酸鹽礦物和黏土礦物百分含量總和的比值,表達式如下:

黃鐵礦+方解石+白云石+黏土)

(1)

式中:IB為脆性指數(shù);其它參數(shù)均代表各種礦物成分的百分含量?；诘V物成分定量分析結(jié)果和復電阻率反演結(jié)果,討論電子導電礦物黃鐵礦、脆性礦物及脆性指數(shù)與電性參數(shù)的關(guān)系,重點分析黃鐵礦含量、脆性指數(shù)與電阻率、極化率的相關(guān)性,建立其關(guān)系模型,探尋頁巖氣儲層脆性礦物評價的電性敏感參數(shù)。

多數(shù)頁巖的黃鐵礦含量在2%以內(nèi),對應的極化率值低于25%,電阻率值主要在70～200Ω·m,少數(shù)黃鐵礦含量較高的巖心極化率超過40%,最高達到70%,巖心電阻率值低于30Ω·m。研究表明,電阻率和極化率與黃鐵礦存在相關(guān)性,電子導電礦物黃鐵礦增加,電阻率減小,極化率增大?；谝陨戏治?初步建立了黃鐵礦含量與電阻率、極化率的關(guān)系模型,如圖14和圖15所示。筇竹寺組頁巖的石英和長石礦物含量高,平均值達到60%,龍馬溪組石英和長石礦物含量相對較低,電阻率隨脆性指數(shù)的增加呈減小趨勢,極化率隨脆性指數(shù)的增加逐漸增大。通過交會分析初步建立了頁巖脆性指數(shù)與電阻率、極化率關(guān)系模型,如圖16和圖17 所示。

圖14 頁巖黃鐵礦含量與電阻率交會分析

圖15 頁巖黃鐵礦含量與極化率交會分析

圖16 頁巖脆性指數(shù)與電阻率交會分析

圖17 頁巖脆性指數(shù)與極化率交會分析

黃鐵礦含量與極化率、電阻率關(guān)系模型如下:

yP=1.3163lnm+4.5201

(2)

yP=-1.399lnρ+7.8949

(3)

式中:yP為黃鐵礦含量;m為極化率;ρ為電阻率,單位為Ω·m。

脆性指數(shù)與極化率、電阻率關(guān)系模型如下:

IB=0.2214lnm+0.8499

(4)

IB=-0.099lnρ+0.8793

(5)

式中:IB為脆性指數(shù);m為極化率;ρ為電阻率,單位為Ω·m。

4 結(jié)論與建議

頁巖礦物成分以黏土礦物、碳酸鹽礦物(方解石、白云石)、脆性礦物(石英、長石、黃鐵礦)為主。龍馬溪組和筇竹寺組兩套地層的黏土礦、石英、長石含量差異較大,后者含有更豐富的脆性礦物,脆性指數(shù)高。兩套頁巖普遍含有電子導電礦物黃鐵礦,其含量大小與頁巖氣儲層TOC密切相關(guān)。

龍馬溪組和筇竹寺組兩套地層巖心均表現(xiàn)出低阻特征,筇竹寺組頁巖的低頻段相位和電阻率值與高頻段差異明顯,與龍馬溪組形成鮮明對比,表現(xiàn)出更強的激發(fā)極化效應。筇竹寺組頁巖具有更高的極化率值,表現(xiàn)為低阻高極化的電性響應特征,該特征正好與筇竹寺組頁巖較高的脆性礦物含量和黃鐵礦含量存在相關(guān)性,即脆性指數(shù)越高,黃鐵礦含量越大,電阻率就越低,極化率越大。

綜合礦物成分和復電阻率分析結(jié)果,通過交會分析初步建立了頁巖脆性指數(shù)與電阻率和極化率的關(guān)系模型以及黃鐵礦含量與電阻率和極化率的關(guān)系模型,但該研究成果有待進一步補充和完善,尤其是針對頁巖礦物成分、電阻率、極化率與TOC的內(nèi)在聯(lián)系有待進行深入研究。

頁巖復電阻率數(shù)據(jù)信息豐富,提取的激發(fā)極化參數(shù)可成為頁巖氣儲層評價的重要指標,其中,極化率是實驗分析過程中發(fā)現(xiàn)的極為關(guān)鍵和敏感的電性參數(shù),具有潛在的應用價值。礦物成分及其電性響應特征的研究成果可用于頁巖氣儲層和脆性礦物的分析與評價,指導后期壓裂改造和頁巖氣開采。

致謝:感謝中國石油天然氣集團公司東方地球物理勘探有限責任公司綜合物化探處、非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心和江蘇有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一四隊對本文研究的支持。

[1] ROSS D J K,BUSTIN R M.Characterizing the shale gas resource potential of Devonian-Mississippian strata in the Western Canada sedimentary basin:application of an integrated formation evaluation[J].AAPG Bulletin,2008,92(1):87-125

[2] CURTIS J B.Fractured shale-gas systems[J].AAPG Bulletin,2002,86(11):1921-1938

[3] 鄭軍衛(wèi),孫德強,李小燕,等.頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)進展[J].天然氣地球科學,2011,22(3):511-517 ZHENG J W,SUN D Q,LI X Y,et al.Advances in exploration and exploitation technologies of shale gas[J].Natural Gas Geoscience,2011,22(3):511-517

[4] HILL D G,NELSON C R.Reservoir properties of the Upper Cretaceous Lewis Shale,a new natural gas play in the San Juan Basin[J].AAPG Bulletin,2000,84(8):1240

[5] MONTGOMERY S L,JARVIE D M,BOWKER K A.Mississippian Barnett shale,Fort Worth Basin north-central Texas:gas-shale play with multi-trillion cubic foot potential[J].AAPG Bulletin,2005,89(2):155-175

[6] BOWKER K A.Barnett shale gas production,Fort Worth Basin:issuses and discussion[J].AAPG Bulletin,2007,91(4):523-533

[7] WARLICK D.Gas shale and CBM development in North America[J].Oil and Gas Financial Journal,2006,3(11):1-5

[8] ZHANG T W,GEOFFREY S E,STEPHEN C R,et al.Effect of organic matter type and thermal maturity on methane adsorption in shale-gas systems[J].Organic Geochemistry,2012,47(6):120-131

[9] JI L M,ZHANG T W,KITTY L M,et al.Experimental investigation of main controls to methane adsorption in clay-rich rocks[J].Applied Geochemistry,2012,27(12):2533-2543

[10] 陳尚斌,朱炎銘,王紅巖,等.四川盆地南緣下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣儲層礦物成分特征及意義[J].石油學報,2011,32(5):775-782 CHEN S B,ZHU Y M,WANG H Y,et al.Characteristics and significance of mineral compositions of Lower Silurian Longmaxi Formation shale gas reservoir in the southern margin of Sichuan Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2011,32(5):775-782

[11] BOWKER K A.Barnett shale gas production,Fort Worth Basin:issuses and discussion[J].AAPG Bulletin,2007,91(4):523-533

[12] 蔣裕強,董大中,漆麟,等.頁巖氣儲層的基本特征及其評價[J].天然氣工業(yè),2010,30(10):7-12 JIANG Y Q,DONG D Z,QI L,et al.Basic features and evaluation of shale gas reservoirs[J].Natural Gas Industry,2010,30(10):7-12

[13] 劉雙蓮,陸黃生.頁巖氣測井評價技術(shù)特點及評價方法探討[J].測井技術(shù),2011,35(2):112-116 LIU S L,LU H S.Evaluation methods and characteristics of log evaluation technology in shale gas[J].Well Logging Technology,2011,35(2):112-116

[14] 侯頡,鄒長春,楊玉卿.頁巖氣儲層礦物組分測井分析方法[J].工程地球物理學報,2012,9(5):607-613 HOU J,ZOU C C,YANG Y Q.Well logging method in the analysis of the mineralogical composition of shale gas reservoirs[J].Chinese Journal of Engineering Geophysics,2012,9(5):607-613

[15] LEWIS R,INGRAHAM D,PEAECY M,et al.New evaluation techniques for gas shale reservoirs[J].SPWLA 47thAnnual Logging Symposium,2004:1-11

[16] 龔勁松,楊鳴宇,王靜,等.ECS元素測井技術(shù)在非常規(guī)儲層評價中的應用[J].油氣藏評價與開發(fā),2014,4(2):76-80 GONG J S,YANG M Y,WANG J,et al.Application of ESC logging technology in unconventional reservoir evaluation[J].Reservoir Evaluation and Development,2014,4(2):76-80

[17] DAVIS H R,BYERS C W,DEAN W E.Pyrite formation in the Lower Cretaceous Moway Shale:effect of organic matter type and reactive iron content[J].American Journal of Science,1988,288(9):873-890

[18] NEIL S S,RICK T W.Pyrite formation in the water column and sediments of a meromictic lake[J].Geology,1998,26(12):1099-1102

[19] PAIKARAY S,BANERJEE S,MUKHERJI S.Sorption of arsenic onto Vindhyan shales:role of pyrite and organic carbon[J].Current Science,2005,88(10):1580-1585

[20] LOUCKS R G,RUPPEL S C.Mississippian Barnett shale:lithofacies and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the Fort Worth Basin,Texas[J].AAPG Bulletin,2007,91(4):579-601

LIU C L,DONG Y X,CHE P,et al.Pyrite formation and its controls in black shales of the Buxin formation ( Lower Eocene) from the Sanshui Basin,Guangdong[J].Acta Sedimentologica Sinica,2006,24(1):75-80

[22] 陸紅鋒,劉堅,陳芳,等.東沙海區(qū)淺層沉積物中黃鐵礦異常及其意義[J].南海地質(zhì)研究,2007(1):53-58 LU H F,LIU J,CHEN F,et al.Authigenic pyrite from the shallow sediments in Dongsha area of South China Sea:implication for gas hydrates occurrence[J].Geological Research of South China Sea,2007(1):53-58

[23] 楊振恒,李志明,王果壽,等.北美典型頁巖氣藏巖石學特征、沉積環(huán)境和沉積模式及啟示[J].地質(zhì)科技情報,2010,29(6):59-65 YANG Z H,LI Z M,WANG G S,et al.Enlightenment from petrology character,depositional environment and depositional model of typical shale gas reservoirs in North America[J].Geological Science and Technology Information,2010,29(6):59-65

[24] 吳陳君,張明峰,馬萬云.渝東南牛蹄塘組頁巖有機質(zhì)特征及沉積環(huán)境研究[J].天然氣地球科學,2014,25(8):1267-1274 WU C J,ZHANG M F,MA W Y.Organic matter characteristic and sedimentary environment of the lower Cambrian Niutitang shale in Southeastern Chongqing[J].Natural Gas Geoscience,2014,25(8):1267-1274

[25] 向葵,胡文寶,嚴良俊,等.川黔地區(qū)頁巖復電阻率的頻散特性[J].石油地球物理勘探,2014,49(5):1013-1019 XIANG K,HU W B,YAN L J,et al.Complex resistivity dispersion characteristics of shale samples in Sichuan and Guizhou area[J].Oil Geophysical Prospecting,2014,49(5):1013-1019

(編輯:戴春秋)

Relationship analysis between brittle index and electrical properties of marine shale in South China

XIANG Kui1,2,YAN Liangjun1,2,HU Hua3,HU Wenbao1,2,TANG Xingong1,2,LIU Xuejun4

(1.KeyLaboratoryofOilandGasResourcesandExplorationTechnology,MinistryofEducation,Wuhan430100,China;2.HubeiCollaborativeInnovationCenterforUnconventionalOilandGas,Wuhan430100,China;3.CollegeofGeosciences,YangtzeUniversity,Wuhan430100,China;4.BureauofGeophysicalProspectingIncorporation,CNPC,Zhuozhou072751,China)

The brittleness of shale is an important parameter in the evaluation of shale gas reservoir.Therefore,studying shale mineral composition and evaluation method of brittleness are significant.Through the mineral composition analysis and complex resistivity measurement based on the outcrop samples from the Qiongzhusi formation and Longmaxi formation of marine shale in South China,the characteristics of low resistivity and high polarization were revealed in the shale with high brittleness minerals and high pyrite content.These characteristics provide a geophysical prerequisite for evaluating the brittleness of shale reservoir by induced polarization (IP) parameters.The brittleness index (BI) is defined based on mineral composition.The correlation between the IP parameters of shale,pyrite content and the brittleness index are analyzed.These research preliminary established the relation models between the resistivity,the brittleness index and the pyrite content,as well as the relation models between the polarization,the brittleness index and the pyrite content.The new idea of using electrical anomaly characteristics to predict the shale gas reservoir is proposed.

marine shale,mineral composition,resistivity,polarization,brittleness index

2016-01-31;改回日期：2016-05-18。

向葵(1980—),男,講師,博士,現(xiàn)主要從事電磁勘探和巖石物理研究工作。

國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(2013CB228605)和國家自然科學基金項目(41404087,41574064,U1562109)聯(lián)合資助。

This research is financially supported by the National Key Basic R & D Program of China (973 Program)(Grant No.2013CB228605) and the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos.41404087,41574064,U1562109).

P631

A

1000-1441(2016)06-0894-10

10.3969/j.issn.1000-1441.2016.06.015