江蘇油田泥頁(yè)巖測(cè)錄井評(píng)價(jià)方法應(yīng)用研究

摘 要：江蘇油田近期的泥頁(yè)巖勘探取得突破，相繼在X38井、Y38-1井等井發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流。本文通過(guò)錄井資料、地球化學(xué)資料及測(cè)井資料，首先分析泥頁(yè)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(shù)特征、測(cè)井響應(yīng)特征；在六性關(guān)系特征的基礎(chǔ)上分析泥頁(yè)巖的測(cè)錄井響應(yīng)特征，總結(jié)泥頁(yè)巖有效儲(chǔ)層的特征；通過(guò)重點(diǎn)井的分析化驗(yàn)資料，結(jié)合成像測(cè)井資料，劃分泥頁(yè)巖的測(cè)井相；最終確定了泥頁(yè)巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)；最終確立江蘇油田泥頁(yè)巖測(cè)錄井綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：生烴能力 超壓 測(cè)井相 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE122文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（c）-0089-02

泥頁(yè)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(guó)內(nèi)的頁(yè)巖氣研究剛剛起步，特別是利用測(cè)錄井資料如何評(píng)價(jià)頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層方面，沒(méi)有太多可供借鑒的資料。國(guó)外的頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)歷了長(zhǎng)久的過(guò)程，現(xiàn)在技術(shù)日趨成熟，測(cè)錄井在頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層識(shí)別和儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)方面，在整個(gè)頁(yè)巖油氣的勘探、開(kāi)發(fā)過(guò)程都起著重大的作用。

江蘇油田開(kāi)展泥頁(yè)巖油氣的勘探和開(kāi)發(fā)已有15年，已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成果。X38井阜二段泥巖裂縫油藏試油二開(kāi)，5小時(shí)抽汲產(chǎn)油9.2方，不含水；Y38-1井阜四段的砂質(zhì)泥巖中試油，日產(chǎn)油4.1方。江蘇油田已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)發(fā)的中后期，進(jìn)一步開(kāi)展泥頁(yè)巖的研究顯得尤為重要。

1 泥頁(yè)巖儲(chǔ)層六性關(guān)系研究

儲(chǔ)層評(píng)價(jià)從傳統(tǒng)的“四性”關(guān)系：巖性、物性、電性、含油性，針對(duì)非常規(guī)地層進(jìn)一步拓展為“六性”關(guān)系：即巖性、物性、含油氣性、測(cè)井屬性、地化特征、可壓裂性之間的關(guān)系。

1.1 巖性特征

江蘇油田探區(qū)泥頁(yè)巖主要發(fā)育泥巖、灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、頁(yè)巖。大部分地區(qū)發(fā)育灰質(zhì)泥巖，按結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的不同，灰質(zhì)泥巖可分為塊狀灰質(zhì)泥巖、層狀灰質(zhì)泥巖、紋層狀灰質(zhì)泥巖。泥巖一般為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，呈纖維狀、星點(diǎn)狀，大部分已經(jīng)絹云母化，含少量的炭質(zhì)和鐵質(zhì)，砂質(zhì)含量一般在5%以下，呈次圓狀；灰質(zhì)泥巖一般為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)含量一般在65%左右，呈纖維狀、星點(diǎn)狀，方解石呈粉晶-泥晶狀，砂質(zhì)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(zhì)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(zhì)含量在35%左右，砂質(zhì)含量在7%左右。

1.2 物性特征

泥頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層物性極差，蘇北盆地頁(yè)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(tǒng)計(jì)高郵凹陷阜二段頁(yè)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(yè)巖層水平連通孔隙在0～13%之間，平均值僅6.56%；泰二段頁(yè)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(zhì)滲透率極低，一般以長(zhǎng)距離水平鉆井結(jié)合多級(jí)壓裂方式求產(chǎn)。

1.3 含油性特征

頁(yè)巖油氣層的形成和富集有著自身獨(dú)特的特點(diǎn)，其往往分布在盆地內(nèi)沉積厚度大、分布范圍廣的頁(yè)巖地層中，自生自?xún)?chǔ)，頁(yè)巖即是烴源巖，也做為儲(chǔ)集層，與常規(guī)油氣藏不同，沒(méi)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(yè)巖油往往存在于頁(yè)巖粒間孔隙、孔隙為主、裂隙、層界面之中，對(duì)于產(chǎn)層而言，對(duì)于儲(chǔ)集空間與流通能力要求較高。頁(yè)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(jī)質(zhì)和粘土礦物表面的天然氣，以有機(jī)質(zhì)吸附為主，有時(shí)呈分子狀態(tài)吸附于顆粒表面。所以頁(yè)巖油往往槽面顯示及氣測(cè)顯示特征比較明顯。通常情況下泥頁(yè)巖油氣的氣測(cè)升高倍數(shù)在5倍以上，甚至有些頁(yè)巖油層氣測(cè)值達(dá)到100%[1-3]。

1.4 可壓裂性特征

泥頁(yè)巖儲(chǔ)層聯(lián)通孔隙低、滲透率低，其自然產(chǎn)能低甚至沒(méi)有產(chǎn)能，因此需實(shí)施壓裂改造才能取得較好的油氣產(chǎn)能。評(píng)價(jià)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(guò)脆性指數(shù)來(lái)做定量評(píng)價(jià)，脆性指數(shù)越大可壓裂性越好。可以通過(guò)脆性礦物含量、地應(yīng)力參數(shù)、巖石力學(xué)參數(shù)以及裂縫評(píng)價(jià)參數(shù)來(lái)反映，并獲取地層脆性指數(shù)，形成相對(duì)量的概念，達(dá)到評(píng)價(jià)地層的可壓裂性的目的[4-5]。

1.5 地化屬性特征

泥頁(yè)巖作為產(chǎn)生油氣的烴源巖，評(píng)價(jià)泥頁(yè)巖地層地化特征參數(shù)是測(cè)錄井技術(shù)評(píng)價(jià)的重點(diǎn)之一，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析資料探索建立測(cè)井曲線數(shù)據(jù)與地化特征參數(shù)之間的關(guān)系，形成相應(yīng)的解釋評(píng)價(jià)技術(shù)。

①有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)含量是評(píng)價(jià)泥頁(yè)巖油氣產(chǎn)量的重要指標(biāo)，有機(jī)質(zhì)含量越高，泥頁(yè)巖產(chǎn)油氣量越大。一般認(rèn)為0.5%是有潛力烴源巖的下限，而TOC含量大于1%則被認(rèn)為是較高的產(chǎn)油氣能力。有機(jī)質(zhì)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(shù)，而且其值的大小直接影響吸附氣含量。

1990年，埃克森和埃索公司提出一種可以用于碳酸鹽巖和碎屑巖泥頁(yè)巖的測(cè)井評(píng)價(jià)方法，計(jì)算出不同有機(jī)質(zhì)成熟度條件下的有機(jī)碳含量值。該方法將電阻率曲線和聲波測(cè)井曲線進(jìn)行重疊，電阻率曲線采用算術(shù)對(duì)數(shù)坐標(biāo)，聲波時(shí)差曲線采用算術(shù)坐標(biāo)。當(dāng)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(duì)數(shù)電阻率坐標(biāo)上的讀書(shū)（△logR）也就確定了。

△logR幅度差越大表明有機(jī)質(zhì)豐度越高。對(duì)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(shí)別和剔除。此方法的優(yōu)點(diǎn)是兩曲線對(duì)孔隙度的變化都敏感。因此只要孔隙度和電阻率正確的標(biāo)度，孔隙度的增大會(huì)導(dǎo)致孔隙度和電阻率曲線產(chǎn)生同樣幅度的偏移，可以消除對(duì)巖石孔隙度的依賴(lài)關(guān)系。

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

②有機(jī)質(zhì)成熟度

影響泥頁(yè)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(yè)巖成熟度越高。根據(jù)對(duì)高郵凹陷阜寧組泥頁(yè)巖成熟度和埋深的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)程度和埋深程相關(guān)性較好的線性關(guān)系。當(dāng)埋深達(dá)到1550 m時(shí)，泥頁(yè)巖成熟度為0.5%，進(jìn)入生烴門(mén)限，開(kāi)始排烴；當(dāng)埋深達(dá)到2470 m，泥頁(yè)巖的成熟度達(dá)到0.7，進(jìn)入大量生油階段[1]。

2 泥頁(yè)巖儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征

頁(yè)巖油儲(chǔ)存在大段有機(jī)碳含量高的油頁(yè)巖、油泥巖無(wú)機(jī)孔隙、微裂縫、有機(jī)孔隙中，部分吸附在有機(jī)質(zhì)、巖石顆粒表面。自生自?xún)?chǔ)為主。生油巖的測(cè)井響應(yīng)特征為“三高一低一負(fù)”：高電阻率、中子、聲波；低密度；自然電位負(fù)異常。不含有機(jī)質(zhì)的泥巖測(cè)井特征為低電阻、密度；中伽馬、中子、聲波；自然電位無(wú)異常。泥頁(yè)巖油藏只會(huì)保存在生油巖中，不含有機(jī)質(zhì)的泥頁(yè)巖不具備生烴排烴能力，不可能成為泥頁(yè)巖儲(chǔ)層。

氣測(cè)錄井顯示為裂縫油藏的儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征不盡相同：有的呈“二高、一負(fù)”，二高：高電阻率、高聲波時(shí)差，一負(fù)：自然電位明顯異常；有的呈“一高、一跳”，高電阻率、聲波時(shí)差跳躍，自然電位無(wú)異常。而且試油結(jié)果差異很大。說(shuō)明了泥頁(yè)巖油的復(fù)雜性，常規(guī)油氣識(shí)別方法不完全適用。

3 泥頁(yè)巖儲(chǔ)層測(cè)井相分析

泥頁(yè)巖的巖性不同，其在常規(guī)測(cè)井曲線上的響應(yīng)特征有所區(qū)別。此次研究以系統(tǒng)取心井X158井為研究對(duì)象，采用大尺度巖性變化為主線，刻度成像測(cè)井資料，以成像圖上的色度變化標(biāo)定常規(guī)測(cè)井資料，建立巖相精細(xì)劃分模式，實(shí)現(xiàn)泥頁(yè)巖巖相的精細(xì)劃分。根據(jù)泥頁(yè)巖的巖性和含油性不同，江蘇油田探區(qū)泥頁(yè)巖的巖性可分為泥巖、油泥巖、灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、油頁(yè)巖。根據(jù)每種巖性對(duì)應(yīng)的測(cè)井響應(yīng)特征把研究區(qū)測(cè)井相劃分為層狀泥巖相、層狀灰質(zhì)泥巖相、紋層狀灰質(zhì)泥巖相，紋層狀頁(yè)巖相四種測(cè)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(cè)井顯示高GR、CN，中AC、DEN，SP無(wú)異常，電阻率一般小于10Ω.m。

②層狀灰質(zhì)泥巖相

層狀灰質(zhì)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(cè)井顯示高GR；中AC、DEN、CN；SP無(wú)異常；電阻率小于15Ω.m。

③紋層狀灰質(zhì)泥巖相

紋層狀灰質(zhì)泥巖相成像上顯示高阻亮黃色條紋。常規(guī)測(cè)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(yè)巖相

紋層狀頁(yè)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(wú)法看清。常規(guī)測(cè)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(yè)巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

I類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度大于5%；Ro>0.7%、TOC>1%；脆性指數(shù)大于45%、脆性礦物含量大于55%；測(cè)井相為紋層狀頁(yè)巖相或者紋層狀灰質(zhì)泥巖相；氣測(cè)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(fù)異常；II類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度大于3%；Ro>0.5%、TOC>0.6%；脆性指數(shù)大于35%、脆性礦物含量大于45%；測(cè)井相為層狀灰質(zhì)泥巖相；氣測(cè)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(lèi)儲(chǔ)層孔隙度小于3%；Ro<0.5%、TOC<0.6%；脆性指數(shù)小于35%、脆性礦物含量小于45%；測(cè)井相為層狀泥巖相或者層狀泥灰質(zhì)泥巖相；全烴值變化幅度小；高GR、CN，RT，低DEN、PE，自然電位負(fù)異常。

I類(lèi)儲(chǔ)層是泥頁(yè)巖儲(chǔ)層的最有利目標(biāo)區(qū)，無(wú)論是儲(chǔ)集還是后期的壓裂，都有較好的潛力；II類(lèi)儲(chǔ)層生烴能力、儲(chǔ)集效果較差一些，但也可以作為泥頁(yè)巖的儲(chǔ)層；III類(lèi)儲(chǔ)層基本不具備生烴能力，也沒(méi)有有價(jià)值的儲(chǔ)集空間。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）高郵凹陷泥頁(yè)巖主要發(fā)育泥巖、灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、頁(yè)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(xiàn)良好的錄井及氣測(cè)顯示；泥頁(yè)巖脆性可壓裂性較好；大部分泥頁(yè)巖具備較好的生烴排烴能力。高郵凹陷泥頁(yè)巖具備較好的勘探潛力。

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

（3）依據(jù)六性關(guān)系、測(cè)井相等特征將泥頁(yè)巖儲(chǔ)層劃分為三類(lèi)：I類(lèi)儲(chǔ)層（好）、II類(lèi)儲(chǔ)層（較好）、III類(lèi)儲(chǔ)層（差）。I類(lèi)儲(chǔ)層是泥頁(yè)巖儲(chǔ)層的最有利目標(biāo)區(qū)，；II類(lèi)儲(chǔ)層生烴能力、儲(chǔ)集效果較差一些，但也可以作為泥頁(yè)巖的有效儲(chǔ)層；III類(lèi)儲(chǔ)層基本不具備生烴能力，沒(méi)有有價(jià)值的儲(chǔ)集空間。

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