青海東昆侖八寶山盆地高原含氣泥頁巖儲層關(guān)鍵參數(shù)評價(jià)

佘剛，葉志紅，張程恩，李興文，袁莎莎，王少卿

1.中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶分公司，陜西 西安 710200 2.中國石油集團(tuán)測井有限公司吐哈分公司，新疆 鄯善 838200 3.中國石油集團(tuán)測井有限公司青海分公司，甘肅 敦煌 736200 4.中國石油集團(tuán)測井有限公司華北分公司，河北 任丘 062552

國內(nèi)外多個(gè)區(qū)域及層系的開發(fā)結(jié)果證明，頁巖氣作為重要的非常規(guī)能源其儲層地質(zhì)特征與常規(guī)能源有著明顯差異[1-2]，對于頁巖氣的測井評價(jià)更為復(fù)雜，常規(guī)測井手段難以滿足頁巖氣儲層評價(jià)的需要。目前，頁巖氣儲層參數(shù)的測井評價(jià)主要以巖心實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，在常規(guī)測井基礎(chǔ)之上綜合電成像、陣列聲波等大量特殊測井多尺度、高精度的測量及處理結(jié)果建立巖性、物性、含氣性等模型，形成了多種評價(jià)方法[3-6]。

青海東昆侖八寶山盆地三疊系八寶山組源巖品質(zhì)及含氣性較好，其暗色泥頁巖是最好的頁巖氣儲層，但關(guān)于高原含氣泥頁巖儲層的研究較少，研究區(qū)源巖有機(jī)碳變化大、儲層礦物成分多樣、儲層空間復(fù)雜、巖性整體致密等特征也對開展高原含氣泥頁巖測井評價(jià)提出了更大挑戰(zhàn)。為此，本文充分挖掘常規(guī)測井、電成像及陣列聲波測井資料的有效信息，利用巖心刻度測井、相關(guān)性分析、最優(yōu)化算法，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)刻畫等方法探討了泥頁巖儲層關(guān)鍵參數(shù)評價(jià)方法，以期提高儲層參數(shù)的評價(jià)效果，為高原含氣泥頁巖儲層評價(jià)提供技術(shù)保障。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

八寶山盆地位于東昆侖地質(zhì)構(gòu)造帶的昆中結(jié)合帶及其南側(cè)，地處青藏高原西北緣青海中部東昆侖山內(nèi)，海拔在4 000 m以上。盆地內(nèi)中-下三疊統(tǒng)為海相沉積環(huán)境，上三疊統(tǒng)為濱海-陸相河湖沉積環(huán)境，其八寶山組為一套高原陸相碎屑巖及火山巖沉積，巖石類型復(fù)雜且縱向變化大，主要為砂泥質(zhì)頁巖類，夾粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖等粗中碎屑巖及少量安山巖，其暗色泥頁巖及少量炭質(zhì)泥巖是主要的頁巖氣儲層[7-8]，主要特征為：①源巖品質(zhì)較高，總有機(jī)碳含量(w(TOC))集中分布在0.5%～2%，最大有38.4%，暗色泥頁巖巖性主要為灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)泥頁巖及煤層(線)等，當(dāng)粉砂巖中炭質(zhì)成分高時(shí)也可成為有效源巖；②礦物成分多樣，以石英、長石和黏土礦物為主，石英含量約40%～60%，平均為50%，黏土礦物含量約25～58%，平均35.5%，多為伊/蒙混層。方解石及白云石等碳酸鹽礦物較少，一般小于10%；③儲集空間復(fù)雜，八寶山組泥頁巖主要發(fā)育有機(jī)質(zhì)微孔，其次為礦物粒間孔隙、微裂縫、層間頁理縫及延縫溶蝕孔，物性分析孔隙度0.13%～4.3%，平均2.5%，滲透率普遍小于1 mD，大多小于0.5 mD，孔喉半徑多為0.11～2.68 μm，整體儲層致密，僅有微米級孔隙結(jié)構(gòu)；④儲層含氣性較好，含氣量最高達(dá)25.4 m3/t，解析氣主要為4.1～8.3 m3/t，且氣體中甲烷含量95%～100%；⑤脆性礦物含量高，石英、長石等脆性礦物具較好可壓性，易產(chǎn)生網(wǎng)狀縫，利于頁巖氣開采。

2 儲層參數(shù)評價(jià)

2.1 總有機(jī)碳含量計(jì)算

w(TOC)是評價(jià)泥頁巖生油氣或含油氣的主要參數(shù)，目前主要是利用巖心分析TOC刻度常規(guī)曲線以建立計(jì)算模型。常見的計(jì)算方法為線性回歸法，該方法主要基于自然伽馬能譜鈾(U)含量、體積密度、聲波時(shí)差等建立一元或多元線性模型來計(jì)算，特別是利用U含量法計(jì)算效果較好，在柴達(dá)木盆地廣泛使用[9]。第二類為電阻率和聲波時(shí)差(密度或中子)重疊法，簡稱ΔlgR法，該方法要求在非源巖處聲波時(shí)差與電阻率曲線基本重疊，并作為基線，而在富有機(jī)質(zhì)層段生烴會使聲波時(shí)差及電阻率增大，兩條曲線采用相反刻度排列會出現(xiàn)分離或包絡(luò)；使用該方法時(shí)，讀取重合段對應(yīng)的電阻率值ρt基線和聲波時(shí)差值Δt基線，兩條曲線的幅度差即為Δlgρ，表達(dá)式為：

w(TOC)=Δlgρ×10(2.297-0.168ILOM)×C

式中：ρt為地層真電阻率，Ω·m；ρbl為普通泥巖(非源巖)電阻率，Ω·m；k為聲波時(shí)差與電阻率曲線在泥巖段重合時(shí)的校正系數(shù)，一般取0.02；Δt為計(jì)算點(diǎn)的實(shí)測聲波時(shí)差，μs/m；Δtbl為普通泥巖的聲波時(shí)差，μs/m；ILOM為成熟度等級指數(shù)，由實(shí)驗(yàn)室鏡質(zhì)體反射系數(shù)(Ro)計(jì)算得到；C為校正系數(shù)，根據(jù)研究區(qū)w(TOC)分析資料標(biāo)定。

式中：ρRHOG為骨架密度值，g/cm3；ρRHOB為體積密度值，g/cm3。

分析認(rèn)為，基于鈾含量計(jì)算的w(TOC)受含鈾礦物影響，基于聲波時(shí)差和電阻率的ΔlgR法多受基線值及其他參數(shù)影響，Schmoker模型受孔隙流體及井眼影響，研究區(qū)又未進(jìn)行元素俘獲或巖性掃描測井，即單一方法均不同程度受到影響，必須以實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)為依據(jù)探討各類方法在研究區(qū)的適應(yīng)性。

在主要泥頁巖層段進(jìn)行了大量取心及實(shí)驗(yàn)分析，其w(TOC)實(shí)驗(yàn)分析值0.10%～6.05%，平均1.25%，數(shù)據(jù)變化范圍較大。嘗試?yán)免櫤?、ΔlgR法、Schmoker模型等多種方法對其w(TOC)分別進(jìn)行了求解，對比發(fā)現(xiàn)w(TOC)實(shí)驗(yàn)分析值與Schmoker模型計(jì)算值誤差最大，與基于密度和電阻率的ΔlgR法計(jì)算值、基于中子孔隙度和電阻率的ΔlgR法計(jì)算值、基于孔隙度法的計(jì)算值一致性也較差；而改進(jìn)的Schmoker模型、基于聲波時(shí)差和電阻率的ΔlgR法及U含量法計(jì)算的w(TOC)與w(TOC)實(shí)驗(yàn)分析值對應(yīng)性較好，但是上述3種方法都無法全井段準(zhǔn)確地反映w(TOC)(見圖1)。因此，仔細(xì)對比3種方法計(jì)算的w(TOC)與實(shí)驗(yàn)分析值之間的關(guān)系，通過加權(quán)計(jì)算的w(TOC)與實(shí)驗(yàn)分析值具有較高的符合度。加權(quán)計(jì)算的w(TOC)表達(dá)式為：

式中：w(TOC)WC為加權(quán)計(jì)算的w(TOC)；w(TOC)ΔlgR為基于聲波時(shí)差和電阻率的ΔlgR法計(jì)算的w(TOC)；w(TOC)MODIFIED_SCHMOKER為改進(jìn)的Schmoker模型計(jì)算的w(TOC)；w(TOC)U為U含量法計(jì)算的w(TOC)。

2.2 礦物成分計(jì)算

巖心薄片及全巖分析認(rèn)為，研究區(qū)巖石礦物類型主要為黏土、石英、長石、方解石、白云石和少量黃鐵礦共6種，目前對于復(fù)雜礦物的精確計(jì)算主要依據(jù)元素俘獲測井，而研究區(qū)缺少元素俘獲測井資料。傳統(tǒng)的常規(guī)測井通過建立線性模型計(jì)算礦物的方法僅能得到最多3種礦物含量，且精度較低，效果差。因此，基于常規(guī)曲線發(fā)掘非常規(guī)的計(jì)算方法十分必要，而建立最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型求解可以較好地解決該問題。最優(yōu)化算法是在地球物理反演的基礎(chǔ)上，以巖心分析及測井?dāng)?shù)據(jù)為基本來建立多礦物模型，利用輸入的初始儲層參數(shù)計(jì)算出的理論曲線與實(shí)測曲線的誤差，建立最優(yōu)化解釋目標(biāo)函數(shù)，并利用最優(yōu)化算法不斷調(diào)整儲層參數(shù)輸入值使目標(biāo)函數(shù)最小化，從而獲得儲層最優(yōu)化解釋結(jié)果[12]。

最優(yōu)化算法首先通過巖電對比選擇對于巖性比較敏感的中子、密度、聲波、光電截面指數(shù)、自然伽馬、深側(cè)向電阻率、自然伽馬能譜中的鈾、釷和鉀共9個(gè)參數(shù)，建立9個(gè)方程對所含的6種礦物成分進(jìn)行最優(yōu)化求解得到連續(xù)的礦物成分，可以將其表達(dá)為一個(gè)超定方程組[13]：

1)線性響應(yīng)方程組：

R1=(C11×V1)+(C12×V2)+……+(C1n×Vn)

R2=(C21×V1)+(C22×V2)+…+(C2n×Vn)

……

Rm=(Cm1×V1)+(Cm2×V2)+…+(Cmn×Vn)

圖1 w(TOC)計(jì)算結(jié)果對比及方法優(yōu)選Fig.1 Comparison of w(TOC) calculation results and optimization of methods

2)限制條件：

V1+V2+…+Vn=1

Vmin≤Vi≤Vmax，默認(rèn) 0≤Vi≤1

式中：R1，R2，…，Rm為測井響應(yīng)值，即上文提到的中子、密度等9個(gè)敏感曲線，即m取9；C11，C21，…，Cmn為礦物的測井響應(yīng)參數(shù)；V1，V2，…，Vn為上文提到的6種礦物干重(失水后的質(zhì)量)，即n取6。

為了取得更加實(shí)際的處理效果，處理過程中同時(shí)利用全巖分析結(jié)果對處理的礦物進(jìn)行精細(xì)標(biāo)定。圖2中泥頁巖段(954.0～984.0 m)取心進(jìn)行全巖分析，各礦物的最優(yōu)化計(jì)算結(jié)果與全巖分析結(jié)果基本接近，特別是黏土、石英、長石3種主要礦物具有較好的一致性。方解石與白云石總體含量較少，不易處理得到準(zhǔn)確的白云石含量，但在碳酸鹽巖發(fā)育段，如井段984.0～998.0 m，密度2.74 g/cm3左右，聲波時(shí)差179 μs/m，中子孔隙度9.8%，深側(cè)向電阻率高達(dá)2 000 Ω·m以上，三孔隙度交會處于灰?guī)r線附近，云質(zhì)和灰質(zhì)成分明顯增多，約占50%，極少量泥質(zhì)成分，反映為鈣質(zhì)砂巖，巖心描述為含礫粗砂巖，滴酸有反應(yīng)，表明處理結(jié)果與巖性基本相符，充分說明基于常規(guī)曲線的最優(yōu)化算法有效解決了研究區(qū)泥頁巖儲層的復(fù)雜礦物識別問題。

2.3 物性參數(shù)計(jì)算

巖心及薄片觀察認(rèn)為，八寶山組泥頁巖主要發(fā)育有機(jī)質(zhì)微孔，其次為礦物粒間孔隙、微裂縫、層間頁理縫及延縫溶蝕孔等多種儲集空間，常規(guī)方法難以對于各類儲集空間進(jìn)行精細(xì)評價(jià)。對于基質(zhì)孔計(jì)算，由于巖性較為復(fù)雜，通過實(shí)驗(yàn)分析值與測井值之間建立關(guān)系，相關(guān)性均較差，為此利用最優(yōu)化算法計(jì)算的多礦物含量結(jié)合體積模型求取混合骨架值，實(shí)現(xiàn)變骨架的基質(zhì)孔隙度φ[13]，公式為：

ρma=ρqu×vqu+ρcl×vcl+ρca×vca+ρdo×vdo+ρK-fe×vK-fe

圖2 巖石礦物全巖分析結(jié)果Fig.2 Whole rock analysis results of rocks and minerals

式中：ρma為混合骨架值；(密度部分用各礦物對應(yīng)的骨架值表示)ρqu為石英密度值，取2.65 g/cm3；ρcl為黏土密度值，取2.60 g/cm3；ρca為方解石密度值，取2.71 g/cm3；ρdo為白云石密度值，取2.87 g/cm3；ρK-fe為鉀長石密度值，取2.52 g/cm3；(體積部分為礦物含量)vqu為石英含量，1；vcl為黏土含量，1；vca為方解石含量，1；vdo為白云石含量，1；vK-fe為鉀長石含量，1；ρb為測井密度值，g/cm3；ρf為流體密度值，g/cm3。

對于裂縫的定性和定量描述，最準(zhǔn)確且最直觀的方法就是利用電成像的高清圖像來評價(jià)，可以得到裂縫的類型、規(guī)模、產(chǎn)狀等，定量評價(jià)主要是對所拾取的裂縫的開度(寬度)、密度、長度及裂縫孔隙度進(jìn)行定量計(jì)算。目前應(yīng)用比較多的是利用有限元法對裂縫寬度進(jìn)行量化[14]，公式為：

式中：W為裂縫寬度，mm；c和b為常數(shù)，與儀器相關(guān)，取決于成像測井儀器的具體結(jié)構(gòu)；A為裂縫引起的異常電流面積，m2；ρm為泥漿濾液電阻率，Ω·m，一般常規(guī)測井會測量得到；ρxo為沖洗帶電阻率，一般直接取經(jīng)淺側(cè)向刻度過的電成像微電阻率值，Ω·m。

對于溶蝕孔縫直接量化評價(jià)效果比較好的是斯倫貝謝公司的PoroTex圖像處理技術(shù)[15]，該技術(shù)以數(shù)學(xué)上的形態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ)，通過交會圖及人機(jī)交互的方式選擇適合的的截止值或門檻，使電成像圖像上的孔縫洞基本被代表溶蝕的顏色所覆蓋，從而可以對孔縫洞的面積及所占圖像百分比進(jìn)行提取并計(jì)算。并通過面孔率、面孔面積等參數(shù)量化表達(dá)，可以更好地反映次生孔隙的發(fā)育、連通情況，對孔隙結(jié)構(gòu)也一定指示能力。

成像測井可以直接的對裂縫進(jìn)行定性及定量描述，但由于測量深度較淺，對于地層裂縫及溶洞的發(fā)育及徑向延伸展布情況不能準(zhǔn)確預(yù)測，而陣列聲波測井可以提供縱波、橫波及斯通利波等聲波信息，反演得到的聲波幅度、衰減系數(shù)、地層滲透率，特別是斯通利波的反射系數(shù)及流體移動(dòng)指數(shù)可以較好的表達(dá)地層的滲透能力和裂縫的連通性[16]，結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析建立起流體移動(dòng)指數(shù)與滲透率的關(guān)系，公式為：

式中：IQFM為流體移動(dòng)指數(shù)，μs/m；S為總斯通利波時(shí)差，μs/m，由陣列聲波測井時(shí)差提取得到；ρm為泥漿密度，g/cm3；Km為泥漿體積模量，由泥漿密度和縱、橫波速度得到，MPa；G為地層剪切模量，由密度測井及橫波速度得到，MPa；K為滲透率，mD。

圖3 儲層物性處理結(jié)果對比Fig.3 Comparison of reservoir physical property treatment results

通過儲層物性處理結(jié)果(見圖3)對比發(fā)現(xiàn)，通過變骨架的基質(zhì)孔隙度計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果較為接近；基于陣列聲波反演計(jì)算的滲透率與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果在縱向具較好的一致性；綜上，計(jì)算值基本能夠滿足儲層評價(jià)的要求。

圖4為研究區(qū)含氣泥頁巖儲層物性綜合評價(jià)結(jié)果，其中第4道為基于巖石礦物變骨架的基質(zhì)孔計(jì)算結(jié)果，第4～6道為基于電成像的裂縫參數(shù)計(jì)算結(jié)果，第7道為PoroTex圖像處理技術(shù)計(jì)算的面孔面積及面孔率，第8～10道為陣列聲波計(jì)算得到的聲波幅度等儲層滲透性參數(shù)。通過各類參數(shù)對儲層空間的精細(xì)刻畫，認(rèn)為研究區(qū)泥頁巖儲層分為兩種類型：一類為泥頁巖本身具備裂縫及溶蝕孔縫等儲集空間，如圖4中824～834 m井段，變骨架的基質(zhì)孔隙度僅1%左右，但局部裂縫較為發(fā)育，且裂縫寬度較大(0.36 mm)，裂縫孔隙度0.43%，PoroTex圖像處理技術(shù)計(jì)算的面孔面積15.74 in2，面孔率17.19%；對應(yīng)的陣列聲波幅度較小，衰減明顯，也具較強(qiáng)的“人字型條紋”反射，反射系數(shù)明顯高于上下層，說明該井段儲層自身物性較好且徑向滲透性及裂縫連通性好。另一類為與泥頁巖呈互層狀或夾于泥頁巖中的薄層泥質(zhì)砂巖儲層，如圖4中850～856 m井段，裂縫十分發(fā)育，且延縫溶蝕現(xiàn)象明顯，計(jì)算的各類參數(shù)均說明該井段物性較好，裂縫具有一定規(guī)模且連通性好，為一典型的含氣泥頁巖儲層。

2.4 含氣性評價(jià)

泥頁巖儲層的含氣性受有機(jī)碳、礦物組分、儲層物性及溫度、壓力等多因素影響，對其含氣量、吸附氣及游離氣的評價(jià)需要考慮多種因素的作用。一般對于吸附氣計(jì)算通常基于等溫吸附實(shí)驗(yàn)，采用朗格繆爾方程來計(jì)算，而游離氣通常采用基于體積壓縮因子、孔隙度、含水飽和度等參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ凸浪鉡10]。由于研究區(qū)缺少等溫吸附實(shí)驗(yàn)參數(shù)，無法計(jì)算得到相對準(zhǔn)確的含水飽和度，采用方程或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮u價(jià)含氣性有一定難度。因此，考慮其他方法間接計(jì)算：首先優(yōu)選與含氣量比較敏感的體積密度、w(TOC)等參數(shù)與吸附氣含量建立相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)含氣量與體積密度呈負(fù)相關(guān)，而與w(TOC)呈正相關(guān)(見圖5)，再結(jié)合兩個(gè)參數(shù)采用二元回歸計(jì)算得到更加準(zhǔn)確的吸附氣含量，表達(dá)式為：

Gs=-10.29ρv+1.2w(TOC)+34.14R2=0.91

式中：Gs為吸附氣含量，m3/t；ρv為體積密度，g/cm3。

對于總含氣量計(jì)算，基于研究區(qū)收集到的95件代表性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，通過與常規(guī)測井曲線值、孔隙度等參數(shù)一一建立關(guān)系，優(yōu)選與總含氣量相關(guān)的敏感參數(shù)，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償中子孔隙度、深側(cè)向電阻率可以較好地反映儲層的總含氣量(見圖6)；計(jì)算的總含氣量與實(shí)驗(yàn)的總含氣量符合度較高，基本可以用于評價(jià)儲層總含氣量(見圖7)；再與吸附氣含量之差得到游離氣含量，關(guān)系式為：

Gt=0.59φCNL+0.001 5ρt-6.75R2=0.72

Gcfm=Gt-Gs

式中：Gt為總含氣量，m3/t；Gcfm為游離氣含量，m3/t；φCNL為補(bǔ)償中子孔隙度，%；ρt為深側(cè)向電阻率，Ω·m。

圖4 含氣泥頁巖儲層物性綜合評價(jià)結(jié)果Fig.4 Comprehensive evaluation results of physical properties of gas-bearing shale reservoir

圖5 Gs與ρv及w(TOC)關(guān)系圖Fig.5 Relationship of Gs with ρv and w(TOC)

2.5 可壓裂性評價(jià)

頁巖氣儲層由于較為致密，目前普遍采用壓裂工藝施工開采，因此，對于巖石的可壓裂性即脆性及破裂壓力評價(jià)比較關(guān)鍵。對于脆性評價(jià)一般用脆性指數(shù)來表達(dá)，通過礦物加權(quán)處理可以得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果[17]，公式為：

式中：IB為礦物加權(quán)計(jì)算的脆性指數(shù)，%；Vi為來自元素俘獲測井或常規(guī)測井處理的各礦物含量；IB，i為各礦物的脆性指數(shù)，取實(shí)驗(yàn)分析值。

圖6 Gt與φCNL及ρt關(guān)系圖Fig.6 Relationship of Gt with φCNL and ρt

另一種脆性評價(jià)方法是根據(jù)陣列聲波測井的巖石力學(xué)參數(shù)得到，認(rèn)為基于縱橫波及密度反演的泊松比、彈性模量是巖石力學(xué)的整體反映，國內(nèi)外通過相關(guān)現(xiàn)場實(shí)踐認(rèn)為巖石物理學(xué)法更能反映巖石的脆性，公式如下：

式中：E為地層的彈性模量，MPa；Emax、Emin分別為最大、最小彈性模量，MPa；δ為泊松比，1；δmax、δmin分別為最大、最小泊松比，1。

由于陣列聲波測井參數(shù)可靠性強(qiáng)，可以計(jì)算得到泊松比和體積模量等氣層判斷參數(shù)及地層破裂壓力，計(jì)算結(jié)果較為豐富，首選陣列聲波測井進(jìn)行脆性指數(shù)和破裂壓力的計(jì)算，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析得到的靜態(tài)彈性模量和靜態(tài)泊松比實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換以減小計(jì)算誤差，表達(dá)式為：

δs=3.037 1×δd-0.648

Es=4.445 7×Ed+0.211 1

式中：δs、δd分別為靜態(tài)、動(dòng)態(tài)泊松比，1；Es、Ed分別為靜態(tài)、動(dòng)態(tài)彈性模量，MPa。

通過巖石力學(xué)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算的脆性指數(shù)與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果具有較好的對應(yīng)性(見圖7)，但相比較而言，通過礦物加權(quán)計(jì)算的脆性指數(shù)更為理想，與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果的符合度更高，再結(jié)合陣列聲波處理的破裂壓力、應(yīng)力等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對泥頁巖儲層較為全面的可壓裂性評價(jià)。

2.6 儲層品質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

利用常規(guī)、電成像及陣列聲波測井等資料處理的泥頁巖儲層總有機(jī)碳含量、礦物組分、孔隙度、含氣量、脆性指數(shù)等參數(shù)，結(jié)合研究區(qū)泥頁巖儲層特性及開采效果，參考國內(nèi)其他地區(qū)頁巖氣評價(jià)方法，將八寶山盆地泥頁巖儲層劃分為三類(見表1)：Ⅰ類儲層，在現(xiàn)有試采工藝條件下能夠獲得工業(yè)氣流；Ⅱ類儲層，在現(xiàn)有工藝條件下能夠獲得低產(chǎn)氣流；Ⅲ類儲層，在現(xiàn)有工藝條件下只產(chǎn)少量氣或不產(chǎn)氣。依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)綜合劃分八寶山盆地高原含氣泥頁巖有利儲集段，優(yōu)選最佳層段試氣試采。

3 應(yīng)用效果

根據(jù)儲層關(guān)鍵參數(shù)評價(jià)方法及儲層品質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對八寶山盆地B2井進(jìn)行了處理解釋(見圖8)，該井654.0～665.5 m、680.0～692.2 m兩個(gè)井段為Ⅰ類儲層：第1井段為黑色粉砂質(zhì)泥巖層，源巖品質(zhì)較好，w(TOC)WC為2.7%；儲層基質(zhì)微孔、裂縫及溶蝕孔縫均發(fā)育，陣列聲波變密度圖上反射條紋明顯，斯通利波幅度減小、反射系數(shù)增強(qiáng)、衰減增大，反映出孔縫延伸遠(yuǎn)且連通性好，計(jì)算的變骨架的基質(zhì)孔隙度1.15%，滲透率0.016 mD，裂縫孔隙度0.2%；該井段儲層含氣性較好，泊松比與壓縮系數(shù)含氣包絡(luò)面積較大，氣測全烴抬升明顯，計(jì)算總含氣量11.18 m3/t，吸附氣含量6.82 m3/t，游離氣含量4.36 m3/t；該井段破裂壓力整體較低，為19.9 MPa，上部脆性指數(shù)較強(qiáng)，為67.8%，且上部泥質(zhì)含量相對較低，溶蝕及裂縫較下部更加發(fā)育，也易于壓裂改造，測試產(chǎn)氣量貢獻(xiàn)更大。同理，第2井段也具有類似特征。上述兩井段進(jìn)行上下一體分層段試氣后獲得高產(chǎn)天然氣。應(yīng)用結(jié)果再次證明，對八寶山盆地高原含氣泥頁巖儲層關(guān)鍵參數(shù)評價(jià)有效地解決了研究區(qū)頁巖氣儲層的評價(jià)難題并取得了較好的應(yīng)用效果。

圖7 儲層總含氣量及脆性指數(shù)計(jì)算結(jié)果Fig.7 Calculation results of total gas content and brittleness index of the reservoir

表1 八寶山盆地高原含氣泥頁巖儲層品質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)論與認(rèn)識

1)通過實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合，嘗試多方法求解w(TOC)，優(yōu)選改進(jìn)的Schmoker模型、基于聲波時(shí)差和電阻率的ΔlgR法及U含量法等3種方法加權(quán)處理提高了w(TOC)的計(jì)算精度；基于敏感參數(shù)的最優(yōu)化算法，通過超定方程組求解，能夠較好地評價(jià)復(fù)雜泥頁巖儲層巖石礦物含量。

2)基于巖石礦物變骨架的基質(zhì)孔隙度計(jì)算和基于電成像的裂縫參數(shù)計(jì)算及PoroTex圖像處理技術(shù)對次生孔隙進(jìn)行了全面評價(jià)，陣列聲波測井可以在徑向上與電成像測井形成互補(bǔ)，對于孔縫的徑向連通性可以進(jìn)行精確刻畫，有效解決了八寶山盆地高原含氣泥頁巖儲層復(fù)雜儲集空間表征難題。

圖8 B2井泥頁巖儲層品質(zhì)綜合評價(jià)成果圖Fig.8 Comprehensive evaluation results of shale reservoir quality in well B2

3)基于敏感參數(shù)建立的多元回歸模型評價(jià)儲層含氣量、吸附氣含量及游離氣含量，與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果有較好的一致性；可壓性評價(jià)方面，礦物加權(quán)計(jì)算的脆性指數(shù)相對于巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算的脆性指數(shù)具有更理想的效果。

4)基于上述儲層關(guān)鍵參數(shù)評價(jià)模型，形成了八寶山盆地高原含氣泥頁巖儲層品質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為試氣選層提供了依據(jù)。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，八寶山盆地高原含氣泥頁巖儲層關(guān)鍵參數(shù)評價(jià)方法有效解決了研究區(qū)頁巖氣儲層的評價(jià)難題并取得了較好的應(yīng)用效果。