頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)解釋

1、頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用作者：王瀟翊摘 要 目前頁(yè)巖油氣勘探已逐漸成為國(guó)內(nèi)尋找油氣資源的重要領(lǐng)域.頁(yè)巖油 賦存方式和儲(chǔ)集空間的多樣性、復(fù)雜性及勘探的隱蔽性，導(dǎo)致利用測(cè)井信息對(duì)其 認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)較為困難，現(xiàn)在頁(yè)巖油氣測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)還處于空白.本文從頁(yè)巖油賦 存方式入手，對(duì)影響頁(yè)巖油儲(chǔ)集質(zhì)量和豐度的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析；從巖心實(shí)驗(yàn) 刻度出發(fā)，形成了頁(yè)巖巖相劃分方法；通過(guò)構(gòu)建頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)體積模型，建立 了頁(yè)巖含油性評(píng)價(jià)方法和相應(yīng)的參數(shù)計(jì)算模型；提出了頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段的概 念，并給出了確定有利儲(chǔ)集段類(lèi)別劃分的關(guān)鍵參數(shù)及其劃分方法.用此方法對(duì)勝 利油區(qū)頁(yè)巖油進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，取得了較好應(yīng)用效果.關(guān)鍵詞 頁(yè)巖油，

2、體積模型，巖相劃分，含油性評(píng)價(jià)，有利儲(chǔ)集段劃分弓I言近年來(lái)，頁(yè)巖油氣的勘探開(kāi)發(fā)正在國(guó)內(nèi)外廣泛展開(kāi)，測(cè)井技術(shù)是頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵 技術(shù)之一.因此，油頁(yè)巖和含氣頁(yè)巖的測(cè)井評(píng)價(jià)方法研究成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)4 一 7,并在烴源巖評(píng)價(jià)、含氣量計(jì)算等方面已經(jīng)取得了一些研究進(jìn)展.國(guó)外，Rick L ewis等人在2 0 0 4年提出了用蘭格繆爾吸附方程計(jì)算頁(yè)巖含氣量的方法；Julia F等在2007年研究了Barnett盆地油頁(yè)巖中的天然裂縫以及裂縫對(duì)水力壓裂的 重要性.ZoyaHeidari等201 1年將油頁(yè)巖組成劃分為骨架礦物、粘土、有機(jī) 質(zhì)和孔隙（烴類(lèi)、可動(dòng)水、束縛水），研究了使用密度、

3、中子、Pe、自然伽馬能譜和電阻 率測(cè)井資料綜合評(píng)價(jià)油頁(yè)巖的方法.國(guó)內(nèi)，賀君玲等2 0 0 6年研究了松遼盆地油頁(yè)巖中總 有機(jī)碳（TOC）與含油率的定量關(guān)系，建立了計(jì)算含油率的評(píng)價(jià)模型.陸巧煥等2 0 0 6 年總結(jié)了勝利油田孔店組生油巖的測(cè)井響應(yīng)特征，建立了聲波時(shí)差計(jì)算TOC的模型，并根 據(jù)TOC劃分生油巖的生油級(jí)別.蔣裕強(qiáng)2 0 10年通過(guò)研究分析四川盆地海相黑色頁(yè)巖， 將其儲(chǔ)滲空間分為基質(zhì)孔隙與裂縫，基質(zhì)孔隙包括無(wú)機(jī)孔隙和有機(jī)孔隙.潘仁芳等在2 0 1 0年研究頁(yè)巖氣測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，提出了用體積模型計(jì)算含烴量的方法和最優(yōu)化多礦物解 釋模型.頁(yè)巖油是儲(chǔ)存在大段富含有機(jī)質(zhì)的油頁(yè)巖和油泥巖等巖

4、層的無(wú)機(jī)及有機(jī)孔隙中的液 態(tài)烴（其中部分吸附在有機(jī)質(zhì)和巖石顆粒表面），以自生自?xún)?chǔ)為主頁(yè)巖油的形成和富集有 著自身獨(dú)有的特點(diǎn).頁(yè)巖油目前已成為勝利油區(qū)勘探開(kāi)發(fā)的主要領(lǐng)域.頁(yè)巖油巖相的復(fù)雜性、賦存方式和儲(chǔ)集 空間的多樣性、變化的不規(guī)律性及勘探的隱蔽性等，導(dǎo)致利用測(cè)井信息對(duì)其認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)較為 困難.與頁(yè)巖氣測(cè)井評(píng)價(jià)不同，頁(yè)巖油的測(cè)井評(píng)價(jià)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外均處于起步階段.為解決上述問(wèn)題，在調(diào)研國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣測(cè)井評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，根據(jù)勝利油區(qū)頁(yè)巖油的特點(diǎn)，從 巖心實(shí)驗(yàn)刻度出發(fā)，建立測(cè)井信息劃分頁(yè)巖巖相的模式，構(gòu)建頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)體積模型及含 油飽和度模型，并首次提出頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段的概念，給出儲(chǔ)層質(zhì)量和含油豐度評(píng)價(jià)的方

5、法.根據(jù)上述研究成果，建立了整套頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)方法，并形成軟件，模塊其成果對(duì)于評(píng) 價(jià)勝利油區(qū)頁(yè)巖油的資源量及尋找勘探開(kāi)發(fā)有利目標(biāo)具有重要作用.1頁(yè)巖油模型頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)體積模型建立過(guò)去泥頁(yè)巖一般作為蓋層和生油巖層進(jìn)行評(píng)價(jià)，尚未形成完 善的頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)的體積模型.頁(yè)巖油的巖相、賦存方式和儲(chǔ)集空間明顯不同于砂巖油氣 藏，其含油性不僅與巖性、物性參數(shù)相關(guān)外，還與地化參數(shù)有關(guān)，這是有別于常規(guī)油氣藏的 重要方面.因此，在分析含油性與巖性、物性關(guān)系的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)與地化參數(shù)相關(guān)性的研究. 為構(gòu)建的頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)體積模型，除去地層總孔隙體積、巖石骨架、粘土等參數(shù)外，有機(jī) 質(zhì)含量也是體積模型中重要的組成部分.

6、地層總孔隙度由有效孔隙和束縛孔隙構(gòu)成，有效孔 隙包括可動(dòng)油、可動(dòng)水；束縛孔隙包括殘余油、束縛水.巖石骨架主要有方解石、石英類(lèi)及其它礦物構(gòu) 成.依據(jù)巖心分析資料，建立了在地質(zhì)約束條件下計(jì)算礦物組分和含量、物性參數(shù)、有機(jī)質(zhì) 參數(shù)、含油性參數(shù)等的測(cè)井解釋模型，數(shù)據(jù)處理后就可以得到頁(yè)巖油儲(chǔ)層的測(cè)井評(píng)價(jià)成果.2頁(yè)巖段巖相劃分不同巖相泥頁(yè)巖生油能力和儲(chǔ)集性能有較大的差異，其測(cè)井響應(yīng)特性及產(chǎn)能亦有明顯不 同.泥頁(yè)巖種類(lèi)較多，勝利油田L(fēng)X井巖心分析資料證實(shí)，在二百多米的泥頁(yè)巖段，共有6 9種不同巖 性.而有機(jī)質(zhì)豐度、碳酸鹽巖和石英等礦物含量對(duì)電阻率及其他測(cè)井信息均有較大影響.碳 酸鹽巖、石英等脆性礦物含量高的

7、泥頁(yè)巖，易形成構(gòu)造裂縫，且有機(jī)質(zhì)豐度高，儲(chǔ)集質(zhì)量和 含油豐度均較好.因此，泥頁(yè)巖的巖相劃分是評(píng)價(jià)儲(chǔ)集質(zhì)量的重要手段.測(cè)井巖相劃分方法是利用系統(tǒng)取心井的分析資料，以大尺度巖性變化（巖心錄井描述）為 主線，以微小尺度（實(shí)驗(yàn)分析描述）的泥頁(yè)巖巖石學(xué)特征為基礎(chǔ)，刻度成像測(cè)井信息，以成 像圖上的色標(biāo)變化標(biāo)定常規(guī)測(cè)井資料，建立巖相精細(xì)劃分模式.定量劃分巖相首先是對(duì)測(cè)井 資料進(jìn)行深度校正、標(biāo)準(zhǔn)化等預(yù)處理，盡量消除非地層因素的影響.利用聲波、中子、密度 測(cè)井信息連續(xù)逐層計(jì)算碳酸鹽巖、砂巖、泥巖等含量，獲得準(zhǔn)確的巖性剖面解釋?zhuān)凑詹煌?巖石的成份分類(lèi)；同時(shí)連續(xù)逐點(diǎn)地分析聲波、塊狀泥質(zhì)灰?guī)r相：常規(guī)測(cè)井曲線呈“一高

8、、 三中、一低、無(wú)異?！保矗焊呙芏戎?，自然伽馬、電阻率、中子值中等，低聲波時(shí)差，自 然電位無(wú)異常，曲線幅度變化平緩.成像圖上顯示為棕黃色塊狀明暗變化的圖像，在碳酸鹽 含量較高處，呈亮色塊狀.儲(chǔ)集質(zhì)量和含油豐度較差.塊狀灰質(zhì)泥巖相：常規(guī)測(cè)井曲線呈“二高、二中、一低、無(wú)異?！?即：高自然伽馬、高 中子值，中等聲波時(shí)差、中等密度值，低電阻率值，自然電位無(wú)異常，電阻率曲線幅度變化， 判斷巖層結(jié)構(gòu)特征.幅度變化平緩時(shí)為塊狀，幅度變化劇烈時(shí)為層狀.勝利油田渤南洼陷某井巖相劃分的實(shí)例.將錄井描述的泥巖、灰質(zhì)泥巖、油泥巖、泥質(zhì)灰 巖、油頁(yè)巖等巖性，劃分為4種巖相模式：即塊狀泥質(zhì)灰?guī)r相、塊狀灰質(zhì)泥巖相、層狀泥

9、質(zhì) 灰?guī)r相、層狀灰質(zhì)泥巖相曲線幅度變化平緩.成像圖上顯示為塊狀、層狀的黑色一棕色寬 條紋.儲(chǔ)集質(zhì)量和含油豐度較差.層狀泥質(zhì)灰?guī)r相：常規(guī)測(cè)井資料呈“三高、一中或高、一 低、一異?！?，即：高聲波時(shí)差、高中子、高電阻率值，中或高自然伽馬，低密度，自然電 位明顯異常，曲線呈鋸齒狀.成像圖上顯示為紋層狀高阻亮黃色條紋，在靜態(tài)圖上為淺亮黃 色.儲(chǔ)集質(zhì)量好和含油豐度高.層狀灰質(zhì)泥巖相：常規(guī)測(cè)井資料呈“二高、三中、一低、一 異常”，即：高自然伽馬、高密度值，聲波時(shí)差、中子、電阻率為中等值，自然電位小幅度 異常，曲線呈鋸齒狀.成像圖上顯示為紋層狀的明暗遞變條紋，顏色以黃色、亮黃色為主.儲(chǔ) 集質(zhì)量和含油豐度均較好

10、.3頁(yè)巖含油性評(píng)價(jià)3.1含油性與孔隙度、地化參數(shù)關(guān)系頁(yè)巖含油性特征與常規(guī)砂巖油藏相比有明顯的不同，除以無(wú)機(jī)孔隙為主要的儲(chǔ)集空間外， 還存在于有機(jī)孔隙中.因此，其含油性除與巖性、孔隙度密切相關(guān)外，還受游離烴（S1、） 殘余有機(jī)碳百分含量（TOC）等地化參數(shù)的制約.含油性與孔隙度、地化參數(shù)之間的關(guān)系.巖 心分析孔隙度與含油飽和度、含水飽和度關(guān)系圖，可以看出，分析巖樣的含油飽和度有較多 點(diǎn)大于10 0%,且與孔隙度相關(guān)性較含水飽和度差；而含水飽和度與孔隙度卻有著很好的 相關(guān)性.隨S1、TOC的增大，含油飽和度有增大的趨勢(shì).上述分析表明頁(yè)巖油賦存方式 與常規(guī)砂巖油藏明顯不同，與頁(yè)巖氣以吸附為主的特點(diǎn)也

11、不一致.頁(yè)巖油主要儲(chǔ)集在巖層的 無(wú)機(jī)孔隙中，少部分存在于有機(jī)質(zhì)排烴后的有機(jī)孔隙中，其含油性受巖石物性和有機(jī)質(zhì)豐度 的共同影響；孔隙度與含水飽和度的相關(guān)性最好，說(shuō)明水存在無(wú)機(jī)孔隙中，儲(chǔ)集空間相對(duì)單一.3.2含油飽和度計(jì)算方法頁(yè)巖油賦存于無(wú)機(jī)孔隙、微裂縫及有機(jī)孔隙中.其賦存方式的復(fù)雜性，影響含油飽和度參 數(shù)的計(jì)算精度.可以說(shuō)，含油飽和度參數(shù)計(jì)算是一個(gè)世界性的難題.本文構(gòu)建的頁(yè)巖油含油 飽和度計(jì)算方法考慮了儲(chǔ)集在無(wú)機(jī)和有機(jī)孔隙兩種空間中的原油.設(shè)含油飽和度為So ；存 在于無(wú)機(jī)孔隙中的含油飽和度為Sow，稱(chēng)為無(wú)機(jī)含油飽和度；存在于有機(jī)孔隙中的含油 飽和度為Soy，稱(chēng)為有機(jī)含油飽和度.則有 So =

12、Sow+Soy， (1)存在于 無(wú)機(jī)孔隙中的含油飽和度Sow的計(jì)算為Sow=1Sw含水飽和度Sw用阿爾奇公式計(jì)算得到.阿爾奇公式為：Sw=nabRw 其中，a，b為巖性系數(shù)，m為膠結(jié)指數(shù)，。為飽和度指數(shù).這些參數(shù)利用巖心實(shí)驗(yàn)分析 得到.需要指出的是：頁(yè)巖塑性強(qiáng)、孔隙小，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層理、紋理發(fā)育，巖電實(shí)驗(yàn)分析難度 非常大.存在于有機(jī)孔隙中的含油飽和度為Soy的計(jì)算公式為Soy=x S1 TOCS1為游離烴含量，TOC為殘余有機(jī)碳百分含量，x為回歸公式的系數(shù).3.3地化參數(shù)的計(jì)算3. 3. 1有機(jī)質(zhì)含量和TOC的計(jì)算目前，測(cè)井信息計(jì)算TOC的方法相對(duì)比較成熟，有 IgR法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、最小二乘

13、法、區(qū)塊經(jīng)驗(yàn)公式等5, 7, 8，10，15.但 這些計(jì)算方法均沒(méi)有考慮礦物組分對(duì)TOC計(jì)算精度的影響.本文采用體積模型法計(jì)算TO C，評(píng)價(jià)頁(yè)巖含油性.該方法既考慮了巖石骨架、粘土、流體對(duì)測(cè)井信息的共同影響，提高 了 TOC的計(jì)算精度，同時(shí)還可以得到頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)模型中的有機(jī)質(zhì)含量.該方法已在勝 利油區(qū)廣泛應(yīng)用，具有普適性.泥質(zhì)含量和TOC的體積模型.首先利用聲波和電阻率測(cè)井的參數(shù)對(duì)，即AT和1/R t值，確定四個(gè)極值點(diǎn)(10 0%含有機(jī)質(zhì)、100%含水、純巖石骨架和粘土).這四個(gè) 極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)四個(gè)測(cè)井參數(shù)對(duì)然后，確定有機(jī)質(zhì)零線斜率，純有機(jī)質(zhì)極值(ATOm)，有機(jī) 質(zhì)含量與有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化系數(shù)(KC

14、H)等三個(gè)參數(shù)，計(jì)算巖石的有機(jī)質(zhì)含量和TOC. 計(jì)算有機(jī)質(zhì)體積百分含量的公式為Vom=(ATk ATm)/(ATomATm)，其中，Vom為有機(jī)質(zhì)體積百分含量；ATk、ATm、ATom分別為計(jì)算點(diǎn)、巖石骨 架點(diǎn)、有機(jī)質(zhì)極值點(diǎn)的聲波時(shí)差值.將有機(jī)質(zhì)體積百分含量轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳重量百分含量TOC的公式為T(mén)OC = Vom(dom/d)/KCH， dom、d分別為有機(jī)質(zhì)密度和巖 石密度，有機(jī)碳轉(zhuǎn)化系數(shù)KCH與巖層成巖作用及有機(jī)質(zhì)類(lèi)型有關(guān).3.3.2游離烴S1計(jì)算模型巖心分析獲得的S1與聲波、密度、中子測(cè)井信 息的相關(guān)性較好，因此，利用三孔隙度測(cè)井信息，采用如下計(jì)算公式計(jì)算S1.Sl = e (AXAt+

15、BX CNL + CXpbD),其中， t、 CNL、p b分別為聲波時(shí)差、中子孔隙度、視密度，可由相應(yīng)的測(cè)井資料 獲得；A、B、C、D分別為統(tǒng)計(jì)回歸得到的系數(shù).4頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)常規(guī)砂巖油層和油藏的概念，變換為對(duì)頁(yè)巖油儲(chǔ)集段和礦床的認(rèn)識(shí).在上述研究 工作的基礎(chǔ)上，提出頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段的概念.然后，利用測(cè)井資料劃分頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段， 確定關(guān)鍵參數(shù)，評(píng)價(jià)儲(chǔ)集段質(zhì)量和含油豐度，劃分有利儲(chǔ)集段類(lèi)別.頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段可以 劃分為三類(lèi)：1類(lèi)（好）、11類(lèi)（中）、111類(lèi)（差）.在梳理分析測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，依據(jù)測(cè)井信息計(jì)算脆性礦物含量（砂質(zhì)巖含量和碳酸鹽巖含 量之和）、孔隙度、TOC、含油飽和

16、度等4個(gè)參數(shù)作為關(guān)鍵參數(shù)；綜合氣測(cè)、錄井、槽面 顯示等其他井筒資料，建立識(shí)別和劃分不同類(lèi)型頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段的測(cè)井解釋方法和模式； 制定分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段類(lèi)別的劃分.為了實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段的定量劃分，引入評(píng)價(jià)儲(chǔ)集段質(zhì)量的參數(shù)RIZ和評(píng)價(jià)儲(chǔ)集段 含油豐度的參數(shù)FIO.RIZ是脆性礦物含量與孔隙度重疊得到的參數(shù).根據(jù)有利儲(chǔ)集段類(lèi)別，分別定義為RIZ1，RIZ2、RIZ3 .以I類(lèi)有利儲(chǔ)集段 為例：R I Z 1 = （VCXKW計(jì)算值一VCXKW I類(lèi)下限值）+ （計(jì)算值一 I類(lèi)下限值），（8）其中，CXKW計(jì)算值為測(cè)井計(jì)算脆性礦物含量，CXKWI類(lèi)下限值為I類(lèi)有利儲(chǔ)集段脆 性礦物

17、含量下限值； 計(jì)算值為測(cè)井計(jì)算孔隙度，I類(lèi)下限值為I類(lèi)有利儲(chǔ)集段孔隙度界限值.F I 0 是含油飽和度與TOC重疊得到的參數(shù).根據(jù)有利儲(chǔ)集段類(lèi)別，分別定義為FIO1、FI O2、FIO3.以II類(lèi)有利儲(chǔ)集段為例：FIZ1=（SO計(jì)算值一SOII類(lèi)下限值）+ （TOC計(jì)算值一TOCII類(lèi) 下限值），其中，SO計(jì)算值為測(cè)井計(jì)算的含油飽和度，SOI類(lèi)下限值為I類(lèi)有利儲(chǔ)集段含油飽和 度下限值，TOC計(jì)算值為測(cè)井計(jì)算殘余有機(jī)碳含量，TOCI類(lèi)下限值為I類(lèi)有利儲(chǔ)集段 TOC下限值.在開(kāi)展以上研究的基礎(chǔ)上，編制完成頁(yè)巖油專(zhuān)用測(cè)井評(píng)價(jià)處理軟件，實(shí)現(xiàn)了 頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段的定量評(píng)價(jià)地區(qū)頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).表

18、1 LJ地區(qū)頁(yè)巖油有利儲(chǔ)集段評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分VCXKW655653 RIZ10FIO10SP 有異常，錄井、 氣測(cè)、槽面顯示活躍II類(lèi)（中）502 5 5 5 2 RIZ20FIO20SP有異常，氣測(cè)、錄井顯示好III類(lèi)（差）4 5 1 RIZ30 FIO30 SP異常不明顯或 無(wú)異常，錄井、氣測(cè)無(wú)顯示5應(yīng)用效果利用頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)軟件對(duì)渤南洼陷7 1 口井的頁(yè)巖油儲(chǔ)層進(jìn)行了分類(lèi)評(píng)價(jià)，取得較好的 應(yīng)用效果.處理井段為沙三段2 9 9 03O8Om.計(jì)算結(jié)果表明，孔隙度、含油飽和度、滲透率、 TOC、碳酸鹽巖含量、砂質(zhì)巖含量等參數(shù)與巖心分析數(shù)據(jù)吻合較好.其中12下、13上 小層物性好的儲(chǔ)集段碳酸鹽巖含量高，TOC高，含油飽和度高，孔隙度大.解釋I類(lèi)有利 儲(chǔ)集段1段12.2m，II類(lèi)有利儲(chǔ)集段1段2 0 m.勝利油田L(fēng)J地區(qū)I類(lèi)有利儲(chǔ)集段測(cè)井計(jì)算得到的含油飽和度、TOC、有效厚度參數(shù)繪制 的等值圖.可以看出，解釋的I類(lèi)儲(chǔ)集段厚度最大處位于西南部的L7井區(qū)；解釋的II類(lèi)儲(chǔ) 集段厚度最大處位于西南部的L7、L 6 0 2井區(qū);解釋III類(lèi)厚度最大處位于北東部的L2、 Y42、L 11井區(qū).6小結(jié)6.1建立了勝利油區(qū)測(cè)井信息劃分頁(yè)巖巖相的模式，實(shí)現(xiàn)了泥頁(yè)巖巖相的精細(xì)劃分.6.2構(gòu)建了頁(yè)巖油測(cè)井評(píng)價(jià)體積模型，為測(cè)井?dāng)?shù)