旬宜地区长73页岩储层研究

旬宜地区长73页岩储层研究

郭园园

中石化经纬有限公司华北测控公司 河南  南阳  473132

摘要：页岩属于烃源岩中的一种，它的生烃、排烃、运移、聚集和保存等一系列活动全都在烃源岩内部完成，页岩既是烃源岩的储层，也是烃源岩的盖层。油气可以在页岩岩石颗粒之间进行储藏，也可以在孔隙结构或者裂缝中进行储藏，同时它也可以附着在页岩的有机物的表面上；通常这种页岩储层都具有非常低的孔隙度和非常低的基质渗透率。

一般的页岩都是高自然伽马、电阻率中等、密度大、中子高。富含有机质的页岩具有以下一些特点，它的自然伽马数值通常高于普通页岩、电阻率也比较高、而密度较低、中子中等。密度和中子数值没有差异或只有较小的差异，但对比有机质含量低的页岩差异明显较小。泥岩的测井特征为低电阻率、高自然伽马、高中子。本文以旬宜地区长73页岩储层为例进行了测井解释方法研究，为后续页岩储层的开发提供技术依据。

关键词：页岩；储层测井；方法研究

页岩是一种由黏土脱水胶结形成的岩石。通常是以黏土类矿物为主，例如高岭石、水云母等，薄层理构造都很明显。页岩成分比较复杂，最主要的矿物就是黏土矿物如高岭石、水云母、伊利石等，一般含量在90%以上。次要矿物为石英、长石。而旬宜区块的长73页岩的矿物成分主要是黏土、石英、长石等，白云石和方解石含量极少，基本可以忽略不计。

旬宜地区长73页岩作为烃源岩的一种，有着烃源岩所具备的一切物理化学性质，但由于其沉积环境特殊，又使其和其他岩石的测井响应特征有有着一定的不同之处。长73页岩是低能深水环境中沉积的，沉积物的粒度较细，吸收的放射性元素较多，因此为高伽马异常；因为干酪根的密度通常是比地层岩石骨架密度要小一些，所以密度也相对要低一点，声波要大一点；由于长73页岩段的空隙中同时富含地层水和液态烃，因此电阻反应为高值。以上测井特征通常称为“三高一低”的特征。

一、页岩油储层的测井识别

1曲线重叠法

基于钻井取芯的岩性，利用常规资料，采用测井曲线重叠法技术，定性划分泥页岩标准。当页岩中存有大量低密度、低速度的干酪根的时候，声波值增大，电阻率值也会相应增大，在这种情况下声波时差曲线会与电阻率曲线发声一定的分离；而低密度、低速度的干酪根没有存在于页岩中的时候，声波时差变大、电阻立场减小，造成声波时差电阻率曲线重叠。电阻率和孔隙度曲线重叠法能消除岩石孔隙度对页岩识别的的影响，在烃源岩中，孔隙度曲线通常是与高声波时差、低密度的固态有机质息息相关的，在烃源岩中，如果油气还没有生成，RT仅仅因为孔隙度曲线的变化而变化，RT曲线值增大，可以认为有机质的相对丰度也高一些，如果电阻率没有什么变化，代表烃源岩还没有发育成熟。一般来说成熟的烃源岩中，孔隙度曲线会有所反映，因为已经有生成的烃的存在，RT值是明显会增大的,这也能看出来烃源岩的成熟。因此根据孔隙度曲线和电阻率曲线重叠可以识别油页岩。在某一深度范围内，选择砂岩段进行刻度让电阻率测井曲线与声波时差测井曲线重叠或者电阻率曲线与密度曲线重叠，曲线重叠有包络面积的深度段就可以评价为富烃泥页岩。（如图1）

从A井曲线重叠图上可以看出1061.1-1074.7米和1090.3-1107.5米井段声波时差和深侧向曲线重叠、密度和深侧向曲线的重叠包络面积比较大，测井解释为油页岩与A取芯表归位后的岩性一致，该方法比较可靠。

图1  A井曲线重叠法识别富烃泥页岩

2交会图法

交会图法是指对烃源岩敏感的测井曲线中，选出若干条测井曲线进行交会图的制作分析，然后通过对交会图中有效的数据点的分布规律进行研究，以此方法对烃源岩进行识别。通过应用这一研究方法可以发现，在密度-电阻率交会图和声波时差-电阻率交会图中，电阻率的读值相对是较高，声波读值相对高或者密度值相对较低的数据段为富烃泥页岩

图3、图4为砂岩和页岩的RT-AC交会图、RT-DEN交会图，从图上可以看出砂岩的补偿声波小于250μs/m，页岩的补偿声波大于250μs/m，砂岩的密度大于2.5g/cm3，页岩的密度小于2.5g/cm3，砂岩和页岩的电阻率都大于10Ω.m。用RT-AC交会图、RT-DEN交会图明显可以识别页岩和砂岩。

图2 A井RT-AC交会图                                图3 A井RT-DEN交会图

根据前面的交会图，曲线重叠图等各种方法识别页岩，初步建立旬宜区块长73页岩储层解释标准如表1：

表1 旬宜区块长73页岩测井解释标准

二、页岩储层解释模型及解释参数的选取

1矿物含量计算

    页岩储层中的不同矿物成分和它们的含量是压裂效果好坏的重要因素。页岩储层中，各种矿物含量在纵向上一般变化比较大，矿物组分也相对比较复杂，从测井资料上看，它的纵向分辨率也比较高，通过测井资料分析，能较好的对页岩储层矿物进行评价，以及对储层改造进行指导。目前要对黏土、石英、长石、白云石、方解石这五种矿物的含量进行测井计算的话，一般我们会采用以下几种方法：复杂岩性分析法、

ELAN最优化模型分析法和ECS测井计算法以及经验统计法。文章研究区块主要是利用A井的岩心页岩实验数据刻度测井技术，对多条测井曲线进行相关性分析，建立高精度的矿物含量测井解释模型。

旬宜区块长73页岩利用A井的全岩分析的矿物含量实验数据，对多条测井曲线进行回归建立的黏土含量、石英含量和长石含量建立解释模型。

黏土含量（CLAY）计算

CLAY=-21156+0.282*CNL-0.3201*GR+13.56*K+1874*TH+3.32*U+6141*DEN+0.015*AC+19.60*log10（RT）

石英含量（SY）计算

SY=217.58+0.114*CNL+0.0813*GR+0.327*K+0.53*TH-0.526*U-58.288*DEN-0.244*AC+0.116*log10（RT）

长石含量（CS）计算

CS=101947-0.201*CNL+0.348GR-13.82*K-2.211*TH-3.974*U-16.71*DEN+0.212*AC-16.2*log10（RT）

2有机碳（TOC）含量计算

页岩层段中有机碳的含量是评价储层好坏的重要指标，一般岩心测井取得的数据是最准确的，可以用于烃源岩评价。但是如果要连续对全井段进行取芯，然后进行实验分析来得到全井段的有机碳含量剖面，生产成本太高，基本上是不可行的。所以在重点层段取芯做实验分析，然后用取得的数据进行多远回归，得到有效的计算有机碳的方法。

根据A井的岩心实验数据对测井曲线进行多元相关性分析，建立高精度的TOC解释模型。回归的公式如下：

TOC=-32-0.31053*GR+0.001915*AC+3.7678*K+0.7129*TH-0.4778*CNL+3.0799*U+9.72*DEN+0.524*log10（RT）

3可溶烃和溶解烃（S1、S2）含量计算

烃源岩中的可溶烃含量S1、溶解烃含量（S2）和总有机碳含量（TOC）都是研究和评价烃源岩的重要指标，根据取芯井的实验数据跟多条测井曲线进行线性回归得出S1和S2的测井计算模型。

S1=6.3-0.94*GR+0.0006*AC+0.567*K+0.144*TH-0.193*CNL+0.922*U+1.044*DEN+1.064*log10（RT）

S2=-173.57-0.9GR+0.321*AC+7.866*K+1.769*TH-2.54*CNL+9.103*U+73.2*DEN+3.2*log10（RT）

4孔隙度（Φ）计算

储层的物性特征中，孔隙度是一个重要参数。如何准确的计算孔隙度，也是得出相对准确的含水饱和度、渗透率等其它储层参数的前提。一般反映地层孔隙度的测井曲线主要有声波时差、补偿中子和补偿密度测井，非常规计算孔隙度也可以采用核磁测井。

方法一、利用多元回归计算孔隙度的公式如下：

曲线拟合多元回归法是进行储层参数测井评价常用的方法。为研究岩心孔隙度与各测井曲线响应值之间的关系，通过岩心分析孔隙度与对应深度测井曲线响应值进行线性拟合，从而建立孔隙度评价模型。

该区块以A井的岩心实验数据对三孔隙曲线进行回归得出了页岩层的孔隙度计算公式：

POR=-22.34-0.09328*CNL+1.9642*DEN+0.09AC

方法二、利用核磁测井计算孔隙度：

一般通过对三孔隙度曲线进行综合分析，能在在一定程度上降低地层岩性和泥质含量的影响，但是这样得到的一般都是宏观的平均量，如果孔隙的变化比较复杂，就不能准确的求取孔隙度。而核磁共振资料很好的解决了这种情况，它不但能提供宏观上的平均量，区间孔隙度也能提供。研究表明，区间孔隙度与岩石的孔喉半径还有孔隙结构都有着紧密切的关系。核磁测井提供了页岩总孔隙度、有效孔隙度和可动孔隙度。

以渭北区块B井为例进行研究，684-698米井段为标准的页岩层，而该页岩层的总孔隙度4.35%，有效孔隙度3.28%，可动流体孔隙度2.09%， 比砂岩层段的孔隙度明显减少。该层标准T2谱谱谱峰不明显，谱峰比较窄，差谱信号比较弱（如图4）。长73页岩和砂岩孔隙度参数统计表（表2）。

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图4 B井长73页岩核磁处理成果图

表2 B井核磁孔隙度参数统计表

5渗透率计算

储层渗透性的好坏也是储层能否形成有效的产能以及产能好坏的一个重要因素。通常渗透率可以定量反应储层的渗透性大小。而储层的渗透率受诸多因素影响，岩石的孔隙结构、孔隙体积、颗粒粒度、胶结物的含量等都对渗透率有想。本次研究采用Timur公式来对地层的绝对渗透率进行计算，公式如下。

式中，Sirr：束缚水饱和度，小数；

Φ：孔隙度，小数；

K：绝对渗透率，×10-3μm2。

6脆性矿物

矿物组分法：根据矿物组分评价结果确定的石英、方解石和黏土的体积含量，计算岩石的脆性指数。

CXKW=100%×VCXKW/∑VT

式中，CXKW：岩石脆性指数，百分数；

VCXKW：骨架矿物中脆性矿物体积含量，用小数表示；

VT：骨架矿物中各种矿物体积含量（如石英、长石、方解石、白云石、黄铁矿、和黏土等），以小数表示；

7综合应用分析

图5为根据岩心实验刻度回归的解释模型验证图，从图上可以看出回归的曲线跟岩心归位后的数据具有较高的符合率，部分井段有误差，考虑是岩心实验误差引起的，全井段一致性都很好。

图5  A井测井解释模型验证图

结论

本文根据交会图，曲线重叠图等各种方法识别页岩，初步建立旬宜区块长73页岩储层解释标准。通过对页岩岩心实验数据刻度测井技术，对多条测井曲线进行相关性分析，建立高精度的矿物含量测井解释模型，可准确对该区块储层特征进行计算，可定性、定量解释该区块储层参数的岩性、物性、电性、含油气性等，为后续旬宜区块长73页岩的开发提供技术依据。

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