賴錦，凡雪純，黎雨航，趙鑫，劉士琛，劉小平，李棟，龐小嬌，李紅斌，羅瑀峰 1)油氣資源與探測國家重點實驗室(中國石油大學(北京))，北京，102249；中國石油大學(北京)地球科學學院，北京，102249；中石油浙江油田分公司勘探開發(fā)研究院，杭州，310023

內容提要: 通過巖芯、薄片、掃描電鏡等巖石物理實驗結合常規(guī)、成像以及核磁共振等測井資料，對蘇北盆地古近系阜寧組阜二段頁巖“七性關系”和“三品質”進行研究。結果表明阜二段頁巖儲集空間包括粒間孔、顆粒溶孔、晶間孔、有機質孔以及微裂縫，不同孔徑孔隙含油性均較好。根據(jù)物性參數(shù)、孔隙空間建立了儲層品質劃分標準，由I類到Ⅳ類束縛水飽和度逐漸變大。阜二段烴源巖有機質類型好，TOC基本都大于1%，根據(jù)自然伽馬能譜測井 K 含量和ΔlgR建立了TOC測井模型，并根據(jù)TOC大小實現(xiàn)烴源巖品質劃分。地應力方向主要為北東—南西向，阜二段脆性指數(shù)基本都大于40%，可壓裂性好，根據(jù)脆性指數(shù)實現(xiàn)工程品質劃分。在“七性關系”研究基礎上，通過對儲層品質、烴源巖品質以及工程品質三者疊加完成了單井“甜點”段優(yōu)選，甜點主要分布在泥脖子、七尖峰、四尖峰和上山字和中山字段，結果與試油資料相吻合。研究成果可為頁巖油測井評價和甜點預測提供理論指導和技術支撐。

頁巖油(廣義)泛指蘊藏在富有機質頁巖層系(包含頁巖層系中的致密碳酸鹽巖和碎屑巖夾層)中的石油資源(鄒才能等，2015；金之鈞等，2019；付金華等，2019；趙賢正等，2020)。狹義頁巖油則指滯留于頁巖層中尚未排出、相對原位存儲的石油(趙賢正等，2020)。頁巖油通常富集于有機質豐富的細粒沉積巖層系內，儲層可為致密碎屑巖、碳酸鹽巖和泥頁巖，依靠常規(guī)開發(fā)技術難以開采，需通過壓裂改造(鄒才能等，2013；金之鈞等，2019；付金華等，2019；楊智等，2021)。近年來，隨著頁巖油勘探開發(fā)理論和工程上的突破，頁巖油在全球各個盆地獲得廣泛突破，如美國和加拿大交界處Williston盆地的巴肯頁巖(Saidian and Prasad, 2015)、渤海灣盆地滄東凹陷孔店組孔二段(鄢繼華等，2017；Guan Ming et al., 2020)、鄂爾多斯盆地延長組7段細粒沉積巖(鄒才能等，2015；袁選俊等，2015；Lai Jin et al., 2016)、準噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組(王小軍等，2019；支東明等，2019；王劍等，2020)、蘇北盆地古新統(tǒng)阜寧組阜二段(Liu Xiaoping et al., 2020)等，證實了頁巖油具有巨大的資源勘探潛力(李曉光等，2019；鄒才能等，2019；胡宗全等，2021)。

測井技術作為重要的技術手段在頁巖油理論研究與勘探開發(fā)實踐中發(fā)揮了不可替代的作用(蔣云箭等，2020；李寧等，2021)。眾多專家學者針對頁巖測井評價做了很多卓有成效的工作，在頁巖層序地層(熊紹云等，2020)、巖相(匡立春等，2015；張超等，2017)、孔隙結構(Loucks et al., 2012)、裂縫識別(Lyu Wenya et al., 2016；呂文雅等，2021)、儲層參數(shù)計算(張晉言，2012)、脆性指數(shù)(Lai Jin et al., 2015)、地層壓力(鐘淑敏等，2016)和源儲配置關系(鐘高潤等，2016)等精細評價與測井表征取得系列成果。然而總體而言，非常規(guī)油氣的快速興起使得現(xiàn)今測井評價技術正面臨不適應勘探開發(fā)對象的艱難時期(李浩等，2015；劉國強，2021；賴錦等，2021)。致密、頁巖油氣評價提出的“七性關系”(巖性、物性、電性、含油性、脆性、烴源巖特性和地應力各向異性)和“三品質”(烴源巖品質、儲層品質和工程品質)評價使測井評價技術面臨多重挑戰(zhàn)和全新探索(李浩等，2015；劉國強，2021；賴錦等，2021)?？碧侥繕说霓D變以及技術需求的提高對測井評價技術提出了新的要求(李寧等，2020；蔣云箭等，2020)，即由原來的常規(guī)儲層“四性關系”研究逐漸轉向非常規(guī)油氣“七性關系”和“三品質”評價(趙政璋等，2012；閆偉林等，2014；蔣云箭等，2020；賴錦等，2021)。

然而目前缺乏一套可推廣的針對頁巖油的“七性關系”和“三品質”測井評價體系，本文基于以上研究現(xiàn)狀和存在的問題，以蘇北盆地古近系阜寧組阜二段典型狹義頁巖油(Zhang et al., 2014)為例，首先分別闡明其巖性、物性、電性、含油性、脆性、烴源巖特性和地應力各向異性等七性特征，然后通過巖芯分析化驗資料以及常規(guī)測井結合新技術測井資料實現(xiàn)頁巖“七性關系”測井表征；在此基礎上分別建立頁巖油“三品質”分類標準與對應測井評價體系。以期為頁巖油測井評價提供了新思路和新方法，并為非常規(guī)油氣測井評價體系提供理論依據(jù)與技術示范。

1 區(qū)域地質概況

蘇北盆地是在白堊系基底之上形成的中新生代斷陷湖盆，行政區(qū)劃上屬于安徽和江蘇地界，并向東延伸入黃海，其面積約3.5×104km2(Qiao Xiaojuan et al., 2012；Quaye et al., 2019；李維等，2020)。蘇北盆地構造演化可以分為3個階段：早期拉伸斷裂階段、晚期斷陷階段以及坳陷階段(Liu Chao et al., 2016)。形成現(xiàn)今的近東西向“一隆兩坳”構造格局：鹽阜坳陷、建湖隆起、東臺坳陷(圖1)(駱衛(wèi)峰等，2018)。鉆孔揭示蘇北盆地中新生代沉積物厚度可達7000 m，發(fā)育地層包括上白堊統(tǒng)泰州組(K2t)，古近系阜寧組(E1f)、戴南組(E2d)和三垛組(E2s)以及新近系鹽城組(N2y)和第四系東臺組(Qd)(Chen Liqiong, 2009；Qiao Xiaojuan et al., 2012；Liu Chao et al., 2016；李維等，2020)。

圖1 蘇北盆地構造帶劃分圖(據(jù)Zhang et al., 2014; Liu Jingshou et al., 2018；王旭影和姜在興，2021修改)Fig. 1 Tectonic location and units of Subei Basin (modified from Zhang et al., 2014; Liu Jingshou et al., 2018；Wang Xuying and Jiang Zaixing，2021&)

阜寧組自下而上可以劃分為4段，即阜一—阜四段(E1f1—E1f4)(Qi Kun et al., 2018)。其中，阜一段和阜三段沉積以河流—三角洲相為主，其巖性主要為砂巖、粉砂巖；而阜二段和阜四段以湖泊相深灰色泥頁巖為主，是蘇北盆地廣泛發(fā)育的烴源巖層(Qi Kun et al., 2018；王旭影和姜在興, 2018；彭金寧等，2020；Liu Xiaoping et al., 2020)。近年來隨著“進源找油”理論的革新以及水平井鉆井、體積壓裂等技術的進步，該套烴源巖層也逐漸成為產(chǎn)油的目的層并受到廣泛關注(Cheng Qingsong et al., 2019；Liu Xiaoping et al., 2020)。目前在蘇北盆地金湖凹陷和高郵凹陷鉆遇的阜寧組(阜二段和阜四段)泥頁巖層系200余井中見油氣顯示，試油有4 口井累計產(chǎn)油在1000 t以上，顯示了優(yōu)越的頁巖油聚集條件和良好的油氣勘探前景(段宏亮等，2020；付茜等，2020)。

2 “七性關系”研究

2.1 巖性

巖性的識別與劃分是進行頁巖油甜點評價預測、探井部署的基礎(趙賢正等，2017)。阜二段頁巖主要形成于相對低能環(huán)境的深湖、半深湖沉積環(huán)境，且其細微的沉積環(huán)境以及沉積物來源變化也造成沉積構造、礦物組分特征等具有明顯差異(李維等，2020；付茜等，2020)。結合現(xiàn)場巖芯描述、薄片鑒定和XRD分析，確定阜寧組阜二段巖性主要是灰黑色頁巖(圖2a—c)、(灰質)泥頁巖(圖2d—f；圖2g—i)、云質或粉砂質泥巖等(圖2j—l；圖2m—o)(Cheng Qingsong et al., 2019; Liu Xiaoping et al., 2020)。XRD全巖分析表明主要礦物組成包括石英、長石、碳酸鹽顆粒和黏土礦物(伊利石和伊蒙混層)以及黃鐵礦(Liu Xiaoping et al., 2021)。

2.2 物性及孔隙結構

氦氣孔隙度以及脈沖滲透率分析表明阜二段頁巖油儲層孔隙度介于0.18%～7.82%，平均僅2.14%，滲透率平均0.13×10-3μm2，分布在0.000002至 11.73×10-3μm2之間(Liu Xiaoping et al., 2020)(圖3a)。核磁共振T2譜分布基本表現(xiàn)為單峰狀，部分T2譜存在拖尾現(xiàn)象(圖3b)。說明其孔喉體系以細小的相對連續(xù)的孔隙空間為主，較少大孔徑粒間孔等(圖3b)。

Loucks 等(2009，2012)研究指出頁巖油孔隙空間基本為納米級，且其孔隙類型包括粒間孔、粒內孔、有機質孔和微裂縫(Liu Xiaoping et al., 2021)。除微裂縫外，因此基于光學顯微鏡的鑄體薄片難以探測到頁巖油儲層中的不同孔隙類型(圖2)，掃描電鏡在形貌及連通性等探測方面作用凸顯(Zhang Pengfei et al., 2018)。掃描電鏡觀察表明阜二段納米級孔隙廣泛發(fā)育，包含(1)無機成因孔隙，如顆粒(石英、長石和碳酸鹽顆粒)粒間孔(圖3c)、粒內(長石和白云石顆粒)溶孔(圖3d)、礦物(黏土礦物和白云石)晶間孔(圖3e，3f)；(2)有機成因孔隙如有機質孔(圖3g)；(3)微裂縫(圖3h)(Liu Xiaoping et al., 2020)。

2.3 含油性

頁巖油微觀含油性由孔隙類型及其組合特征以及礦物潤濕性決定(Xi Kelai et al., 2019；Zhao Xianzheng et al., 2019；Liu Xiaoping et al., 2020)。熒光薄片視域下可見阜二段頁巖全尺度孔隙均含油，礦物顆粒如長石、白云石等邊緣發(fā)暗藍或亮藍色熒光(圖4a，b)，長石以及親油性白云石顆粒內部溶蝕形成的粒內孔隙暗藍或亮藍色熒光特征呈分散狀分布(圖4a，b)(Liu Xiaoping et al., 2020)。部分陸源黏土礦物內部以及有機質內部也有分散藍色熒光特征(圖4c，d)，此外，未被充填的微裂縫暗色熒光特征也很明顯(圖4e，f)。事實上，頁巖油儲層中哪怕孔徑最小的有機質孔，由于其親油性，往往也是含油的(Loucks et al., 2009; Li Maowen et al., 2019)。

圖4 蘇北盆地阜寧組二段不同孔隙微觀含油性特征Fig. 4 Oil-bearing property of various pore spaces of the Second Member of the Paleogene Funing Formation in Subei Basin(a) 石英、白云石礦物顆粒分散分布，見生物碎屑，發(fā)育一條裂縫，Ji-19井，3828.5 m；(b)礦物顆粒邊緣分散暗藍色熒光特征，a視域熒光照片；(c) 成分主要為陸源黏土礦物(泥質)，微晶方解石，有機質分散分布，發(fā)育微裂縫，Ji-19井，3847 m；(d) 陸源黏土發(fā)斑點狀藍色熒光，有機質內部熒光呈分散狀，c視域熒光照片；(e) 石英長石等分散分布，有機物分散分布，發(fā)育一條微裂縫，Ji-19井，3833 m；(f) 有機質熒光呈斑點狀，微裂縫邊緣含油，發(fā)暗藍色熒光，e視域熒光照片(a) quartz, dolomite mineral particles are scattered distributed, and containing bioclasts, there is a microfracture, the Well Ji-19, 3825.5 m; (b) the edges of particle emit blue fluorescences, the same filed view of a under ultraviolet (UV) light; (c) the composition is dominantly detrital clay (mudrocks), microcrystalline calcite, and the organic matters are scattered distributed, there is a microfracture, the Well Ji-19, 3847 m; (d) the detrital clay emit scattered blue fluorescences, and there are scattered blue fluorescences in organic matters, the same filed view of c under ultraviolet (UV) light; (e) the quartz and feldspare as well as the organic matters are scattered distributed, and there is a micro-fracture, the Well Ji-19, 3833 m; (f) there are scattered blue fluorescences in organic matters, the edges of the microfractures are fluorescent (dark blue), he same filed view of e under ultraviolet (UV) light

2.4 電性/測井響應

頁巖電測響應表現(xiàn)出明顯的高伽馬(>60 API)、高中子(>15%)、高聲波時差(>250 μs/m)、低密度(<2.55 g/cm3)、高電阻率的特征(圖6)。含油性好的頁巖層段又表現(xiàn)出特定的響應，即相對低伽馬、高電阻率、深淺電阻率存在幅度差、核磁共振T2譜分布范圍寬，且存在一定的拖尾現(xiàn)象。而相對不含油的頁巖層段表現(xiàn)為相對高伽馬、低電阻率(深淺電阻率基本重合)、高Pe值(>5 b/e)、高密度和低聲波時差的特征(圖6)(Liu Xiaoping et al., 2020)。

2.5 烴源巖特性

評價烴源巖特性通常依賴地球化學分析測試方法，獲得其中有機質類型、有機質豐度和成熟度等參數(shù)，其中的有機質豐度常用總有機碳含量(TOC)來表征(楊濤濤等，2013；Zhao Xianzheng et al., 2019)。但受到分析樣品數(shù)量和成本的限制，單井縱向上連續(xù)評價TOC的工作通常難以開展，因此利用縱向分辨率高、連續(xù)性好的測井資料勢在必行(王貴文等，2002；楊濤濤等，2013)。Schmoker(1981)利用對烴源巖有機碳響應比較靈敏的自然伽馬、密度和聲波時差等曲線建立了烴源巖定性識別方法。Passey等(1990)提出了基于聲波時差和電阻率曲線相疊合的ΔlgR方法進行TOC測井計算(Passey et al., 1990)，此后國內外學者在此基礎上提出了基于不同電測響應具有不同適應性的TOC測井評價模型，并取得了廣泛應用(王貴文等，2002；朱光有等，2003；Zhao Peiqiang et al., 2016；Shalaby et al., 2019；Godfray and Seetharamaiah, 2019)。

ΔlgR=lg(R/R基線)+0.02(Δt-Δt基線)

(1)

TOC=ΔlgR×10(2.297-0.1688LOM)

(2)

式(1)和(2)中，ΔlgR為聲波和電阻率曲線分異幅度，它包含了巖石屬性和烴源巖特性，R為測井(深)電阻率，Ω·m；Δt為實測聲波時差，μs/ft (1 ft=30.48 cm)；R基線和Δt基線為聲波和電阻率基線對應的電阻率(Ω·m)和聲波時差值(50 μs/ft)。LOM為熱變指數(shù)，是指示有機質成熟度的參數(shù)，與鏡質體反射率(Ro)對應的常數(shù)。

實際操作過程中將聲波時差(線性刻度)和電阻率測井曲線(對數(shù)刻度)疊合時通常每50 μs/ft(164 μs/m)聲波時差對應一個對數(shù)電阻率刻度(如電阻率從1～10 Ω·m)，在非烴源巖段兩條曲線將重疊(基線處)，而在二者分異處，即為烴源巖段，且分異幅度越大，一般指示有機質含量越豐富。當然實際操作過程中還需利用自然伽馬曲線等識別剔除蒸發(fā)巖、火成巖、致密層段或井壁垮塌嚴重層段(石玉江等，2012)。

考慮到ΔlgR方法要找基線，可能存在誤差，而研究表明自然伽馬能譜測井能分別得到地層中鈾元素、釷元素以及鉀元素含量，因此也可利用自然伽馬能譜測井可對烴源巖有機質豐度進行定量評價(陸巧煥等，2006)。本次研究發(fā)現(xiàn)其TOC含量與K元素具有良好的相關性(圖5)，故本論文對于采集了自然伽馬能譜測井的井采用自然伽馬能譜測井K元素對TOC進行定量評價，而沒有采集自然伽馬能譜測井的井則采取ΔlgR方法進行TOC測井計算。

圖5 自然伽馬能譜測井K含量與實測TOC交會圖Fig. 5 Crossplot diagram of K element of natural gamma ray spectrum and the measured TOC

2.6 脆性

頁巖油儲層致密，非均質性較強，要采取壓裂改造等才能獲得工業(yè)油流，因此巖石脆性評價對優(yōu)選壓裂增產(chǎn)層段至關重要(高輝等，2018)。針對非常規(guī)油氣儲集層而言，巖石脆性一般定義是其發(fā)生破裂前的瞬態(tài)變化難易程度，間接反映的是儲層經(jīng)壓裂改造后所形成裂縫的復雜程度，一般可通過脆性指數(shù)來定量表征(袁俊亮等，2014；孫建孟等，2015；Avanzini et al., 2016；賴錦等，2016；Iqbal et al., 2018)。通常脆性高的層段可壓裂性越好，在壓裂作業(yè)中能夠迅速形成復雜的網(wǎng)狀裂縫，有利于油氣開發(fā)(Guo Tiankui et al., 2015；賴錦等，2016；Iqbal et al., 2018；劉可禹和劉暢，2019)。脆性指數(shù)的計算方法可分為3種，一是基于巖石力學參數(shù)的泊—楊法(泊松比、楊氏模量法)(式3、式4、式5)；二是基于脆性礦物(石英、長石、碳酸鹽等)含量計算礦物成分比值法(式6、式7)；三是地區(qū)經(jīng)驗公式法(Jarvie et al., 2007；Lai Jin et al., 2015；賴錦等，2016；Iqbal et al., 2018；Zhao Xianzheng et al., 2019)。通常脆性礦物含量越高，將導致巖石力學參數(shù)中的泊松比減小而楊氏模量增大(Kumar et al., 2018)，因此礦物組分法和泊松比—楊氏模量法二者緊密相連，礦物組分是巖石力學特征的物質基礎與內因，巖石力學參數(shù)則是脆性的外在表現(xiàn)形式(董寧等，2013；賴錦等，2016)。

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

式中，BI為脆性指數(shù)，%；Qz為石英含量；Car為碳酸鹽含量；Fels為長石含量；Clay為黏土總量。E為巖石的楊氏模量，GPa；ν為巖石泊松比，無量綱；下標min和max分別代表該參數(shù)在某個地層段內的最小值和最大值。BIE和BIν分別為通過楊氏模量和泊松比所計算的脆性指數(shù)。

本次研究采取了泊松比—楊氏模量法計算脆性指數(shù)，計算結果表明，脆性指數(shù)介于20%～80%(圖6)。

2.7 地應力各向異性

地應力是深度、巖性、孔隙壓力、結構和構造的綜合反映(唐振興等，2019)。各向異性為巖石固有屬性，通?？梢酝ㄟ^正交偶極測井提取地層各向異性參數(shù)，并結合成像測井進行最大水平地應力方向判別、裂縫評價、水力壓裂和射孔方案設計(趙軍等，2005；魏周拓等，2012)。其中地應力各向異性評價在非常規(guī)油氣井網(wǎng)布置、鉆完井設計、壓裂改造、井壁穩(wěn)定性分析中起著舉足輕重的作用(趙軍等，2005；劉建偉等，2016；孟憲波等，2019)。地應力方向可通過成像測井拾取誘導縫和井壁崩落方位進行判別，二者分別指示現(xiàn)今最大和最小水平主應力方向(Lai Jin et al., 2018；Stadtmuller et al., 2018)。此外，在三軸應力(垂向、水平最大、水平最小應力)不均衡的各向異性地層中，橫波傳播時將分裂成快慢橫波(橫波分裂)，且橫波在最大水平主應力方向上傳播速度最快，因此通過陣列聲波測井提取快慢橫波方位也可以進行地應力方位拾取(陸黃生，2012；Lai Jin et al., 2019)。Schlumberger的偶極聲波DSI和Baker Hughes的多極子聲波XMAC均可用于橫波方向的提取，同時可提供或計算①縱、橫波速度；②巖石力學參數(shù)；③巖石破裂壓力、地層壓力、最大最小水平主應力(陸黃生，2012；Lai Jin et al., 2017；Iqbal et al., 2018)。

本次研究通過DSI提取的地層各向特征表明，單井水平最大主應力方向垂向上不斷變化，但總體優(yōu)勢方位為北東—南西方向，偶見近東西向水平最大主應力方向(圖6)。

3 單井“鐵柱子”建立

20世紀60年代，大慶油田基于電測井序列，針對常規(guī)油氣儲集層，率先提出了“四性關系”(巖性、物性、含油性和電性)為依托的地層評價方法(孫建孟等，2013)。如今得益于非常規(guī)油氣地質理論以及壓裂改造工藝等技術的進步，致密油氣、頁巖油氣逐漸成為勘探開發(fā)的重要目標(付金華等，2019)?？碧侥繕说霓D變以及技術需求的提高對測井評價技術提出了新的要求，即由原來的“四性關系”研究逐漸轉向“七性關系”研究，因此亟需提取相關測井屬性和信息，提供測井識別精度和擴展測井評價廣度。當前針對非常規(guī)油氣儲集層，只有以大量高精度巖石物理實驗為依托，刻度常規(guī)、成像和核磁等多尺度測井評價序列，建立全井段取芯、多序列測井的鐵柱子井，才能實現(xiàn)非常規(guī)油氣儲集層“七性關系”綜合評價(唐振興等，2019)。如準噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油吉174井(匡立春等，2015)、鄂爾多斯盆地延長組長7段頁巖油的城96井(冉冶等，2016)以及準噶爾盆地瑪湖凹陷風城組頁巖瑪頁1井(Wang Song et al., 2021)等。

“鐵柱子井”的巖石物理含義即是建立一口取芯和分析化驗資料較全，同時測井采集序列也配套的標桿井，建立測井信息與地質信息的橋梁，明確甜點段在測井信息上的響應特征，后續(xù)的新井解釋都可在“鐵柱子井”指導下進行。鐵柱子井的建立可為非常規(guī)致密、頁巖油氣測井評價搭建了測井和地質研究的橋梁，并可指導其他單井“七性關系”研究和“三品質”評價工作(匡立春等，2015)。本文通過綜合研究，即實現(xiàn)了從巖性、物性、含油性、電性到脆性、烴源巖特性和地應力各向異性的Ji-19井鐵柱子建立(圖6)。

鐵柱子研究表明電性是巖性、物性和含油性的綜合響應，阜二段最頂部的泥脖子段表現(xiàn)出典型的高伽馬、低電阻的特征，為典型泥巖層。其孔隙度較低(3%～4%)，測井計算TOC(1.5%～2.5%)和脆性指數(shù)均較低(<40%)，代表了巖性對其他六性的控制。而王八蓋段以及下伏的七尖峰和四尖峰段為典型云質頁巖的低伽馬高電阻率的特征，測井計算和實測TOC均較高，實測和計算的孔隙度也較高，源巖和儲層疊置發(fā)育，因此其為典型的好儲集層和烴源巖層(圖6)。上山子、中山子和下山子段也為典型的烴源巖與儲集層疊置發(fā)育段，其中的高伽馬、高電阻層段為好烴源巖層，而低伽馬、中—高電阻，且深淺電阻率明顯具有分異特征的層段，則為儲集層發(fā)育層段，通常也對應脆性較高層段(圖6)?？傮w上，Ji-19井單井地應力各向異性特征較強，可以看到，水平最大主應力方向垂向上不斷旋轉變化，但總體以近北東—南西方向為主(圖6)。

4 “三品質”評價

4.1 三品質分類標準

針對非常規(guī)油氣的“三品質”評價包括烴源巖品質評價、儲層品質評價和工程品質評價。其中，烴源巖品質對應資源甜點區(qū)、儲層品質對應物性甜點區(qū)，工程品質對應工程甜點區(qū)(張鵬飛等，2019)。“三品質”評價是非常規(guī)油氣評價的重中之重，可以此為基礎優(yōu)選出致密油氣物性和工程“甜點”分布(閆偉林等，2014；唐振興等，2019；李曉光等，2019；付鎖堂等，2020；王小軍等，2019；匡立春等，2021)。

4.1.1烴源巖品質

烴源巖品質評價主要依托七性關系研究中的烴源巖特性。烴源巖品質決定了油氣的富集程度，因此烴源巖評價是基礎(杜江民等，2016)。蘇北盆地阜二段烴源巖有機質類型好，以Ⅰ型和Ⅱ型有機質為主，有機質豐度高，測井TOC計算可以看出阜二段TOC基本都大于1%，由此根據(jù)烴源巖分類標準將研究區(qū)阜二段烴源巖劃分為3種類型，其中好的烴源巖其TOC含量大于2%，中等烴源巖TOC含量1%～2%，差烴源巖TOC含量小于1%。

4.1.2儲層品質

儲層品質評價“巖性”、“物性”、“電性”和“含油性”(尹成芳等，2017)。本文選取頁巖儲層孔隙結構特征作為研究區(qū)阜二段頁巖儲層有效性的主要影響參數(shù)進而對頁巖儲層有效性進行研究?；趲r芯、薄片、掃描電鏡分析基礎上，將研究區(qū)阜二段儲層孔隙結構根據(jù)毛管曲線及其參數(shù)、核磁共振T2譜以及不可動流體體積參數(shù)BVI(束縛水飽和度)將儲層類型劃分為四類(表1)(Liu Xiaoping et al., 2020)。同時核磁共振測井可提供核磁孔隙度、束縛水飽和度等參數(shù)(Lai Jin et al., 2020；Wang Guiwen et al., 2020)，因此可用于儲層類型劃分。

其中，I類對應儲層孔隙度>4%，滲透率大于0.02×10-3μm2，核磁孔隙度最高可達6%，存在一定的基質孔隙，部分發(fā)育粒間孔和微裂縫，流體可動性好，束縛水飽和度值相對較低(<75%)(表1)。

Ⅱ類對應儲層孔隙度2%～4%，滲透率0.002×10-3μm2～0.02×10-3μm2，具有黏土礦物晶間孔和顆粒溶蝕孔形成的復雜孔隙結構特征，晶間孔主要形成于自生黏土礦物中，顆粒溶蝕孔主要為長石、白云石顆粒遭受溶蝕形成的不規(guī)則和鋸齒狀孔隙。核磁孔隙度可達5%以上，具有中等束縛水飽和度值(表1)。

Ⅲ類主要由有機質孔、粒內溶孔以及粒間孔構成，孔隙結構復雜，對應儲層孔隙度1%～2%，滲透率0.0001×10-3μm2～0.01×10-3μm2，束縛水相對較高(表1)。

表1 蘇北盆地古近系阜二段儲層類型劃分表Table 1 Reservoir type classification of the Second Member of the Funing Formation in Subei Basin

Ⅳ類對應的孔隙度<1%，滲透率<0.0001×10-3μm2，孔隙類型主要為有機質孔，雖然有機質孔較為

發(fā)育，但其連通性較差，導致該孔隙結構類型具有較高束縛水飽和度值，難以成為有利儲層(表1)。

4.1.3工程品質

工程品質評價主要指“脆性”和“地應力和各向異性”的評價(尹成芳等，2017)。工程品質評價最終的目的是評價儲層的脆性、可壓裂性(覃豪和楊小磊，2019)。工程甜點區(qū)位于地應力較低、脆性較強層段(高輝等，2018)。前已述及，Ji-19井最大水平主應力方向主要為北東—南西向，而計算的脆性指數(shù)基本都大于40%，整體脆性指數(shù)較高。根據(jù)脆性指數(shù)來對頁巖工程品質進行分類，其中I類工程甜點區(qū)脆性指數(shù)>60%，Ⅱ類工程甜點區(qū)則脆性介于40%～60%，Ⅲ類則脆性指數(shù)小于40%層段。

4.2 單井“三品質”測井評價

頁巖油有利區(qū)既是資源甜點區(qū)、物性甜點區(qū)，又是工程甜點區(qū)(Avanzini et al., 2016；張鵬飛等，2019)。其中頁巖油“三品質”評價中，烴源巖品質對應資源甜點區(qū)、儲層品質對應物性甜點區(qū)，工程品質對應工程甜點區(qū)(Zhao Xianzheng et al., 2019)。對單井頁巖油甜點評價而言，物性甜點和工程甜點的優(yōu)選尤為重要(付鎖堂等，2020)。在以上“七性關系”鐵柱子井建立的基礎上，對于研究區(qū)其他單井，即可實現(xiàn)其“三品質”測井評價以及可依托“三品質”特征實現(xiàn)其甜點發(fā)育區(qū)帶優(yōu)選(Kumar et al., 2018)。

烴源巖品質可通過ΔlgR法和自然伽馬能譜統(tǒng)計回歸法評價TOC，從而尋找優(yōu)質烴源巖，確定資源甜點區(qū)帶(張鵬飛等，2019；付金華等，2019；付鎖堂等，2020)。儲層品質評價核心為宏觀物性參數(shù)和微觀孔隙結構，可依托常規(guī)孔隙度測井和核磁共振測井T2譜來確定物性甜點區(qū)帶(付金華等，2019；李曉光等，2019；付鎖堂等，2020)。工程品質定量評價，基于陣列聲波測井以及礦物組分比值法(元素俘獲測井)計算巖石脆性指數(shù)，并依托成像和陣列聲波測井實現(xiàn)地應力各向異性特征(包括現(xiàn)今最大水平主應力方向)的提取，確定工程甜點區(qū)帶，為壓裂設計優(yōu)化提供技術支持(Iqbal et al., 2018；王小軍等，2019；付金華等，2019；李曉光等，2019；付鎖堂等，2020)。

通過自然伽馬能譜測井計算的TOC，實現(xiàn)了吉10井單井烴源巖品質識別與劃分，可以看到，好烴源巖段主要位于泥脖子、七尖峰和四尖峰段，為頁巖油富集提供資源甜點(圖7)。通過測井計算孔隙度以及核磁共振T2譜特征，確定了好的儲集層段主要對應特征為測井解釋孔隙度較高，同時具備較寬的核磁共振T2譜，甚至部分層段還存在拖尾現(xiàn)象。此外，高分辨率陣列感應測井(M2R1—M2Rx系列測井)往往具備明顯的分異現(xiàn)象，即深淺電阻率具備明顯的曲線幅度差(圖7)。通過測井計算的脆性指數(shù)實現(xiàn)了工程品質的劃分，有利的工程甜點發(fā)育段往往對應脆性指數(shù)較高的層段(圖7)。

研究表明，頁巖油物性“甜點”和工程“甜點”的有效結合體通常對應頁巖油發(fā)育層段(蔣云箭等，2020；付鎖堂等，2020)。通過儲層品質和工程品質相耦合，最終劃分出Ji 10井單井3個甜點(物性和工程甜點相疊加)發(fā)育段，主要分布在泥脖子、七尖峰、四尖峰和上山字和中山字段(圖7)。優(yōu)選出的物性和工程甜點段與實際試油資料吻合較好，王八蓋地層、七尖峰和四尖峰三小層合試，日產(chǎn)油12.23 m3，累產(chǎn)油123.52 m3，證實了三品質劃分結果的準確性(圖7)。因此通過在“七性關系”研究的基礎上，建立“三品質”的測井識別與評價標準，最終通過單井“三品質”劃分優(yōu)選頁巖油甜點方法切實可行。

圖7 蘇北盆地古近系阜二段Ji 10單井“三品質”測井評價Fig. 7 Three property division of the Well Ji-10 of the Second Member of Paleogene Funing Formation in Subei Basin

5 結論

蘇北盆地古近系阜二段巖性主要是灰黑色頁巖、(灰質)泥頁巖、云質或粉砂質泥巖等，儲集空間包括粒間孔、顆粒溶孔、晶間孔、有機質孔以及微裂縫，熒光薄片表明不同類型和不同孔徑孔隙含油性均較好。核磁共振T2譜分布基本表現(xiàn)為單峰狀，且很少出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象。說明其孔喉體系以細小的相對連續(xù)的孔隙空間為主，較少或缺失大孔徑粒間孔等。測井曲線上頁巖表現(xiàn)為高伽馬(>60 API)、高中子(>15%)、高聲波時差(>250 μs/m)、低密度(<2.55 g/cm3)、高電阻率的特征。根據(jù)自然伽馬能譜測井和ΔlgR建立了TOC測井模型，結果表明阜二段烴源巖有機質類型好，TOC基本都大于1%。根據(jù)泊松比—楊氏模量法計算脆性指數(shù)，結果表明脆性指數(shù)介于20%～80%。陣列聲波測井提取的地應力各向異性特征表明，單井水平最大主應力方向垂向上不斷變化，但總體優(yōu)勢方位為北東—南西方向。最終建立了包含巖性、物性、電性、含油性、脆性、烴源巖特性和地應力各向異性“七性關系”特征的鐵柱子井。

根據(jù)TOC大小實現(xiàn)烴源巖品質劃分，根據(jù)脆性指數(shù)實現(xiàn)工程品質劃分。然后根據(jù)物性參數(shù)結合核磁共振T2譜建立了儲層品質劃分標準。在“七性關系”研究基礎上，通過對儲層品質、烴源巖品質以及工程品質三者疊加完成了單井“甜點”段優(yōu)選，結果表明單井甜點主要分布在泥脖子、七尖峰、四尖峰和上山字和中山字段，結果與試油資料相吻合。在“七性關系”研究基礎上，通過建立“三品質”的測井識別與評價標準，可基于單井“三品質”劃分優(yōu)選頁巖油甜點。研究結果可為頁巖油甜點綜合評價和預測提供理論指導和方法支撐。

致謝：感謝中國石油浙江油田分公司勘探開發(fā)研究院提供的資料支持，同時部分測井解釋成果為中國石油集團測井有限公司所提供，對他們所做的工作全體作者在此表示衷心感謝！

(The literature whose publishing year followed by a “&” is in Chinese with English abstract; The literature whose publishing year followed by a “#” is in Chinese without English abstract)

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