王俊濤，沈仕豪，徐錦龍

基于浙西北臨安地區(qū)測井資料對儲層的綜合評價

王俊濤，沈仕豪，徐錦龍

（安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥 230001）

頁巖層中裂縫是影響頁巖氣保存的關(guān)鍵因素，綜合各類測井資料開展裂縫識別工作，可對井下裂縫發(fā)育段進行定量評價。本文通過浙西北臨安地區(qū)測井資料研究了區(qū)內(nèi)鉆井中富有機質(zhì)泥頁巖的儲層特征，探討了其生烴能力。通過儲層的劃分，將富有機質(zhì)泥頁巖劃分為三類裂縫層并進行詳細分析，對巖心數(shù)據(jù)進行深度歸位后，將測井計算的孔隙度、滲透率及總有機碳與巖心分析數(shù)據(jù)進行了對比。通過常規(guī)測井方法對儲層進行了綜合評價：整體來看，測井數(shù)據(jù)與巖心數(shù)據(jù)趨勢一致，孔隙度和總有機碳誤差較小，滲透率由于受儲層非均質(zhì)性、裂縫發(fā)育程度及測量方式等因素的影響，測井數(shù)據(jù)與巖心分析數(shù)據(jù)存在偏差。

有機質(zhì)；測井；儲層；裂縫；臨安地區(qū)

頁巖層中斷裂和裂縫是影響我國頁巖氣保存的關(guān)鍵因素，備受關(guān)注，是儲層評價的重點（Gale et al.，2014；Jamison and Azad，2017；衡帥等，2015；侯振坤等，2017）。一般地，常規(guī)測井能準確判別裂縫的發(fā)育特征，但不能對裂縫開展精細描述與分類；成像測井圖像則可直觀顯示裂縫及其產(chǎn)狀、開度和延伸等情況，還可判別裂縫形態(tài)和類型。測井參數(shù)對裂縫不同參數(shù)具有差異性響應特征，孔隙度、電阻率和巖性曲線等常規(guī)測井資料可用于裂縫識別，成像測井、聲波全波列測井和地層傾角測井等方法也可對裂縫進行識別、估算泥頁巖裂縫傾角、裂縫孔隙度、滲透率等,還可對井下裂縫發(fā)育段進行定量評價（李善軍等，1996；鄧玄等，2021；趙之的和趙靖舟，2014）。此外，盡可能多地綜合各類測井資料開展裂縫識別工作，能夠有效避免干擾信息的誤導。因此，依托測井資料開展儲層的綜合評價，不僅可從理論上深化頁巖裂縫形成及演化規(guī)律的認識，還可有效預測天然裂縫分布特征，從而指導頁巖氣勘探和開發(fā)，形成切實的支撐作用。本文就以浙西北臨安地區(qū)LCO1測井資料為例，展開論述。

圖1 LCO1井區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖

1 鉆井及地質(zhì)概況

LCO1井為參數(shù)井，該井位于臨安區(qū)塊西北角島石鎮(zhèn)西南約1100m，位于下?lián)P子板塊寧國墩復背斜寧國墩斷裂以南（圖1）。大地構(gòu)造屬下?lián)P子板塊浙西褶皺帶。區(qū)塊位于寧國墩斷裂帶（虎月斷裂）、昌化-普陀大斷裂、學川-湖州大斷裂與孝豐-三門灣大斷裂（勘探區(qū)外）所夾菱形范圍內(nèi)，中部為燕山期火山巖盆地。島石地區(qū)的構(gòu)造格架受寧國墩斷裂控制，位于寧國墩復向斜南東翼，地層展布以北東向為主。該區(qū)主要鉆遇層位厚度在160～270m范圍內(nèi)變化，寒武紀地層發(fā)育齊全。其中下寒武統(tǒng)荷塘組為主要含頁巖氣層位。

該井設(shè)計井深2520.0m（垂深），完鉆井深2328.18m。全井段進行鉆井取心，總進尺2319.45m，心長2293.8m，收獲率98.89%。地質(zhì)分層數(shù)據(jù)見表1。

表1 LCO1井地質(zhì)分層數(shù)據(jù)表

2 實鉆構(gòu)造分析

實鉆在垂深700m及1309m分別鉆遇兩條較大型逆沖斷層，導致地層兩次重復鉆遇，實鉆地層厚度受逆斷層影響與區(qū)域地層厚度相差較大（表2）。

圖2 頁巖裂縫特征

a.高角度裂縫；b.泥巖破碎（方解石、螢石充填）；c.硅質(zhì)泥巖（網(wǎng)狀細縫洞）；d.硅質(zhì)泥巖（縫洞）；e.斷層角礫巖

鉆井中荷塘組地層裂縫較為發(fā)育，造成氣測分析值較低。部分井段巖心出筒自然破碎較為嚴重；儲層裂縫大部分為構(gòu)造裂縫，裂縫多被充填。裂縫以韌性剪切破裂形成的高角度剪切縫和張剪性裂縫為主，其次為沿層理面順層滑動的剪應力產(chǎn)生的與層理面大致平行的低角度滑脫縫（圖2）。巖心觀察的宏觀裂縫大部分被充填，主要充填物為方解石充填（40%）、黃鐵礦充填（36%）和石英充填（11%），方解石和螢石充填縫在荷塘組大量發(fā)育，少量黃鐵礦充填縫主要發(fā)育在荷塘組中上部，螢石充填縫主要發(fā)育在荷塘組下部；裂縫傾角以垂直縫和水平縫為主；裂縫長度主要分布在10～20mm和>20mm；裂縫寬度主要分布在分布為0.5～1mm和>1mm。

表2 LC01井實鉆同組厚度對比數(shù)據(jù)表

注：表中“+”代表實鉆層位比第一次鉆遇同一層位厚度增加、“-”代表實鉆層位比第一次鉆遇同一層位厚度減少

3 儲層劃分依據(jù)

本井完井組合測井一次，測量井段為7.00～2328.18m。所測層位自上至下為華嚴寺組、楊柳崗組、大陳嶺組、荷塘組、皮園村組。

LCO1井常規(guī)測井、鉆井取心資料和成像測井反映測量段內(nèi)有裂縫發(fā)育，裂縫密度、寬度、長度和孔隙度有所不同，氣測資料反映，氣測值整體較低。鑒于油氣顯示較差，在對儲層進行劃分時，主要依據(jù)微電阻率掃描成像及交叉偶極聲波輔以常規(guī)測井中的三孔隙度曲線和側(cè)向曲線。

對本井各層組解釋的裂縫層做了孔隙度—深側(cè)向電阻率交會圖（圖3）。從交會圖中可以看出，解釋的一類裂縫層孔隙度在6.0%以上，二類裂縫層孔隙度在3.0%～6.0%之間，三類裂縫層的孔隙度小于3.0%。通過對比鉆井取芯裂縫描述資料，結(jié)合前人對巖石裂縫劃分的不同方案（李琦等，2004；孫建孟等，2015），解釋標準見表3。

4 裂縫識別方法

依據(jù)區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)特點，分析LCO1井不同巖性的測井響應特征，結(jié)合巖心資料，用以下方法對裂縫進行識別。

4.1 巖心觀測

巖心裂縫觀測是目前研究裂縫油氣藏的一個重要而直接的手段，它是根據(jù)巖心裂縫發(fā)育情況對各種裂縫進行的直觀描述，并能觀察到裂縫的寬度、間距、密度、產(chǎn)狀、充填及裂縫組成關(guān)系（劉峰，李軍，繆定云，2003；司馬立強和疏壯志，2009；李舟波，2003；徐海春等，2021）。

圖3 LCO1井孔隙度—深側(cè)向電阻率交會圖

4.2 聲微電阻率掃描成像測井

（1）交叉偶極聲波。由于聲波通過裂縫時，介質(zhì)發(fā)生變化產(chǎn)生反射波，波列變密度圖中相應地出現(xiàn)干涉圖形，并且裂縫內(nèi)的物質(zhì)對聲波能量有衰減作用，因此可以通過反射條紋或干擾紋和波形能量的衰減來識別裂縫。

（2）微電阻率掃描成像測井。天然有效裂縫在原始狀態(tài)下是開啟的。在鉆井過程中，由于鉆井液壓力差異，會造成泥漿侵入地層，使微電阻掃描圖像顯示出低阻的暗色條紋。

表3 LCO1井裂縫級別劃分標準

4.3 常規(guī)測井方法

（1）雙側(cè)向電阻率

當?shù)貙又写嬖诹芽p時，泥漿濾液侵入裂縫，使電阻率曲線有明顯的降低。對高角度裂縫，深、淺側(cè)向曲線平緩，呈“正差異”，深側(cè)向電阻率大于淺側(cè)向電阻率；在水平裂縫發(fā)育段，深、淺側(cè)向曲線尖銳，呈較小的“負差異”，深側(cè)向電阻率小于淺側(cè)向電阻率；對于斜交縫或網(wǎng)狀縫，深、淺側(cè)向曲線起伏較大，為中等值，深、淺電阻率幾乎“無差異”。

（2）聲波時差

聲波時差一般隨裂縫傾角的增加而降低，對水平縫和低角度縫的反映明顯，表現(xiàn)為聲波時差增大，即周波跳躍，而高角度縫對聲波時差影響不明顯。

（3）地層密度

密度測井測量的是巖石的體積密度，主要反映地層的總孔隙度。由于密度測井為極板推靠式儀器，當極板接觸到天然裂縫時，由于泥漿的侵入會對密度測井產(chǎn)生一定的影響，引起密度測井值減小。

（4）井徑測井識別裂縫

對于基質(zhì)孔隙較小的致密地層，鉆井使得裂縫帶容易破碎，裂縫相交處的巖塊塌落，可造成鉆井井眼的不規(guī)則及井徑的增大。因此，可以根據(jù)井眼的突然變化來預測裂縫的存在。

綜上所述，對于裂縫的識別，要通過常規(guī)和非常規(guī)方法相結(jié)合，利用多種手段進行識別，達到相互補充，相互驗證的目的。

5 討論

本井采用ECLIPS-5700和EXCELL-2000測井系列，實施了常規(guī)測井、自然伽馬能譜、微電阻率掃描成像、交叉偶極聲波等測井任務(wù)，取得了高品質(zhì)的參數(shù)井測井資料。按照中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準《SY/T5132—2012石油測井原始資料質(zhì)量規(guī)范》規(guī)定，測前、測后刻度及重復曲線達到規(guī)范要求，各條測井曲線數(shù)值符合地質(zhì)變化規(guī)律和地區(qū)巖性特點?？傮w來看，本井所鉆遇地層構(gòu)造復雜，兩條較大型逆沖斷層導致地層兩次重復鉆遇，地層出現(xiàn)減薄或增厚現(xiàn)象；巖石裂縫發(fā)育，氣測分析值較低，全烴曲線平緩，部分井段見甲烷曲線異常變化，但現(xiàn)場含氣量分析僅檢測出微弱甲烷，基于鉆時及構(gòu)造等因素的影響導致頁巖層含氣性整體偏低。

5.1 儲層綜合評價

本井組合測量井段為7.00～2328.18m，全井段共解釋裂縫43層188.4m，其中一類裂縫層1層2.2m、二類裂縫層1層5.6m、三類裂縫層41層180.6m。各層組測井解釋成果統(tǒng)計見表4。本文僅選取主要目的層系荷塘組做詳細討論。

主要目的層系下寒武統(tǒng)荷塘組：1162.00～1276.00m，地層視厚度114.00m；

表4 LCO1井解釋結(jié)果分層組統(tǒng)計表

地層巖性以硅質(zhì)泥巖為主，局部發(fā)育泥灰?guī)r。硅質(zhì)泥巖自然伽馬受高放射性礦物影響，數(shù)值高，在260～1240API之間，受黃鐵礦影響，深側(cè)向電阻率值偏小，大多小于2Ω·m。泥灰?guī)r自然伽馬在12～120API之間，深側(cè)向電阻率高值，在245～60766Ω·m之間。全段井徑接近鉆頭直徑，局部微擴徑。

全段鉆井取心總進尺為134.42m，心長133.38m，收獲率99.23%，取心巖性主要為硅質(zhì)泥巖和泥灰?guī)r。微電阻率掃描成像圖像顯示裂縫較發(fā)育，共拾取19條張開縫，10條半充填縫，巖心見細微裂縫發(fā)育，縫寬小于1mm（圖4），多為螢石和黃鐵礦充填，局部無充填?？v波、橫波見有明顯衰減現(xiàn)象，同時見斜條紋及不規(guī)則擾動現(xiàn)象，說明有裂縫發(fā)育，氣測在該段見微弱氣測異常顯示，綜合各項資料，該段共解釋裂縫層3層10.8m，其中二類裂縫層1層5.6m，三類裂縫層2層5.2m。裂縫層描述和綜合評價如下：

井深1196.5～1197.3m，1層0.8m，解釋結(jié)論：三類裂縫層。

巖性為硅質(zhì)泥巖，自然伽馬數(shù)值在700API左右，井徑微擴徑，密度有減小現(xiàn)象，計算孔隙度為1.39%，物性較差，深側(cè)向電阻率受導電礦物影響，數(shù)值偏小，為0.26Ω·m。巖心見不規(guī)則裂縫，未充填，地質(zhì)錄井見微弱氣測異常，依據(jù)解釋標準，綜合解釋為三類裂縫層。

井深1255.4～1265.4m，2層10.0m，解釋結(jié)論：二類裂縫層、三類裂縫層。

巖性為硅質(zhì)泥巖，自然伽馬數(shù)值在28～90API，井徑上部微擴徑，下部接近鉆頭直徑。其中10號層三孔隙度曲線有增大的趨勢，計算的孔隙度為4.16%，物性稍好，深側(cè)向電阻率受導電礦物影響數(shù)值偏小，為1.28Ω·m，微電阻率掃描成像資料拾取到14條張開縫，偶極聲波資料顯示縱波見多處明顯衰減現(xiàn)象，斯通利波見明顯“V”字形條紋，同時見斜條紋及不規(guī)則擾動現(xiàn)象，說明有裂縫發(fā)育，巖心見不規(guī)則裂縫發(fā)育，縫寬1～20mm，部分未充填，并且見縫洞較發(fā)育，縫洞直徑1～10mm，部分被石英充填（圖4）。綜合解釋為二類裂縫層。11號層計算的孔隙度為2.43%，物性稍差，深側(cè)向電阻率受導電礦物影響數(shù)值偏小，為0.33Ω·m，微電阻率掃描成像資料拾取到2條張開縫，巖心見縫洞較發(fā)育，縫洞直徑1～6mm，部分被石英充填，見微弱氣測異常，依據(jù)解釋標準，綜合解釋為三類裂縫層。

5.2 測井計算參數(shù)與巖心分析結(jié)果對比分析

巖心分析資料是了解地層的第一手資料，利用巖心資料可對測井資料進行標定。本井取心井段共有66個分析數(shù)據(jù)，巖性主要為硅質(zhì)泥巖。

（1）巖心分析孔隙度和滲透率的關(guān)系

將收集到的巖心物性測試數(shù)據(jù)孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)對比分析來看，多數(shù)巖心分析滲透率小于0.1×10-3μm2；巖心分析孔隙度在2%左右，滲透率數(shù)值變化范圍大，（0.1～2.74）×10-3μm2；巖心分析孔隙度和滲透率相關(guān)性差，說明本井儲集類型復雜，不僅有基質(zhì)孔隙，局部也有裂縫存在（孫建孟和李召成，1999；石強，1998；趙永剛等，2013；李鳳琴等，2005；王友春，2019）。

（2）巖心分析與測井計算的孔隙度、滲透率、總有機碳和鏡質(zhì)體反射率的對比

對巖心數(shù)據(jù)進行深度歸位后，將測井計算的孔隙度、滲透率及總有機碳與巖心分析數(shù)據(jù)進行了對比，對巖心分析數(shù)據(jù)密集、規(guī)律性強、能反映儲層特征的35個數(shù)據(jù)點進行誤差統(tǒng)計（表5）。

巖心分析孔隙度與測井計算孔隙度差值為0.248%～0.812%，平均差值為0.601%；巖心分析滲透率與測井計算滲透率差值為（0.016～0.975）×10-3μm2，平均差值為0.591×10-3μm2，巖心分析總有機碳與測井計算總有機碳差值為0.192%～1.088%，平均差值為0.507%；巖心分析鏡質(zhì)體反射率與測井計算鏡質(zhì)體反射率差值為0.048%～0.194%，平均差值為0.130%；整體來看，測井數(shù)據(jù)與巖心數(shù)據(jù)趨勢一致，數(shù)值范圍接近，孔隙度和總有機碳誤差較小，滲透率由于受儲層非均質(zhì)性、裂縫發(fā)育程度及測量方式等因素的影響，測井數(shù)據(jù)與巖心分析數(shù)據(jù)存在偏差。

表5 LC01井測井計算參數(shù)與巖心分析參數(shù)誤差統(tǒng)計表

6 結(jié)論

本井為頁巖氣參數(shù)井，為獲取目的層系下寒武統(tǒng)荷塘組頁巖氣地質(zhì)參數(shù)，進行了全井取芯及測錄井工作。從鉆遇地層來看，地質(zhì)構(gòu)造較復雜，鉆遇逆沖斷層造成地層重復，地層厚度發(fā)生減薄或增厚；從巖芯觀察來看，地層多發(fā)育構(gòu)造裂縫，且裂縫多被充填，這在測井資料中完整體現(xiàn)。巖石裂縫的發(fā)育，造成氣測分析值較低，同時由于鉆時及構(gòu)造等因素的影響導致頁巖層含氣性整體偏低。鑒于油氣顯示差，本文通過測井資料研究了區(qū)內(nèi)鉆井中富有機質(zhì)泥頁巖的儲層特征，探討了鉆井中富有機質(zhì)泥頁巖的生烴能力。

通過儲層的劃分，將鉆井內(nèi)富有機質(zhì)泥頁巖地層劃分為三類裂縫層，解釋的一類裂縫層孔隙度在6.0%以上，二類裂縫層孔隙度在3.0%～6.0%之間，三類裂縫層的孔隙度小于3.0%。對主要目的層系荷塘組進行了儲層的綜合評價，共解釋裂縫層3層10.8m，其中二類裂縫層1層5.6m，三類裂縫層2層5.2m。對巖心數(shù)據(jù)進行深度歸位后，將測井計算的孔隙度、滲透率及總有機碳與巖心分析數(shù)據(jù)進行了對比分析。整體來看，測井數(shù)據(jù)與巖心數(shù)據(jù)趨勢一致，孔隙度和總有機碳誤差較小。

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Comprehensive Evaluation of Reservoirs in the Lin’an Region, Northwestern Zhejiang Based on Logging Data

WANG Jun-tao SHEN Shi-hao XU Jin-long

(Anhui Institute of Geological Survey, Hefei 230001)

This paper makes an approach tocharacteristics and hydrocarbon generating capacity of shale reservoir rich in organic matter in the Lin’an region, northwestern Zhejiang based on logging data. The shale reservoir rich in organic matter may be divided into threetypes of fractured reservoir. Porosity, permeability, and total organic carbon calculated by logging data are compared with the measured values. The comprehensive evaluation of the reservoirs is carried out by conventional logging method. The results indicate the trend of logging data consistent with that of measured data. The calculated values of porosity and total organic carbon have little error compared with the measured values, while there is a big error between the calculated value and the measured value of permeabilitydue to the reservoir heterogeneity, fracture development degree and measurement methods and other factors.

organic matter; logging; reservoir; fracture; Lin’an region

P319.3+2

A

1006-0995（2022）01-0139-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.027

2021-10-26

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目：安徽合肥盆地頁巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查與資源評價（12120114019801）；安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局科技項目（KJ2012-01）：皖南地區(qū)頁巖氣地質(zhì)背景調(diào)查

王俊濤（1983— ），男，湖北天門人，博士，地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查高級工程師，現(xiàn)從事頁巖油氣地質(zhì)勘探工作