袁 龍，章海寧，信毅 ，黃若坤，劉偉

1.中國石油測井有限公司地質(zhì)研究院，陜西 西安710021

2.中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒841000

3.中國石油塔里木油田公司安全環(huán)保與工程監(jiān)督中心，新疆 庫爾勒841000

引言

致密油氣是當(dāng)前國際上非常規(guī)油氣藏發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，具有十分廣泛的勘探開發(fā)前景。致密油氣“三品質(zhì)”（儲層品質(zhì)、烴源巖品質(zhì)及工程品質(zhì)）是決定致密氣富集程度、保存條件及有效開采的重要因素[1-4]。致密氣富集程度、是否高產(chǎn)主要由儲層“三品質(zhì)”來綜合表征，其產(chǎn)能主要受多個(gè)因素綜合影響[5-7]。物性好的優(yōu)質(zhì)儲層可能因其頂?shù)谉N源巖品質(zhì)較差，導(dǎo)致形成不了良好的油氣富集區(qū)[8]；也可能因?yàn)榇嘈灾笖?shù)低、可壓裂指數(shù)較差而開采難度大；但當(dāng)儲層品質(zhì)屬于中等級別時(shí)，可能因脆性指數(shù)高、可壓裂指數(shù)及源儲配置關(guān)系好而較易開采。因此，儲層品質(zhì)、烴源巖品質(zhì)決定了致密氣的富集程度好壞，而工程品質(zhì)則決定了致密氣能否高效地進(jìn)行壓裂開采。

塔里木盆地庫車拗陷具備較大的勘探開發(fā)潛力，亟需開展測井技術(shù)攻關(guān)，解決生產(chǎn)開發(fā)中面臨的問題。利用測井技術(shù)開展致密氣儲層、烴源巖及工程品質(zhì)定性評價(jià)的研究成果雖然較多[9-10]，但目前為止，很少有學(xué)者將“三品質(zhì)”及三者之間進(jìn)行綜合評價(jià)研究。鑒于此，以庫車拗陷侏羅系主力儲層為研究對象，深入挖掘蘊(yùn)藏在測井資料中的“三品質(zhì)”等信息，結(jié)合巖芯分析化驗(yàn)、測錄井及地質(zhì)等資料，在主控因素評價(jià)的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建“三品質(zhì)”測井定量評價(jià)技術(shù)來對儲層進(jìn)行綜合評價(jià)，為致密氣藏壓裂層位和有利區(qū)的優(yōu)選提供可靠的技術(shù)支持。

針對庫車拗陷侏羅系致密氣藏與低滲透氣藏存在多方面的差異性，開展了巖石物理實(shí)驗(yàn)、儲層參數(shù)定量建模、“三品質(zhì)”測井評價(jià)及富集區(qū)優(yōu)選評價(jià)等方法研究，較好地滿足了油田勘探開發(fā)中的地質(zhì)和工程方面的需求。

1 氣藏基本特征和關(guān)鍵參數(shù)

1.1 致密氣藏基本特征

塔里木盆地庫車拗陷致密氣藏位于北部依奇克里克構(gòu)造帶（圖1），發(fā)育第四紀(jì)沖積扇，主要目的層為侏羅系阿合組，巖性為巖屑長石砂巖；主要烴源巖為侏羅系陽霞組和三疊系塔里奇克組，厚度大、分布廣、有機(jī)質(zhì)豐度高。在空間上，這兩套烴源巖和侏羅系阿合組儲層之間呈“三明治”式疊置，形成非常優(yōu)質(zhì)的生儲蓋組合。這種供烴體系充注的源儲配置關(guān)系極大地提高了烴源巖排烴與聚集效率，對油氣在儲層中聚集成藏非常有利，是庫車拗陷北部構(gòu)造帶致密氣藏形成的重要因素。

圖1 庫車拗陷北部依奇克里克構(gòu)造帶致密氣藏構(gòu)造圖Fig.1 Tight gas reservoir structure of Yiqikelike structural belt,northern Kuqa Depression

1.2 致密氣藏表征關(guān)鍵參數(shù)

非常規(guī)致密砂巖氣藏的測井評價(jià)方法和過程明顯區(qū)別于常規(guī)油氣藏。國內(nèi)針對不同的油田地區(qū)采用了多套儲層的表征參數(shù)和技術(shù)流程，但國外從測井角度結(jié)合地質(zhì)和工程等方面來綜合評價(jià)致密氣的資料相對較少[11-13]。

通過分析大量致密氣藏特征，本文總結(jié)出致密氣藏在勘探開發(fā)中測井相關(guān)的重點(diǎn)研究內(nèi)容，同時(shí)確定“三品質(zhì)”是綜合評價(jià)致密氣藏特征的關(guān)鍵因素參數(shù)（表1）。其中，巖性、物性、含氣性、電性、烴源巖特性、脆性及地應(yīng)力各向異性等“七性”參數(shù)評價(jià)是致密氣藏儲層特征綜合評價(jià)最為重要的內(nèi)容，也是致密氣儲層“三品質(zhì)”測井綜合評價(jià)的核心。

表1 致密氣藏評價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)Tab.1 Key parameters of tight gas reservoir evaluation

2 致密氣儲層品質(zhì)測井評價(jià)

2.1 物性測井評價(jià)

2.1.1 密度—核磁共振孔隙度

假設(shè)NMR 核磁儀器和密度測井儀能夠探測相同的深度，隨著儀器探測深度的增加，致密儲層段的侵入剖面被測量到孔隙度特征參數(shù)不會發(fā)生明顯變化，因此，通過組合密度和核磁測井?dāng)?shù)據(jù)來獲取含氣校正孔隙度被認(rèn)定為新的一種孔隙度校正方法，來解決致密儲層孔隙度的含氣校正。

假設(shè)流體的含氫指數(shù)HL等于1，利用核磁共振原理，得到核磁孔隙度響應(yīng)特征方程

根據(jù)理論模型原理，密度測井來計(jì)算的視孔隙度公式

設(shè)α=(1?HgPg)，而β=(ρm?ρb)/(ρm?ρL)，代入式（1）和式（2）中，對既測量巖芯孔隙度又測量核磁孔隙度的儲層段進(jìn)行含氣校正。在這種情況下，運(yùn)用擬合的方法得到致密儲層中常數(shù)α 和β 值（利用重點(diǎn)區(qū)塊67 塊巖芯分析結(jié)果）。假設(shè)含氣校正后的孔隙度?DMR等于巖芯分析孔隙度?Core，方程表達(dá)式改寫為

2.1.2 滲透率

由于庫車拗陷致密砂巖儲層受到多個(gè)地質(zhì)因素的影響，導(dǎo)致滲透率與孔隙度的相關(guān)性差且復(fù)雜。迫切需要深入研究巖石礦物組分和微觀結(jié)構(gòu)，分析孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)和礦物組分對滲透率的影響，最終確定滲透率模型。因此，采用Herron 等[14]提出的考慮礦物組成來建立滲透率模型

Mi可以通過元素測井方法得到，通過巖芯刻度來獲得其他參數(shù)。該公式中最具特點(diǎn)的是在于Fmax和Bi在不同地區(qū)具有特定值，從而準(zhǔn)確地提高滲透率精度。

2.2 儲層品質(zhì)測井綜合評價(jià)

2.2.1 儲層品質(zhì)指數(shù)測井模型構(gòu)建

鑒于庫車拗陷侏羅系阿合組的壓汞實(shí)驗(yàn)分析資料較多，選用壓汞數(shù)據(jù)來構(gòu)建孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)來反映儲層孔隙結(jié)構(gòu)以及滲流特性，最終通過這些參數(shù)（分選系數(shù)、最大孔喉半徑及排驅(qū)壓力等）構(gòu)建孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)PI。為了將致密儲層的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)中，需要建立孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)的測井計(jì)算模型。將壓汞數(shù)據(jù)得到的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)與測井曲線建立關(guān)系，優(yōu)選出相關(guān)系數(shù)好的測井曲線來建立孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)計(jì)算模型

從綜合角度上分析，致密砂巖的儲層品質(zhì)影響因素包含巖性、孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)、儲層品質(zhì)因子等。通過對構(gòu)建特征參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，包括孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)（GR、ρ、RT、AC、PI）、波阻抗指示（F1=ρ/AC）、泥質(zhì)指示[F2=?GR/（1 ??GR）]、含氫量指示（F3=GRCNL）、孔隙體積與顆粒體積比[F4=?/（1 ??）]、儲層品質(zhì)因子；再利用Fisher 判別函數(shù)建立基質(zhì)儲層品質(zhì)指數(shù)QR計(jì)算公式

2.2.2 綜合評價(jià)分析

致密氣儲層品質(zhì)指數(shù)測井解釋模型計(jì)算的QR真實(shí)值變化區(qū)間較大，為了依據(jù)QR值來劃分儲層品質(zhì)類型，對QR值進(jìn)行了分類處理。處理后，QR值在0～4，其值越大，儲層品質(zhì)就越好。因此，將研究區(qū)儲層品質(zhì)劃分為4 種類型：QR值等于4 表示儲層品質(zhì)好（I 類）、QR值等于1 表示儲層品質(zhì)差（IV類）；QR值在2～3 表示儲層品質(zhì)中等（II、III 類）。

圖2 為庫車拗陷迪北氣藏DB104 井阿合組儲層品質(zhì)評價(jià)成果圖。其中，4 700～4 715 m、4 720～4 735 m、4 742～4 755 m 等層段的自然伽馬值較低，在48～65 API，受井徑擴(kuò)徑影響的密度曲線值較低，為2.45 g/cm3左右；聲波時(shí)差計(jì)算的孔隙度值在5.8%～13.5%，滲透率在0.2～15.0 mD，含氣飽和度在45%～78%，儲層品質(zhì)指數(shù)QR值以3 和4 為主。儲層品質(zhì)綜合評價(jià)為I、II 類。

圖2 庫車拗陷侏羅系阿合組儲層品質(zhì)評價(jià)成果圖（DB104 井）Fig.2 Reservoir quality evaluation result of Jurassic Ahe Formation in Kuqa Depression（Well DB104）

經(jīng)測試，DB14 井日產(chǎn)氣49×104m3，屬高產(chǎn)氣層。說明DB14 井儲層品質(zhì)較好，也在實(shí)踐中驗(yàn)證了儲層品質(zhì)級別好的井相比品質(zhì)差的井具有良好的產(chǎn)氣潛力。

3 致密氣烴源巖品質(zhì)測井評價(jià)

3.1 烴源巖特征及類型

庫車拗陷烴源巖是以沼澤相和河流相沉積為主體的含煤沉積構(gòu)造，其有機(jī)質(zhì)高度富集，而且以陸生高等植物為有機(jī)質(zhì)的主要來源，有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)必然與一般湖相泥巖有所差別。結(jié)合前人研究資料總結(jié)，研究區(qū)侏羅系陽霞組烴源巖屬于煤系烴源巖。

從巖芯資料分析可知，庫車拗陷侏羅系陽霞組烴源巖的巖性主要為煤層、碳質(zhì)泥巖和暗色泥巖。

由圖3a 所示的巖芯有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)分析可以看出，侏羅系陽霞組煤層有機(jī)質(zhì)豐度明顯高于碳質(zhì)泥巖和暗色泥巖，其中，煤層有機(jī)碳含量最高且大于20.00%，平均為35.26%；碳質(zhì)泥巖有機(jī)碳含量一般在5.00%～30.00%，平均為17.78%；暗色泥巖有機(jī)碳含量在1.00%～8.00%。

從圖3b 所示的烴源巖氫指數(shù)與最高溫峰關(guān)系可以看出，有機(jī)質(zhì)類型主要為IIIC類，其次為IIC2類，按照煤系烴源巖分類標(biāo)準(zhǔn)，庫車拗陷侏羅系陽霞組烴源巖屬于傾氣性烴源巖。

圖3 庫車拗陷侏羅系陽霞組烴源巖特征及類型綜合圖Fig.3 Comprehensive map of characteristics and types of source rocks of Jurassic Yangxia Formation in Kuqa Depression

3.2 烴源巖地化參數(shù)評價(jià)

3.2.1 總有機(jī)碳含量測井計(jì)算

有機(jī)碳含量大小是研究區(qū)預(yù)測有機(jī)質(zhì)多少的關(guān)鍵參數(shù)之一[15-18]。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和地質(zhì)資料分析，研究區(qū)的烴源巖類型多且特征差異大，包括煤層、碳質(zhì)泥巖和暗色泥巖，需建立不同巖性的?lgR與巖芯有機(jī)碳含量之間關(guān)系（圖4）。因此，通過綜合分析按不同巖性來計(jì)算有機(jī)碳含量。

圖4 不同巖性的?lgR與巖芯有機(jī)碳含量之間關(guān)系圖Fig.4 The relationship between ?lgRof different lithology and core organic carbon content

（1）煤層

本次研究篩選了8 口井的煤層有機(jī)碳含量和測井資料，對有機(jī)碳含量與電阻率、聲波時(shí)差、補(bǔ)償密度等測井參數(shù)進(jìn)行分析，相關(guān)性好。因此，構(gòu)建能夠反映深探測電阻率與聲波時(shí)差包絡(luò)面積?lgR，選用研究區(qū)塊205 塊樣品的有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)來刻度測井?lgR，構(gòu)建煤層有機(jī)碳含量測井計(jì)算模型。

（2）泥巖類

通過對泥巖類有機(jī)碳含量與自然能譜曲線、深探測電阻率、聲波時(shí)差和補(bǔ)償密度等參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，發(fā)現(xiàn)有機(jī)碳含量與深探測電阻率、聲波時(shí)差的關(guān)系最好。因此，采用經(jīng)典的?lgR方法建立了泥巖類有機(jī)碳含量的模型。

3.2.2 多參數(shù)測井計(jì)算模型

（1）生烴潛率

有機(jī)碳含量、生烴潛率可有效地表征有機(jī)質(zhì)豐度，而有機(jī)質(zhì)豐度是烴源巖生烴的基礎(chǔ)參數(shù)。生烴潛率主要受烴源巖分布、有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型、鏡質(zhì)體反射率等多種因素的共同影響。由于研究區(qū)的烴源巖在埋深變化不大的情況下鏡質(zhì)體反射率變化較小且母質(zhì)類型大致相同，則為生、排烴量的計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。

在巖芯分析的基礎(chǔ)上，得到煤層、泥巖類生烴潛率（IS1+S2）模型

（2）氯仿瀝青“A”

氯仿瀝青“A”是生烴量評價(jià)的重要參數(shù)之一，它是能被氯仿完全溶解且儲存于源巖中的有機(jī)質(zhì)占巖石重量的百分比。據(jù)阿爾奇公式可計(jì)算出烴源巖孔隙內(nèi)含氣飽和度，則氯仿瀝青“A”可以由含氣飽和度和巖石密度計(jì)算得到

（3）鏡質(zhì)體反射率

鏡質(zhì)體反射率大小與溫度和壓力密切相關(guān)，并具有一些基本的測井特征，如鏡質(zhì)體反射率增高，密度測井增大、聲波時(shí)差減小、電阻率加大等。因此，以實(shí)驗(yàn)室分析值對比同一深度上的測井資料，可建立基于烴源巖埋深、測井密度和聲波、測井電阻率等的線性或非線性模型。通過庫車拗陷5 口井的測井資料和巖芯分析，建立鏡質(zhì)體反射率計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式為

3.3 烴源巖品質(zhì)測井綜合評價(jià)

3.3.1 定義烴源巖品質(zhì)指數(shù)

文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)[19]，烴源巖品質(zhì)除了與總有機(jī)碳含量有關(guān)外，還與烴源巖的等效厚度、鏡質(zhì)體反射率和生排烴效率等因素有關(guān)，因此，需綜合考慮反映烴源巖品質(zhì)的地化參數(shù)及組合形式來評價(jià)致密氣烴源巖的發(fā)育及特征規(guī)律。

總有機(jī)碳含量和鏡質(zhì)體反射率是烴源巖品質(zhì)評價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)。因此，可以利用有機(jī)碳含量、生烴潛率及鏡質(zhì)體反射率等地球化學(xué)參數(shù)來構(gòu)建能反映研究區(qū)煤系烴源巖發(fā)育程度的測井表征參數(shù)

根據(jù)對庫車拗陷侏羅系陽霞組煤系烴源巖地化參數(shù)綜合評價(jià)研究，建立了綜合考慮總有機(jī)碳含量、鏡質(zhì)體反射率和排烴效率3 種因素的烴源巖分類評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如表2 所示。

表2 庫車拗陷侏羅系陽霞組烴源巖分類評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Classification evaluation criteria of source rock in Yangxia Formation,Jurassic,Kuqa Depression

3.3.2 綜合評價(jià)分析

根據(jù)地質(zhì)上烴源巖分類標(biāo)準(zhǔn)，將庫車拗陷侏羅系陽霞組烴源巖品質(zhì)分為3 類（表2）?；谏鲜鰺N源巖地化參數(shù)測井計(jì)算方法，開展了研究區(qū)陽霞組烴源巖品質(zhì)指數(shù)PT研究。PT值越大，烴源巖品質(zhì)就越好。結(jié)合致密氣儲層品質(zhì)研究成果和生產(chǎn)動態(tài)資料，將研究區(qū)烴源巖品質(zhì)性能劃分為3 種類型：PT值大于8 表示烴源巖品質(zhì)好（IT類）；PT值在4～8表示烴源巖品質(zhì)中等（IIT類）；PT值小于4 表示烴源巖品質(zhì)較差（IIIT類）。

圖5 為庫車拗陷侏羅系陽霞組烴源巖品質(zhì)參數(shù)解釋成果，可以看出，烴源巖品質(zhì)較好的部位主要分布在陽霞組下部4 440～4 448 m，總有機(jī)碳含量高，在35.0%～58.0%，鏡質(zhì)體反射率較高，在2.25%以上，烴源巖品質(zhì)指數(shù)大于8，因此，烴源巖品質(zhì)綜合評價(jià)為IT類。4 390～4 418 m、4 423～4 428 m 處的烴源巖地化曲線顯示該層烴源巖品質(zhì)較好，總有機(jī)碳含量在2.8%～7.1%，品質(zhì)指數(shù)在4～8，此處的烴源巖品質(zhì)綜合評價(jià)為IIT類。

圖5 庫車拗陷侏羅系陽霞組烴源巖品質(zhì)參數(shù)解釋成果圖（YN2 井）Fig.5 Interpretation results of quality parameters of source rocks of Jurassic Yangxia Formation in Kuqa Depression（Well YN2）

以上分析說明庫車拗陷侏羅系陽霞組烴源巖品質(zhì)較好，這為后期源儲配置關(guān)系分析及對產(chǎn)能的控制作用打下基礎(chǔ)。

4 致密氣工程品質(zhì)測井評價(jià)

為了增加單井產(chǎn)量和延長穩(wěn)產(chǎn)期，致密氣藏一般都要進(jìn)行壓裂改造[20-22]，工程品質(zhì)方面的測井綜合評價(jià)對于壓裂設(shè)計(jì)、可壓裂段優(yōu)選及壓裂高度預(yù)測等都起到十分關(guān)鍵的作用。前人曾提出將脆性指數(shù)結(jié)合巖石應(yīng)力強(qiáng)度用于頁巖氣儲層工程評價(jià)，但少見用于致密氣藏工程品質(zhì)評價(jià)的研究。本文優(yōu)選出一種適用研究區(qū)的脆性指數(shù)計(jì)算方法，同時(shí)引入抗壓強(qiáng)度、斷裂韌性和可壓裂性指數(shù)等工程參數(shù)，結(jié)合實(shí)際情況完善工程品質(zhì)測井評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，最終建立了研究區(qū)致密氣儲層工程品質(zhì)測井評價(jià)方法。

4.1 致密氣的脆性指數(shù)

由于測井資料具有連續(xù)性強(qiáng)、分辨率高及易采集等特點(diǎn)，目前主要利用測井資料進(jìn)行儲層脆性評價(jià)。常用方法包括礦物組分法、巖石力學(xué)參數(shù)法和內(nèi)摩擦角法。綜合分析可知：（1）3 種方法計(jì)算脆性指數(shù)的過程相互獨(dú)立，但得到的3 條曲線形態(tài)非常相似；（2）礦物組分法得到的脆性指數(shù)變化范圍廣，且變化過于明顯，適用性最差；（3）內(nèi)摩擦角法得到的脆性指數(shù)與實(shí)際情況吻合度高，適用性最強(qiáng)。

本文采用內(nèi)摩擦角法求取研究區(qū)脆性指數(shù)，經(jīng)過大量研究資料分析，得出內(nèi)摩擦角計(jì)算經(jīng)驗(yàn)方程，主要通過常規(guī)測井曲線自然伽馬數(shù)據(jù)來計(jì)算，最后得到脆性指數(shù)。脆性指數(shù)公式為

4.2 斷裂韌性對可壓裂性的影響

斷裂韌性是反映水力壓裂造縫能力的一個(gè)非常重要參數(shù)，其值大小不僅能反映水力壓裂造縫能力強(qiáng)弱來分析是否易于壓裂，也能夠指示儲層壓裂程度的難易。在線彈性斷裂力學(xué)理論研究的基礎(chǔ)上，通過分析巖石壓裂縫擴(kuò)展機(jī)理，來充分改善致密砂巖儲層可壓裂性測井評價(jià)效果[23-24]。

本文預(yù)測巖石斷裂韌性主要采用楊氏模量與斷裂韌性的經(jīng)驗(yàn)公式，該方法可以通過測井曲線來得到連續(xù)KIC曲線

4.3 抗壓強(qiáng)度對可壓裂性的影響

巖石樣品在單向受壓力條件下破裂產(chǎn)生的極限壓應(yīng)力被定義為巖石的單軸抗壓強(qiáng)度σc，是非常重要的巖石力學(xué)參數(shù)[25]?？箟簭?qiáng)度σc是決定在壓應(yīng)力條件下能否形成裂縫的重要參數(shù)。隨著抗壓強(qiáng)度增大，地層越不容易壓裂形成復(fù)雜的網(wǎng)狀縫[26]。

在前人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上[27]，得到巖石單軸抗壓強(qiáng)度與孔隙度交會圖如圖6 所示，圖中包含了國內(nèi)不同地區(qū)的砂巖、碳酸鹽巖和頁巖的樣品數(shù)據(jù)，可以看出，孔隙度與單軸抗壓強(qiáng)度存在負(fù)相關(guān)。

圖6 巖石單軸抗壓強(qiáng)度與孔隙度交會圖Fig.6 Intersection diagram of rock uniaxial compressive strength and porosity

整體來看，這3 種巖性的孔隙度與抗壓強(qiáng)度之間的變化趨勢非常明顯。圖6 中黑色五星是庫車拗陷地區(qū)D102 井砂巖樣品的單軸抗壓強(qiáng)度測量結(jié)果?？梢钥闯?，經(jīng)驗(yàn)公式對目標(biāo)區(qū)樣品的擬合程度較好。因此，可采用式（19）對本地區(qū)儲層的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測

4.4 可壓裂性指數(shù)的提出

一般條件下，致密氣藏需要進(jìn)行大規(guī)模的分段壓裂才能更加有效并持續(xù)地進(jìn)行開發(fā)，而預(yù)測儲層的有利壓裂層位需通過工程品質(zhì)評價(jià)、可壓裂性程度分析才能達(dá)到。

致密氣藏進(jìn)行壓裂的目的是最大化改造儲集體的體積和油氣采收率，形成復(fù)雜、可連通的有效裂縫網(wǎng)絡(luò)。因此，高脆性指數(shù)、低斷裂韌性和低抗壓強(qiáng)度的巖石地層才具備理想的壓裂施工條件。因此，可采用巖石脆性指數(shù)、抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性多參數(shù)相結(jié)合的方法，構(gòu)建可壓裂性指數(shù)公式

4.5 工程品質(zhì)測井綜合評價(jià)

4.5.1 工程品質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

一般情況下，致密砂巖儲層的脆性指數(shù)越高，它的可壓裂性就越好。當(dāng)儲層的脆性指數(shù)較高、斷裂韌性較低但抗壓強(qiáng)度較高時(shí)，儲層的裂縫網(wǎng)絡(luò)難以形成，使得可壓裂指數(shù)相應(yīng)減小，降低了儲層的可壓裂性；當(dāng)儲層的抗壓強(qiáng)度較低、脆性指數(shù)較高且斷裂韌性較高時(shí)，儲層中的裂縫延伸擴(kuò)展困難，可壓裂性指數(shù)也相應(yīng)減小，導(dǎo)致儲層的可壓裂性降低；當(dāng)儲層具有較低的抗壓強(qiáng)度、斷裂韌性和脆性指數(shù)時(shí)，同樣也會降低儲層的可壓裂性。

因此，本文在研究中利用聲波、密度等測井資料對地層的脆性指數(shù)、斷裂韌性、抗壓強(qiáng)度及可壓裂性指數(shù)進(jìn)行建模。通過梳理研究結(jié)果，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程中的動態(tài)排采和壓裂效果資料，對庫車拗陷北部構(gòu)造帶地區(qū)的致密氣工程品質(zhì)進(jìn)行了等級劃分，結(jié)果如表3 所示。

表3 致密氣儲層工程品質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Tight gas reservoir engineering quality evaluation standard

表3 中工程品質(zhì)IL類表示儲層可壓裂性強(qiáng)；IIL類表示儲層具備較好的可壓裂性；IIIL類表示儲層可壓裂性差，難以被成功改造。

4.5.2 綜合評價(jià)

根據(jù)工程品質(zhì)評價(jià)技術(shù)流程，對致密砂巖儲層DB105X 井進(jìn)行工程品質(zhì)測井綜合評價(jià)。對該井致密砂巖儲層的上優(yōu)選段（圖7 第9 道中黃色充填部分或第10 道中紅色充填部分代表可壓裂優(yōu)勢段）進(jìn)行施工，該井射孔段長度為58 m，所用壓裂液總量為680 m3，加砂量為31 m3。經(jīng)過試開采，該井累計(jì)總產(chǎn)氣量達(dá)100×104m3，日均產(chǎn)氣量達(dá)10×104m3，壓裂前日產(chǎn)氣3×104m3左右。

圖7 庫車拗陷侏羅系阿合組工程品質(zhì)評價(jià)成果圖（DB105X 井）Fig.7 Project quality evaluation result map of Jurassic Ahe Formation in Kuqa Depression（Well DB105X）

施工結(jié)果表明，該井儲層改造效果明顯，致密氣產(chǎn)量得到顯著提升，說明本文提出的利用可壓裂性指數(shù)來判斷儲層工程品質(zhì)好壞的方法適用于致密氣儲層，具有一定的可靠性。

5 致密氣“三品質(zhì)”評價(jià)方法及應(yīng)用

5.1 “三品質(zhì)”平面分布圖

通過分析，儲層含氣富集程度與烴源巖生烴潛力間的配置關(guān)系對每口單井產(chǎn)能具有較為穩(wěn)定的控制作用，即源儲配置關(guān)系好能夠控制含油氣富集區(qū)的分布規(guī)律。為了更好地反映單井“三品質(zhì)”特征，定義新的參數(shù)：有機(jī)碳非均質(zhì)指數(shù)TH=(TC/TM)H、生烴非均質(zhì)指數(shù)IH=IS1+S2H、儲層品質(zhì)非均質(zhì)指數(shù)RH=RQIH、儲層結(jié)構(gòu)非均質(zhì)指數(shù)PH=?PTIH、脆性參數(shù)BI、工程品質(zhì)PI。

圖8a、圖8b 展示了烴源巖品質(zhì)非均質(zhì)特征規(guī)律分布，可以看出，侏羅系陽霞組烴源巖品質(zhì)非均質(zhì)特征參數(shù)向高產(chǎn)區(qū)逐漸增高，表示靠近侏羅系阿合組砂體上部烴源巖對儲層產(chǎn)能貢獻(xiàn)大。圖8c、圖8d、圖8e、圖8f 為儲層及工程品質(zhì)分布，可以看出，I、II 儲層品質(zhì)參數(shù)與厚度、儲層結(jié)構(gòu)非均質(zhì)指數(shù)、工程品質(zhì)參數(shù)（脆性、可壓裂性）集中在油氣聚集帶區(qū)域，整體上較好優(yōu)選庫車拗陷北部構(gòu)造帶致密氣的富集區(qū)。

圖8 庫車拗陷侏羅系陽霞組烴源巖、阿合組儲層及工程品質(zhì)綜合平面分布圖Fig.8 Comprehensive plane distribution map of Jurassic Yangxia Formation source rock,Ahe Formation reservoir and engineering quality in Kuqa Depression

5.2 源儲配置關(guān)系及對產(chǎn)能的控制作用

庫車拗陷研究區(qū)侏羅系陽霞段烴源巖生烴能力與阿合組儲層品質(zhì)有效配置控制了有利富集區(qū)分布，多井評價(jià)可優(yōu)選大型致密氣藏富集區(qū)。根據(jù)庫車侏羅系阿合組儲層品質(zhì)研究結(jié)果，認(rèn)為影響產(chǎn)能的因素主要為孔隙度和含氣飽和度，其次是孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，儲層品質(zhì)與產(chǎn)能關(guān)系密切，能較好地描述產(chǎn)能的影響因素。此外，侏羅系陽霞組烴源巖生烴能力越強(qiáng)，同等物性條件下儲層孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)越好，其含氣充注程度則越高，即含氣飽和度越高。由圖9a可見，通過陽霞組烴源巖品質(zhì)與阿合組儲層及工程品質(zhì)平面分布來評價(jià)富集程度，再將三者結(jié)合，根據(jù)源儲配置關(guān)系來綜合評價(jià)優(yōu)選富集區(qū)和潛力區(qū)（圖9b），可以有效指導(dǎo)致密氣藏的評價(jià)和開發(fā)建產(chǎn)。

圖9 庫車拗陷北部構(gòu)造帶致密氣藏“三品質(zhì)”及配置關(guān)系Fig.9 “Three qualities”and their configuration relationships of tight gas reservoir in the north structure of in Kuqa Depression

5.3 實(shí)例井“三品質(zhì)”綜合評價(jià)

對塔里木盆地庫車拗陷致密砂巖地層DX1 井進(jìn)行“三品質(zhì)”測井綜合評價(jià)，結(jié)果如圖10 所示。

圖10 庫車拗陷致密氣“三品質(zhì)”測井綜合評價(jià)（DX1 井）Fig.10 Comprehensive logging evaluation of“Three qualities”tight gas in Kuqa Depression（Well DX1）

（1）結(jié)合烴源巖品質(zhì)綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，DX1 井儲層段上部的陽霞組烴源巖品質(zhì)級別以IT、IIT類為主。再利用庫車拗陷侏羅系源儲配置與單井產(chǎn)量關(guān)系圖分析，該井的源儲配置關(guān)系顯著且處于構(gòu)造高部位，具備高產(chǎn)氣井特征。

（2）依據(jù)儲層品質(zhì)綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，DX1 井4 896.0～4 910.0 m 段及4 939.5～4 943.0 m 段總厚度為17.5 m。利用聲波時(shí)差計(jì)算的孔隙度在6.5%～13.0%，滲透率在0.75～55.00 mD，含氣飽和度在55%～80%，儲層品質(zhì)QR值等于3 和4，整體上該井的儲層品質(zhì)綜合評價(jià)為I、II 類。說明該井致密氣儲層品質(zhì)較好。

（3）結(jié)合工程品質(zhì)綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過全井段可壓裂性指數(shù)和產(chǎn)層識別結(jié)果分析，給出DX1井可壓裂層段劃分標(biāo)準(zhǔn)，即將可壓裂性指數(shù)大于0.20 的地層劃為可壓裂層段，其余為遮擋層。依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，可將DX1 井劃分為：Shi1—Shi5 為遮擋層，Pre1—Pre5 為可壓裂層段。壓裂前日產(chǎn)氣2.8×104m3，分段壓裂測試后日產(chǎn)氣20.0×104m3，高產(chǎn)氣層。

結(jié)合動態(tài)測試資料綜合分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)非常規(guī)致密氣井想要獲得較高產(chǎn)量，不僅要具備好的儲層品質(zhì)、烴源巖品質(zhì)以及較好的源儲配置關(guān)系，而且在壓裂層段要具備好的工程品質(zhì)也是非常重要的關(guān)鍵因素。

6 結(jié)論

（1）儲層品質(zhì)決定了油氣的富集程度。隨著孔隙度、含氣飽和度和孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)增大而儲層品質(zhì)變好。研究區(qū)域中部的構(gòu)造高部位儲層品質(zhì)明顯好于東西部。

（2）烴源巖品質(zhì)對儲層品質(zhì)好壞具有一定的影響。侏羅系陽霞組底部烴源巖品質(zhì)隨著總有機(jī)碳含量、鏡質(zhì)體反射率和生烴潛能增大而變好。研究區(qū)儲層頂部的儲層品質(zhì)類型以IT、IIT類為主，烴源巖品質(zhì)好的區(qū)域主要位于中部，與烴源巖品質(zhì)一一對應(yīng)，具備良好的源儲配置關(guān)系。

（3）致密儲層隨著脆性指數(shù)和可壓裂指數(shù)增大其工程品質(zhì)相應(yīng)變好，但隨著抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性的增大反而變差。工程品質(zhì)的有利區(qū)位于研究區(qū)的構(gòu)造高部位，且與儲層品質(zhì)、烴源巖品質(zhì)有著較為直接的配置關(guān)系。

（4）致密氣藏富集與否直接受儲層品質(zhì)和烴源巖品質(zhì)好壞影響，而工程品質(zhì)好壞則是決定壓裂成敗的關(guān)鍵。本文在“三品質(zhì)”主控因素評價(jià)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的測井評價(jià)方法對致密氣“三品質(zhì)”進(jìn)行定量評價(jià)研究，由于涉及專業(yè)范圍廣且多種方法有一定局限性，后續(xù)還需對烴源巖和工程品質(zhì)方面進(jìn)行深入研究。

符號說明