基于M—N动态交会的页岩油岩性组分定量计算方法_徐文远.pdf

Vol.46 No.6 Dec 2022第46卷 第6期 2022年12月测 井 技 术WELL LOGGING TECHNOLOGY文章编号：10041338（2022）06074406基于MN动态交会的页岩油岩性组分定量计算方法徐文远，赵静，赵延静，徐蕴颖，钱晨，左东星（中国石油集团测井有限公司长庆分公司，陕西 西安 710021）摘要：鄂尔多斯盆地延长组长73地层源储共生、矿物成分复杂，是典型的页岩油藏。测井曲线整体表现为高自然伽马、高电阻率、高声波时差、高补偿中子、低密度以及自然电位失真的特征，测井综合解释对成像测井及钻井取心的依赖性较强，在岩性组分定量评价与储层划分方面存在明显的技术短板。以常规测井曲线为基础，利用声电面积及自然伽马曲线拟合得到精度较高的总有机碳含量计算模型，采用动态交会的方式逐点确定地层泥岩点与砂岩点M、N值，定量计算地层不同岩性组分含量。该方法既考虑了曲线标准化及有机质对测井曲线的影响，也解决了岩石骨架参数变化大的难题，具有理论依据充分、简单适用、普适性强的特点。通过在3 300多口新、老井中推广应用，识别了一大批前期认识不清的页岩油层，解释成果得到取心、成像及试油等多方面验证，为页岩油勘探开发及储量计算提供了有力支持。关键词：页岩油；岩性组分；常规测井；MN动态交会中图分类号：P631.84 文献标识码：ADoi:10.16489/j.issn.10041338.2022.06.016Quantitative Calculation Method of Lithology Components Based on MN Dynamic Intersection in Shale OilXU Wenyuan,ZHAO Jing,ZHAO Yanjing,XU Yunying,QIAN Chen,ZUO Dongxing(Changqing Branch,China National Logging Corporation,Xian,Shaanxi 710021,China)Abstract:The Chang 73 formation in Ordos basin is a typical shale oil reservoir in China,which is characterized by source-reservoir symbiosis and complex mineral composition.There are obvious technical weaknesses in quantitative evaluation of lithologic components and reservoir classification.It is difficult to make a comprehensive interpretation without imaging logging and core description as its conventional logging response is summarized as“four high,one low and one distortion”.Based on conventional logging data,the calculation model of total organic carbon content with high accuracy is obtained by fitting acoustic electric area and natural gamma curve,the MN value of mudstone and sandstone points in the stratum are determined point by point by dynamic intersection,to evaluate lithologic components of shale formation.This method not only considers the influence of curve standardization and organic matter on logging curves,but also solves the problem of large changes in rock skeleton parameters.It has the characteristics of sufficient theoretical basis,simple application and strong universality.Through the promotion and application in more than 3 300 new and old wells,a large number of shale oil layers that are not clearly recognized in the early stage are identified,and the interpretation results are verified by coring,imaging,oil testing and other aspects,providing strong support for shale oil exploration and development and reserve calculation.Keywords:shale oil;lithologic component;conventional logging;MN dynamic intersection0 引 言中国的页岩油气资源丰富，二十世纪六十年代就已经在多个盆地发现了页岩油，当时认为是储存在泥页岩裂缝中的油藏。随着对页岩油气认识的不断深入和科学技术手段的持续进步，近年在鄂尔多斯、松辽、济阳、濮阳、准噶尔以及南襄等多个盆地页岩地层获得勘探突破。与常规储层相比，页岩储层从岩性、储集空间到流体赋存状态都存在很大的差别，不能延用解释常规储层的理论和方法进行评价。鄂尔多斯盆地延长组长7地层资源量丰富、储量规模大，共发育3类页岩油，其中I类页岩油已实现大规模效益开发，建成了国家级页岩油示范区；长73地层主要发育II类、III类页岩油，为陆相湖盆沉积基金项目：中国石油集团测井有限公司项目“页岩油测井评价关键技术研究与应用”（CPL2020-B01）第一作者：徐文远，男，1987 年生，工程师，硕士，从事页岩油测井解释与评价工作。E-mail：第46卷 第6期745 徐文远，等：基于 MN 动态交会的页岩油岩性组分定量计算方法体系，以半深湖-深湖重力流沉积相为主，具有源储共生、矿物组分多样及孔隙结构复杂的特点1-2。常规测井响应可以总结为“四高一低一失真”，即高自然伽马、高电阻率、高声波时差、高补偿中子、低密度以及自然电位失真。综合解释对成像测井及钻井取心的依赖性强，在划分有效储层及定量计算参数方面存在明显的技术短板。精确计算泥质及总有机碳含量是盆地高自然伽马页岩油测井评价的关键。总有机碳含量的测井评价方法有很多，主要分为两大类。以多元线性回归为基础的曲线拟合法。1945年，Beers 3利用自然伽马放射性强度评价总有机碳含量（TOC），利用铀元素与总有机碳含量的关系进行烃源岩有机质丰度评价。以logR法为代表的测井曲线叠合法。1990年，Passey等4结合岩心数据进行分析，得出了logR与总有机碳含量的拟合关系，绘制了TOC的计算图版。两类方法在含油气盆地的烃源岩评价中均取得了较好应用效果5-12。泥质含量计算方法主要有自然伽马（电位）法、中子密度法及电阻率法等13，受测井曲线“四高一低一失真”的影响，现有技术手段在目标层系应用效果并不理想。截至2020年5月，长庆油田累计有17口井在高自然伽马地层获得工业油流，其中11口井在测井解释时未进行储层划分，其余井参考核磁共振及岩心资料识别出了有效储层，但提供的岩性剖面不能反映储层内部的非均质性，与地质规律不符。该文以常规测井曲线为基础，对logR法进行技术延展，用声电面积替代固定的声波、电阻率基线，考虑了岩性及孔隙度对测井响应的影响，提高了总有机碳含量的计算精度。通过对矿物组分的系统分析，确定了泥岩线的表述方程，采用三角交会的方式逐点求取泥岩点与砂岩点位置，既考虑了曲线标准化及有机质对测井曲线的影响，也解决了岩石骨架参数变化大的难题，实现了长73地层主要岩性组分的定量计算。1 地层主要岩性及测井特征长73地层岩性组分主要包括石英、长石（钾长石、斜长石）、黏土矿物（伊利石、伊蒙混层、高岭石、蒙脱石等）、黄铁矿、碳酸盐岩矿物（方解石、白云石）等。砂岩碎屑中“石英+长石”含量达70%80%，受物源影响，石英、长石所占比例略有不同（见表1）。综合地质评价需求及测井响应特征差异，将岩性分为黑色页岩、暗色泥岩、粉砂岩、细砂岩及凝灰岩这5大类。不同岩石类型均见含油气显示，其中砂岩显示最好，以油斑、油迹为主；黑色页岩、暗色泥岩为生油岩，气测全烃显示明显。试油试采及薄片分析结果证实粉砂岩、细砂岩为研究区有效储集岩性，泥岩及页岩孔隙以微孔为主，为非有效储集岩性。表2为各岩性对应的测井特征及判别标准。表 1 长 73地层砂岩碎屑构成统计表地区石英 含量/%长石 含量/%火成岩 含量/%变质岩屑 含量/%沉积岩岩屑 含量/%其他岩屑 含量/%华庆40.2137.683.123.723.725.38镇北47.5523.814.595.907.693.81合水46.6328.553.585.474.785.72环江37.5830.654.866.772.7410.25表 2 长 73地层主要岩性测井特征及判别标准统计表岩性测井特征判别标准自然伽马/API声波时差/（sm1）密度/（gcm3）中子/%光电吸收 截面指数/（beV1）*声波时差 与深电阻率 比值泥质含量/%自然伽马/API总有机碳 含量/%细砂岩1502.40183.08.540150粉砂岩1003002502752.302.5018303.58.540130300暗色泥岩1301802002502.302.7018304.06.04010018048黑色页岩15027524301506凝灰岩150250188.5150*非法定计量单位，1 b/eV=6.241 46 1010 m2/J，下同2022年测 井 技 术746 2 岩性组分定量计算总有机碳含量是烃源岩评价中反映岩石有机质丰度最主要的一个指标，其计算精度一是可以厘清烃源岩纵横向展布规律，落实资源潜量；二是有利于分析干酪根对测井响应特征的影响，为其他参数的精确求取奠定基础。泥质含量是砂泥岩地层参数计算与评价的重要基础参数，它不仅反映地层的岩性，而且与储层的有效孔隙度、含水饱和度、束缚水饱和度、渗透率等参数密切相关。综合长73地层地质评价需求及不同岩性组分的测井特征差异，将地层分为泥质、砂质及有机质3部分，这3部分岩性组分的准确求取可为页岩油识别提供解决方案。2.1 总有机碳含量长7段发育的黑色页岩和暗色泥岩是盆地中生界主要烃源岩，镜下观察鉴定为型或型，总有机碳含量大于6%，氯仿沥青大于0.6%12。基于多口井的系统取心，以多元回归为基础建立了总有机碳含量计算模型TOCACDENGR=-+56 440 04917 050 037.（1）式中，AC为测井测量的声波时差值，s/m；DEN为测井测量的密度值，g/cm3；GR为测井测量的自然伽马值，API。该模型丰富了盆地内烃源岩评价方法，为资源潜量预测提供了依据，但其在非源岩及低丰度源岩段的计算结果偏高，不利于开展岩性组分精细评价。该文以logR法为基础进行延展，通过选用合适的刻度参数，用声电面积替代固定的声波、电阻率基线，考虑了岩性及孔隙度对测井响应的影响，结合自然伽马曲线拟合获