1、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）06073509页岩气储层测井精细评价陈向阳1，陈美军1，芮昀2，姚亚彬3，4，石阳志2，王成荣1（1.中国石油集团测井有限公司吐哈分公司，新疆 哈密 839009；2.中国石油股份有限公司浙江油田分公司，浙江 杭州 310023；3.中国石油集团测井有限公司地质研究院，陕西 西安710077；4.中国石油天然气集团 有限公司测井重点实验室，陕西 西安 710077）摘要：四川盆地页岩气勘探评价初期通常采用总有机碳含量、孔隙
2、度、脆性矿物含量及含气量这4个测井计算参数对页岩气储层进行分类。随着油田高效勘探开发，特别是靶体优选及水平井压裂分段优化方面的需求不断提高，传统的储层评价标准难以满足页岩气开发区块薄靶体的设计精度以及页岩气藏立体开发的要求。从页岩气储层测井响应入手，综合考虑地质、储层、气藏等多方面因素，结合岩心分析资料，建立了基于沉积环境、岩性岩相、总有机碳含量、物性、含气性、裂缝及层理发育程度、应力状态、孔隙压力系数等参数的页岩气储层精细评价方法。依托该方法构建了浙江油田太阳浅层页岩气田页岩气储层测井精细评价标准，该标准在水平井靶体优选及压裂分段优化方面发挥了重要作用，有助于浙江油田太阳浅层页岩气田实现高质
3、量立体勘探开发。关键词：测井评价；页岩气储层；水平井靶体；沉积环境；压力系数；评价标准；浅层页岩气田中图分类号：P631.84 文献标识码：ADoi:10.16489/j.issn.10041338.2022.06.015Fine Log Evaluation of Shale Gas ReservoirsCHEN Xiangyang1,CHEN Meijun1,RUI Yun2,YAO Yabin3,4,SHI Yangzhi2,WANG Chengrong1(1.Tuha Branch,China National Logging Corporation,Hami,XinJiang 839
4、009,China;2.PetroChina Zhejiang Oilfild Company,Hangzhou,Zhejiang 310023,China;3.Geology Research Institute,China National Logging Corporation,Xian Shaanxi 710077,China;4.Well Logging Key Laboratory,China National Petroleum Corporation,Xian,Shaanxi 710077,China)Abstract:In the early stage of shale g
5、as exploration and evaluation in Sichuan basin,four logging parameters,namely the total organic carbon content,porosity,brittle mineral content and gas volume,are usually used to classify the shale gas reservoirs.With the demand for efficient exploration and development of oilfields,especially the o
6、ptimal target selection and fracturing stage optimization of horizontal wells,traditional reservoir evaluation criteria are difficult to meet the design accuracy of thin targets in shale gas development blocks and the requirements of three-dimensional development of shale gas reservoirs.Based on the
7、 logging response of shale gas reservoir,this paper considers various factors such as geology,reservoir and gas reservoir,establishes a shale gas reservoir fine logging evaluation method combined with core analysis data.This method based on the sedimentary environment,lithology,lithofacies,total org
8、anic content,physical property,gas-bearing,fractures and development degree of bedding,stress state,and the pressure coefficient of shale reservoir.Based on this method,a fine evaluation standard for shale gas reservoir logging in Taiyang shallow shale gas field of Zhejiang oilfield is constructed.T
9、he standard plays an important role in the optimization of horizontal well target and fracturing stage optimization,which is helpful to achieve high-quality three-dimensional exploration and development in Taiyang shallow shale gas field of Zhejiang oilfield.Keywords:log evaluation;shale gas reservo
10、ir;horizontal well target;sedimentary environment;pressure coefficien;evaluation standard;shallow shale gas field第一作者：陈向阳，男，1978 年生，高级工程师，从事页岩气测井解释评价工作。E-mail：2022年测 井 技 术736 0 引 言四川盆地及周边地区海相页岩广泛分布，上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩是其中最重要的一套页岩气储层。经过“十二五、十三五”期间坚持不懈的建设，四川盆地内长宁-威远、川东涪陵及云贵川交界处昭通区块已成为中国最重要的页岩气产区及国家级页岩气示
11、范区，其页岩气年产量在100亿方以上，成为中国天然气增长的重要一极。页岩气勘探评价初期，针对该类源储一体的典型非常规储层（复杂矿物组分、孔隙结构特征及含气特征），通常利用测井资料计算总有机碳含量、孔隙度、脆性矿物、含气量这4个定量评价参数对页岩储层进行分类，中国石油天然气集团有限公司2015年制定了川南页岩气储层评价标准1。随着勘探评价及开发的深入，地质评价人员发现，上述4个参数无法满足复杂构造区页岩气储层评价的需求，特别是对处于四川盆地南缘向云贵高原过渡的浙江油田太阳浅层页岩气田。该区块普遍存在构造运动改造强烈、应力复杂、以及由此引起的储层含气性差异大等特征2-3。在前人研究的基础上，该研究
12、从页岩气储层测井基本响应特征入手，从沉积环境、铀含量及钍铀比、物性、孔隙结构、有机孔发育程度、孔隙压力系数、层理、裂缝发育情况等方面，对页岩储层进行了综合分析，丰富了页岩气储层评价参数，建立了复杂构造区页岩气储层测井精细评价标准。1 页岩气储层精细评价技术思路页岩气储层测井精细评价技术思路主要根据太阳浅层页岩气田页岩储层地质特征4，在储层沉积环境、岩性岩相、有机质丰度、物性、含气性、裂缝、层理发育程度、地层压力系数等方面对储层细分评价。图1为具体技术路线，在非常规储层“新七性关系”研究的基础上5-6，深入研究页岩储层测井响应特征，拓展了钍铀比、生物硅含量、有机孔占比、裂缝层理发育程度、地层压力
13、系数等关键参数的定性和定量评价标准。在此基础上，对太阳浅层页岩气田开发储层进行了精细分类评价及压裂分段优化。开发储层精细评价沉积环境钍铀比、生物硅岩性及岩相脆性矿物有机质总有机碳含量、铀含量物性孔隙度、孔隙结构、有机孔占比、声波密度曲线包络面积含气性含气量、纵横波速比、密度电阻率包络面积裂缝及层理裂缝、层理发育程度保存条件地层压力系数 类 类 类1 类2 类1 类2 类1 类2 类图1 页岩气储层精细评价技术路线图2 页岩气储层精细评价2.1 基于沉积环境及岩性、岩相分析的页岩气储层分类上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩主要为陆棚沉积，优质页岩段沉积微相为深水生物硅泥质陆棚，沉积了具有高自然
14、伽马值和低密度值的黑色富有机质页岩和硅质页岩，总有机质含量通常较高（2%）。对沉积环境的研究，通常采用能谱测井中的自然伽马曲线、钍铀比（Th/U）曲线。利用钍铀比研究沉积环境的一般规律为：Th/U7，为陆相沉积、氧化环境、风化层；7Th/U2，为海相沉积、灰色或绿色页岩；Th/U2，为海相黑色页岩、磷酸盐岩；钍铀比值越低，沉积水体越深，沉积环境越稳定，越利于有机质的富集。五峰组-龙一14号小层中下部整体为深水还原沉积环境，铀曲线表现为从高值逐渐降低的趋势特征，钍铀比值逐渐升高，说明沉积水深逐渐变浅，导致有机质富集程度变低，页岩颜色从下至上由黑色逐渐变为灰黑色7。五峰-龙马溪组页岩中沉积了大量富
15、含硅质矿物的硅质骨针、放射虫、笔石等生物化石。该区大量直井及水平井钻井过程中元素录井分析成果揭示：生陈向阳，等：页岩气储层测井精细评价第46卷 第6期737 物硅含量Si/（Si+Al+Fe）能够反映沉积时生物的富集程度，优质页岩（1-1）段生物硅占比在75%以上，尤其在龙一11小层及龙一12-1单层，生物硅占比在80%以上8。页岩岩性的变化按照黏土质及生物硅含量的占比，可分为黏土质页岩相、黏土质硅质混合页岩相、生物硅质页岩相，其中生物硅质页岩相为最优势岩相。在此基础上形成了基于沉积环境及岩性、岩相分析的页岩气储层分类标准（见表1）。根据钍铀比、生物硅占比对储层进行分类与储层岩电响应特征有较好
16、的一致性。表 1 基于沉积环境及岩性、岩相及脆性矿物含量的页岩气储层分类标准表储层分类沉积环境岩性及岩相沉积微相钍铀比生物硅占比/%岩性岩相脆性矿物含量/%1类页岩气层深水生物硅泥质陆棚相80黑色页岩生物硅质页岩相602类页岩气层0.71.07880生物硅质页岩相55601类页岩气层1.01.57578黏土质硅质混合页岩相45552类页岩气层1.52.072751类页岩气层深水-半深水硅泥质陆棚相2.03.07072灰黑色页岩黏土质页岩相30452类页岩气层3.04.065702.2 基于铀、总有机碳含量的页岩气储层分类富含有机质是页岩气储层区别于一般常规储层的基本特征，在古生界奥陶系五峰组-志留系龙马溪组深水陆棚环境中，大量藻类生物繁殖，为岩层中有机质的富集提供了物质基础8。由于海相还原环境中，生烃过程产生的腐殖酸会把铀离子还原为不溶于水的铀元素而固定在有机质中，同时，有机质存在大量的微孔，导致会吸附更多的铀元素，因此，铀元素可以指示有机质的多少。基于这一地质背景，五峰组-志留系龙马溪组优质页岩储层段通常表现为高自然伽马、高铀值的测井响应特征。现有的总有机碳含量计算方法有5种：铀、密