特殊測(cè)井在準(zhǔn)南地區(qū)烏魯木齊一帶蘆草溝組頁巖油氣層評(píng)價(jià)中運(yùn)用

雷國明 梁斌 史美超

摘 ? 要：以地表地質(zhì)調(diào)查成果為基礎(chǔ)，以鉆探、地質(zhì)綜合錄井、核磁共振測(cè)井、電成像測(cè)井、正交多極子陣列聲波等測(cè)井方法為手段，以巖石學(xué)特征、儲(chǔ)層物性、儲(chǔ)集空間類型和儲(chǔ)集性能研究為重點(diǎn)，開展準(zhǔn)南沖段帶東段烏魯木齊一帶二疊系蘆草溝組頁巖油氣評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：該區(qū)帶蘆草溝組頁巖含油氣7層，其中優(yōu)質(zhì)含油層2層（64和66層）;頁巖儲(chǔ)層礦物成分以高脆性礦物為主，物性特征表現(xiàn)為天然高導(dǎo)裂縫發(fā)育和低孔特低滲;油氣藏表現(xiàn)為具中等含油飽和度的典型裂縫型油氣藏特征。頁巖儲(chǔ)層各向異性較強(qiáng)，總體最大水平主應(yīng)力為NWW向。

關(guān)鍵詞：特殊測(cè)井;準(zhǔn)南地區(qū);蘆草溝組;頁巖油氣評(píng)價(jià)

準(zhǔn)噶爾盆地南緣位于天山北段山前褶皺帶上，呈長(zhǎng)條狀分布。該區(qū)構(gòu)造非常復(fù)雜[1-4]， 分東西兩段，西段包括霍瑪吐背斜帶、齊古斷褶帶;東段阜康斷裂帶西起烏魯木齊，東至吉木薩爾，南接博格達(dá)山北麓。常規(guī)油氣勘探成果顯著，先后發(fā)現(xiàn)獨(dú)山子油田、齊古油田、霍爾果斯油氣田、卡因迪克油田、瑪河氣田等[5]。油氣藏分布于隱伏背斜構(gòu)造中，賦存層位為上三疊統(tǒng)、下中侏羅統(tǒng)，油源為上二疊統(tǒng)和中下侏羅統(tǒng)。上二疊統(tǒng)頁巖為致密低滲的非常規(guī)能源儲(chǔ)層，具低孔低滲、較強(qiáng)的非均質(zhì)性[6-7]。傳統(tǒng)方法僅能對(duì)頁巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性和含油氣性進(jìn)行半定量評(píng)價(jià)，無法精細(xì)刻畫有效孔隙度和滲透率等微觀特征，亦不能三維展示頁巖儲(chǔ)層孔縫類型、延展趨勢(shì)及地應(yīng)力系統(tǒng)[8-10]，因此準(zhǔn)南地區(qū)頁巖氣等非常規(guī)油氣資源勘探一直未有突破性進(jìn)展。2013—2017年，新疆地礦局地質(zhì)九隊(duì)開展準(zhǔn)南沖斷帶東段頁巖氣戰(zhàn)略調(diào)查，估算頁巖氣資源量512×109 m3，顯示了極好的頁巖氣資源潛力。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)油氣資源需求不斷增長(zhǎng)，致密低滲的非常規(guī)油氣藏將是我國油氣勘探的“主戰(zhàn)場(chǎng)”，開展準(zhǔn)南地區(qū)頁巖油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，可為新疆致密低滲儲(chǔ)層油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)，亦為新疆油氣體制改革提供能源支撐。

1 ?地質(zhì)概況

研究區(qū)位于準(zhǔn)南沖段帶東段阜康斷裂帶烏魯木齊一帶（圖1）。上二疊統(tǒng)蘆草溝組為區(qū)內(nèi)頁巖油氣目標(biāo)層段，地層平均厚1 057 m。沉積相自下而上由扇三角洲過渡為湖泊-扇三角洲相，巖性自底部向上由暗色泥巖、粉砂巖互層向上過渡為暗色富有機(jī)質(zhì)泥頁巖和透鏡狀白云巖互層。頁巖油氣有利目標(biāo)層位為蘆草溝組上部，暗色頁巖厚253～555 m，平均厚350 m（圖2）。TOC含量平均4.31%，Ro為0.53%～1.24%，平均0.8%，干酪根類型以Ⅱ型為主，鉆探及測(cè)井解釋含油氣51層，總厚229.1 m，單層厚度0.7～21 m，含油氣層頁巖有效孔隙度為0.18×10-3～39.8×10-3，滲透率0.00 000 1×10-3～0.25×10-3 μm2，為特低孔特低滲儲(chǔ)層，含油類型為微裂縫型。

2 ?頁巖含油氣層評(píng)價(jià)

頁巖油氣為一種非常規(guī)油氣藏，評(píng)價(jià)方法同常規(guī)油氣相當(dāng)，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括油氣層有效厚度和含油氣飽和度等要素。

2.1 ?有效厚度

含油氣層有效厚度是油氣評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)之一。X1井鉆探及地質(zhì)綜合錄井顯示，研究區(qū)蘆草溝組含油氣7層，單層厚1.0～9.7 m，總厚23.8 m。其中油層2層（累計(jì)厚13.4 m，）、差氣層1層、差油層4層。測(cè)井解釋含油氣層特征：電阻率平均值1 945～5 211 Ω·m、聲波平均值為55～65 μs/ft、密度平均值2.37～2.50 g/cm3、中子平均7.1%～17.9%。油層64和66層測(cè)井結(jié)果：電阻率為1 945.6～2 287.4 Ω·m、聲波平均為61.6～62.2 μs/ft、密度平均為2.4～2.5 g/cm3、中子平均為16.1%～17.2%，中高伽馬、自然電位無明顯異常（表1，圖3）。與油氣顯示層相比，油層具有相對(duì)低電阻率、高聲波值、高中子值特征。

2.2 ?含油飽和度

含油飽和度反映了儲(chǔ)層油氣量的大小，是油氣藏評(píng)價(jià)的參數(shù)之一[11]。鉆井巖心顯示64、66油層巖心沿微裂縫有明顯油跡滲出，斷面含油面積超過50%，屬富含油層（圖4）。測(cè)井綜合解釋：蘆草溝組7層油氣顯示層的含油飽和度為10.5%～33.7%，平均19.3%，其中64、66含油層的含油飽和度為16.3%～33.7%，平均25%，最高為66層，含油飽和度為33.7%（表1），為中等含油飽和度頁巖油氣藏。

3 ?含油氣頁巖儲(chǔ)層特征

3.1 ?孔縫發(fā)育特征

孔縫是裂縫型油氣儲(chǔ)藏的主要空間。鉆探顯示，巖心高角度立縫較發(fā)育，縫寬以0.1～1 mm為主，裂縫部分被碳酸鹽礦物充填，未被充填的微裂縫（立縫）可見輕質(zhì)油跡滲出，沿?cái)嗝婧兔娣e超過50%，顯示了微裂縫型油氣層特征（圖4）。電成像測(cè)井技術(shù)具高分辨率和圖像直觀識(shí)別儲(chǔ)層孔洞、裂縫特征[12-14]。圖像顯示蘆草溝組天然裂縫以高導(dǎo)縫為主，局部為高阻縫，含油氣儲(chǔ)層以發(fā)育高導(dǎo)縫為主，包括發(fā)育規(guī)則的完整裂縫和不完整的微裂隙，64含油層厚9.7 m，電成像測(cè)井靜態(tài)圖像呈黃色至淺棕色，發(fā)育較寬的高導(dǎo)縫，圖像呈亮黃色。66含油層厚3.7 m，靜態(tài)圖像呈淺棕色，高導(dǎo)裂縫較發(fā)育（圖5）。

3.2 ?孔隙度和滲透率

孔隙度和滲透率是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層物性的關(guān)鍵參數(shù)。核磁共振測(cè)井解譯顯示[15-19]：具有油氣顯示儲(chǔ)層的核磁有效孔隙度為0.4%～6.4%，平均2.2%，總體屬低孔隙度;核磁滲透率為0.001×10-3～0.693×10-3 μm2，，平均0.039×10-3 μm2，屬特低滲透性。其中64和66油氣層的標(biāo)準(zhǔn)T2譜以小孔徑組分為主，核磁有效孔隙度為1.3%～3.32%，平均2.2%。核磁滲透率為0.001×10-3～0.023×10-3 μm2，平均0.09×10-3 μm2屬特低滲透性（表1）。頁巖儲(chǔ)層自身物性較差，與裂縫型頁巖油氣藏特征一致。

3.3 ?脆性礦物

脆性礦物含量是評(píng)價(jià)致密油氣儲(chǔ)層壓裂改造難易的主要參數(shù)，樣品測(cè)試和地層元素測(cè)井（GEM）可定性分析礦物含量[20-23]。樣品測(cè)試結(jié)果：含油氣儲(chǔ)層脆性礦物含量高，平均65.2%（質(zhì)量百分比），最高達(dá)78%;粘土礦物含量平均30.2%;碳酸鹽礦物含量平均4.2%;黃鐵礦含量平均為0.5%。測(cè)井定量分析結(jié)果顯示：含油氣頁巖儲(chǔ)層脆性礦物含量平均達(dá)70.5%、粘土礦物平均24.1%、碳酸鹽礦物平均為7.2%;黃鐵礦平均0.4%（表2），樣品測(cè)試與測(cè)井結(jié)果基本一致，均屬脆性礦物含量高的油氣儲(chǔ)層，利于后期頁巖油氣儲(chǔ)層的壓裂改造。

4 ?頁巖儲(chǔ)層地應(yīng)力評(píng)價(jià)

油氣儲(chǔ)層應(yīng)力是油氣儲(chǔ)層力學(xué)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)，也是儲(chǔ)層壓裂改造的主要依據(jù)。正交多極子陣列聲波測(cè)井在巖石力學(xué)參數(shù)、各向異性研究中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[24-25]。通過提取儲(chǔ)層的快、慢橫波速度及方位，快橫波方位確定各向異性方向，快橫波方位角對(duì)應(yīng)于水平最大主應(yīng)力的方向或斷層-裂縫走向。解釋測(cè)量結(jié)果表明：頁巖儲(chǔ)層各向異性較強(qiáng)，各向異性方向平均50.2°，總體現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向?yàn)镹EE向（圖6），為頁巖儲(chǔ)層壓裂改造提供了力學(xué)依據(jù)。

5 ?結(jié)論

（1） 采用核磁共振測(cè)井技術(shù)，較系統(tǒng)的確定頁巖儲(chǔ)層有效孔隙度為0.4%～6.4%，平均2.2%，其中含油64和66層儲(chǔ)層有效孔隙度為1.3%～3.32%，平均2.2%，屬低孔隙度。滲透率為0.011×10-3～0.023×10-3μm2，屬特低滲透性。

（2） 由電成像測(cè)井圖像識(shí)別出蘆草溝組天然裂縫主要為高導(dǎo)縫，局部為高阻縫，油氣有利儲(chǔ)層以發(fā)育高導(dǎo)縫為特征，包括規(guī)則的完整裂縫和不完整的微裂隙，為典型裂縫型油氣藏。

（3） 頁巖油氣儲(chǔ)層礦物總體以高脆性礦物為主，正交多極子陣列聲波測(cè)井解釋表明蘆草溝組頁巖儲(chǔ)層各向異性較強(qiáng)，總體現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向?yàn)镹EE向，為頁巖儲(chǔ)層壓裂改造提供了力學(xué)依據(jù)。

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Abstract：Based on the results of surface geological survey， combined with the drilling ， the geological compound logging， the Nuclear Magnetic Resonance logging（NMR）， the Electrical Imaging logging （EI）， the Orthogonal Multipole Array Acoustic Imaging logging （OMAAI）， the Element Capture logging （EC） and other special logging techniques. the paper focuses on the study of petrological characteristics， reservoir physical properties， reservoir space types and reservoir properties.The results show that there are 7 hydrocarbon-bearing layers in Lucaogou Formation shale in Lucaogou Formation in Urumqi Region of South Margin thrust belt of Junggar Basin， including 2 high-quality oil-bearing layers （64 and 66 layers）. Which was characterized by the high brittle minerals ， the high natural conductivity fractures， the low porosity and permeability and medium oil saturation. And the shale reservoir have been strong anisotropy and strong anisotropy of shale reservoir， which the direction of the maximum horizontal principal stress was NEE-SWW。

Key words： Special Logging;South margin of Junggar basin;Lucaogou Formation;Shale Hydrocarbon Assessment