川西陆相页岩气录井综合评价

2014-06-24李一超

四川地质学报 2014年4期

关键词：气性川西录井

李一超

（中石化石油工程技术服务有限公司，北京 100101）

川西陆相页岩气录井综合评价

李一超

（中石化石油工程技术服务有限公司，北京 100101）

常规录井难以全面识别评价页岩气，本文结合区域地质特征，分析了录井的难点，利用XRF元素录井、XRD矿物录井、岩石热解地化录井、泥页岩密度录井等技术，开展页岩气的岩石成分分析、脆性评价、含气性评价、地层压力评价等关键技术研究，初步形成了工区内陆相须家河组五段的页岩气录井综合评价技术，建立了相应的录井评价标准，并在页岩气专层井XY2井中上井应用，取得了较好的应用效果。

页岩气；录井技术；综合评价；川西

页岩气是近年来的勘探开发热点，国内外的研究重点为海相页岩气，陆相页岩气勘探开发刚刚起步，与常规天然气相比，页岩气的生成、运移、赋存、聚集、保存等过程及成藏机理既有相似之处，又有巨大的差异[1-3]。西南地区陆相页岩气资源丰富，面积广阔，勘探潜力巨大[4]，但在勘探开发过程中，主要依靠常规录井技术进行识别评价，尚未形成针对页岩气的综合评价技术。

1 地质特征及难点简析

1.1 地质简况

川西坳陷须家河组五段沉积环境主要为滨浅湖及沼泽相。顶部埋深在2 100～3 500m之间，厚度在261～751.5m之间。烃源岩以镜质组、惰质组为主，壳质组含量极低，有机质类型主要为腐殖型，Ro为1.02%～1.68%，处于成熟～高成熟演化阶段。岩性以黑色、灰黑色页岩为主，夹薄层深灰色、灰色细粒岩屑砂岩、粉砂岩、煤层或煤线，具有较好的生烃潜力。常规钻井过程中有油气显示，但含气性在纵向上规律不明显，油气显示段一般发育裂缝或煤线。

1.2 录井难点分析

含气性评价难度大。传统认识中把页岩作为盖层或生油层，对页岩气缺乏准确的认识。同时页岩含气量总体偏低，与常规砂岩气藏相比，气测显示弱，甚至基本无显示。

钻井新工艺对录井影响多。页岩气钻探过程中，广泛应用PDC钻头、油基钻井液、水平井等新工艺新方法，导致岩屑细小、混杂，岩性识别困难，地层异常压力检测难。

勘探开发过程中有特殊要求。脆性矿物含量、脆性评价等对后期选层、压裂与测试至关重要。

2 页岩气录井综合评价技术

目前国内在页岩气录井过程中采用过的技术包括：岩石可钻性、气测色谱、岩石热解地化、岩屑数码显微放大、随钻伽马综合录井技术、XRD矿物录井等，为解决页岩气录井难题提供了借鉴思路。本研究在常规录井技术的基础上，重点开展岩石成分分析、脆性与含气性评价、地层压力分析等研究与应用工作。

2.1 岩石成分分析

元素成分通过XRF录井、矿物成分通过XRD录井来获取相应的参数。录井参数与ECS元素测井、实验室分析及相关的测井曲线的相关性对比，国内外已开展了大量的对比工作，证实了小型化的录井仪器可以获取相对准确的参数。

页岩的组成成分差异极大。须五段221个页岩岩屑样品的XRD录井数据表明，粘土矿物含量超过50%的样品共95块，占全部样品的43%，石英+长石含量超过50%的样品36块，占全部样品的16%，粘土矿物、石英+长石的含量均低于50%的样品数量达到90块，占全部样品的41%。在三角图元上，川西须五段页岩主要分布在砂质区和粘土区，过渡区的点较少,碳酸盐岩区没有样品点分布。

2.2 脆性评价

脆性是页岩气评价中的重要指标之一，但没有统一的定义。国内外主要采用测井评价和矿物评价两种方法[5]，其脆性与硬度又有密切的联系[6]。Jarvie根据北美的研究定义了脆度BI及脆度函数BI=Q/（Q+F+C），其中Q代表石英、长石及黄铁矿，F代表碳酸盐岩类矿物，C代表粘土类矿物。Buller提出了相对脆性指数 RBI，认为石英、碳酸盐矿物均为脆性矿物，且不同的矿物硬度与脆性有差异，因此赋予了不同的系数[7]。川西陆相页岩地层中长石含量普遍较高，采用Buller的相对脆性指数：

其中Kqd、Kfd、Kcd分别代表石英、长石、碳酸盐矿物系数，是依据矿物硬度和解理发育程度赋予不同的数值，反映不同矿物对岩石脆性的贡献大小。录井BI、RBI及测井BI具有一定的可比性，其中录井BI指数与RBI指数趋势一致，BI值略低于RBI数值，但在长石相对发育的井段，RBI明显高于BI。

2.3 含气性评价

气测录井录取的是游离气，吸附气可以通过岩石热解地化录井来表征。岩石热解地化录井能够快速评价烃源岩中有机质类型、丰度与成熟度，其中通过测量残余碳，能够计算总有机碳（TOC）的含量。通过对须五段岩心样品同步开展实验室分析和地化录井分析，相关系数达0.844；将地化录井测定的TOC值与华东石油局测量的岩心含气量对比，相关系数达到0.7882。因此，通过气测录井结合岩石热解地化录井能够达到评价含气性的目的。

2.4 地层压力评价

欠压实井段一般具有有机碳丰度高、吸附气富集、含气性好的特征。对川西须五段地层，采用泥页岩密度录井建立正常压实趋势线。XC22井须五段通过泥页岩密度分析效果如表明，井深3 190-3 220m测量的密度值出现异常，左偏离趋势线，指示为欠压实地层，地层压力增大，井深3 200m气测出现异常。

2.5 页岩气录井综合评价

通过上述四项技术的对比，总结出须五段优质页岩储层具备“两高一低一活跃”的特征：TOC含量高、脆性指数高、泥页岩密度呈降低趋势、气测显示相对活跃。通过对这4项指标进行极差变换和标准化处理，同时采用层次分析法确定每个指标的权重，最后将标准化值和权重系数加权计算，获得综合评价系数。计算公式为：

其中：Gi—第i层综合评价系数；Gij—第i层第j项评价参数值；Aij—第i层第j项评价参数的权重。

川西须五段初步评价标准见表1所示。

表1 川西陆相须五段页岩气录井评价标准

3 应用实例

XY2井是针对川西地区新场构造须五段部署的页岩气专层井，根据录井解释，须五段页岩具有较好的脆性；中等-良好储层发育，局部发育优质储层，储层品质较好的井段含气性好（TOC含量高、有气测显示等）；须五段下部气测显示相对活跃；多个井段的泥页岩密度偏离正常趋势线，偏离趋势与TOC富集趋势基本吻合。应用录井综合评价技术，对XY2井共解释了12层厚度138.00m（图1），其中Ⅰ级3层厚度19.00m，Ⅱ级9层厚度119.00m；须五段上部发育4层，厚度66.00m，中部发育2层厚度24.00m，下部发育6层，厚度48.00m。测井解释页岩气6层厚度157.40m，其中上部解释2层厚度62.20m，中部解释2层厚度为57.30m，下部解释2层厚度为37.90m。从累计厚度与纵向分布特征分析，录井综合评价结论与测井解释基本一致。从储层级别分析，录井综合评价的3层Ⅰ级储层分别位于须五段中部及下部，说明中部与下部的储层品质优于上部。完井后测试，经加砂压裂后获得天然气产能3.88×104m3/d。

4 结论与认识

1）利用XRD、XRF、地化、泥页岩密度等录井技术，能够有效的开展岩石成分分析、脆性评价、含气性评价及异常地层压力分析等工作，结合常规气测录井技术，形成了川西陆相须五段页岩气录井综合评价技术。

2）地化、元素与矿物录井获取了丰富的参数，如果进一步加强生烃、排烃过程中元素、矿物的富集与运移规律，利用元素、矿物资料深入研究岩石力学性质等，将能更有效的指导页岩气的勘探开发工作。

[1] 蒲泊伶. 四川盆地页岩气成藏条件分析[D]. 中国石油大学,2008：11～24.

[2] 刘玉婷. 中外页岩气评价标准之比较研究[D]. 长江大学, 2012：9～51.

[3] 页岩气地质与勘探开发实践丛书编委会编. 北美地区页岩气勘探开发新进展[M]. 北京：石油工业出版社, 2009:41～242.

[4] 叶军，曾华盛. 川西须家河组泥页岩气成藏条件与勘探潜力[J]. 天然气工业，2008,28(12): 18～25.

[5] Rickman R, Mullen M, Petre E, et al. A practical use of shale petrophysics for stimulation design optimization: All shale plays are not clones of the Barnett Shale [C]. Denver, Colorado:Society of Petroleum Engineers, SPE. 2008, 115258.

[6] Jarvie D M, Hill R J, Ruble T E, et al. Unconventional shale-gas systems: The Mississippian Barnett Shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale-gas assessment [J]. AAPG Bulletin， 2007, 91 (4): 475-499.

[7] Buller D, Hughes S N, Market J, et al. Petrophysical Evaluation for Enhancing Hydraulic Stimulation in Horizontal Shale Gas Wells[C]. Florence, Italy: Society of Petroleum Engineers, SPE. 2010, 132990.

Comprehensive Assessment of Legging of Continental Shale Gas in West Sichuan

LI Yi-chao
(Sinopec Oilfield Service Corporation, Beijing 100101)

This paper deals with comprehensive assessment of legging of continental shale gas including XRF element logging, XRF mineral logging, rock pyrolysis geochemical logging and shale density logging which is applied to composition analysis, brittle assessment and air-space ration assessment of rock and stratigraphic pressure assessment.

shale gas; logging; comprehensive assessment; west Sichuan