马泉地区油页岩测井技术及资料的应用

曹亚娥， 张 喻

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院，西安 710065; 2.陕西省194煤田地质有限公司，陕西 铜川 727000)

马泉地区油页岩测井技术及资料的应用

曹亚娥1,2， 张 喻2

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院，西安 710065; 2.陕西省194煤田地质有限公司，陕西 铜川 727000)

马泉油页岩测井物性特征表现为中高三侧向电阻率、高自然伽玛、高声波时差、中低密度的“三高一低”测井响应特征.通过常规测井曲线定性定量解释油页岩，划分地层，进行对比；通过水文测井曲线解释含水层，计算出含水层补给速度及补给量；利用声波时差、密度、井径等测井参数计算力学性质，评价岩体软弱性；并对该区油页岩放射性异常特征进行分析.测井技术及相应资料在该区的应用已取得了一定的地质效果.

油页岩;测井参数;地层对比;自然伽玛异常

1 地质背景

马泉油页岩处于鄂尔多斯盆地东南部之陕北斜坡部位即铜川煤矿区北部，属黄土高原南部黄土残塬丘陵区，构造简单，为一倾向西北的单斜构造，地层倾角小于5°，在此基础上发育了次一级宽缓的波状起伏.含油页岩地层为三叠系铜川组，裸露地表，埋藏浅，结构简单，较稳定.主要勘探目标是位于三叠系铜川组顶部的1号油页岩层.通过对该区测井资料进行分析发现，该区油页岩测井响应特征明显，测井参数与油页岩具有良好的对应关系，表现为中高三侧向电阻率、高自然伽玛、高声波时差、中低密度的“三高一低”测井响应特征.

2 油页岩特征

鄂尔多斯盆地陕北及渭北地区的油页岩分布层位主要为中生界.

马泉油页岩形成于大型内陆湖盆，其构造活动微弱，沉积物常以细碎岩屑为主，为湖成油页岩.其位于三叠系铜川组顶部，主要出露于区内沟谷及半山腰，岩性为棕黑色、灰黑色粉砂质泥岩或页岩，具垂直节理，裂隙被方解石、黄铁矿薄膜充填，易风化为薄层状，夹数层灰黑色粉砂岩及细砂岩.

对该区28口钻井钻探、实验、地质、测井等资料进行综合对比分析发现，马泉地区油页岩埋藏浅或裸露地表，向西北方向倾伏，倾角一般小于5°.共见油页岩5层，自上而下编号依次为0、1上、1、2、3号油页岩，主要目标层为1号油页岩.勘查区北部在MX7-1号钻孔附近受后期冲刷影响无油页岩矿层，勘查区东南部受后期剥蚀无油页岩.区内油页岩累计厚度2.22～67.10m，单层最大厚度47.65m.根据测试资料，一般含油率1.52～7.70%，发热量1245～1443卡/克，属灰分含量高，低挥发分，高硫，高氟，高磷，特低氯，四级含砷，特低发热量，弱结渣-中等结渣的低品级油页岩(见表1).

表1 各油页岩层特征表

3 测井系列的选择

为了达到勘探目的，有效地解决地质问题，从测井的“实用性”及“有效性”出发，经过对邻区马庄油页岩测井资料的分析总结，确定了本次最佳的测井方法系列.各测井方法参数如下：

①岩性测井系列：自然伽玛(GR)，自然电位(SP)，井径(CAL)，电测井.

②孔隙度测井系列：声波时差(单收、双收，AC)；密度测井(长、短源距伽玛伽玛ρ).

③电阻率测井：三侧向电阻率测井(LL3).

④其他测井：井斜测井.

4 测井资料的应用

4.1 油页岩的测井响应特征

油页岩在区内分布广泛，其层位、厚度变化较大，各测井曲线在油页岩层上异常特征明显.其测井响应特征为：三侧向电阻率曲线起伏变化较大，相应电阻率值为高值，在本次统计的见油页岩孔中，相应值为最高，为围岩的2～4倍；自然伽玛为高值，平均约为300API，比背景值高3～4倍；密度为中低值，曲线略低于砂岩幅值，变化较大，平均值约为2.02g/cm3;声波时差曲线表现为锯齿状，呈高异常变化.

该区油页岩层具有高三侧向电阻率、高自然伽玛、高声波时差、低密度的“三高一低”的物性特点，与围岩区别明显，是识别该区油页岩组合特征，见图1.

濡化理论阐述了学习者对目的语文化的态度,以及此态度对学习效果的影响。濡化理论是美国人舒曼在1978年提出的,此后舒曼又对该理论进行过多次补充[3]。濡化是指学习者与目的语群体的社会融合和心理融合。舒曼认为,学习者的第二语言习得程度取决于其濡化程度。在舒曼的模式中，濡化程度是语言习得的决定性因素。舒曼认为较好的濡化者在心理上对目的语群体保持开放态度，在社会生活方面能够融合于目的语群体，或者甚至放弃了母语群体的生活方式和价值观，并以目的语群体的生活方式和价值观取而代之。该理论强调了在二语学习过程中，学习者深入学习目的语生活方式和价值观的重要性。

图1 油页岩测井曲线特征图

4.2 应用测井资料划分地层

本地区发育第四系上更新统马兰组(Q3m)与三叠系中统铜川(T2t)地层.

黄土层在勘查区内分布较广泛，厚度变化不大.三侧向电阻率为低值，曲线平缓；自然伽玛曲线略高于下伏地层；而密度曲线略低于下伏地层，曲线变化不大，见图1.

4.3 测井曲线组合形态对比分析

油页岩层测井曲线对比，对区内28个钻孔进行对比，采用按勘探线进行钻孔对比分析.

本区油页岩测井曲线特征明显，三侧向电阻率值较高，呈山锋状高低起伏；自然伽玛曲线呈高异常反应，其值为全孔最高；密度曲线呈低凹状.三条曲线呈“二高一低”的组合特征，这一特征是本区油页岩层在全孔剖面中唯一的组合特征，根据这一组合特征对油页岩的解释划分是准确、可靠的.

该层油页岩位于铜川组顶部，本区大部分布，盖层厚度以MP1-2(盖层厚度135.20m)号孔为中心在勘查区中部以MP1-2、MX3-2、MX7-2、MX9-1构成一线向四周逐渐变薄.

本区北部剥蚀，东南部剥蚀，MX1-2与MP1-3号钻孔附近受古地形影响未沉积油页岩层，地层倾向北西，倾角3～5°，构造简单.

4.4 水文测井的应用

本区应用盐扩散法进行水文测井，确定含水层,水的补给方向及判断淡水或咸水[3].利用三侧向电阻率、自然伽玛、密度、声波时差曲线划分地层岩性，利用盐化后的井液电阻率测井曲线进行解释，并确定了含水层之间的补给关系，计算出含水层的补给速度、补给量.

根据井液电阻率曲线分析，本孔存在两层或两层以上含水层，其中上部含水层位于63.05～72.20m，厚9.15m；下部含水层由于井液电阻率曲线的反应情况无法准确划分深厚度，但可以准确计算其补给关系.含水层补给关系为上部含水层向下部含水层纵向补给，补给速度V约为1.05m/h.本钻孔半径r为59mm，经计算补给量Q补为0.0114m3/h，见图2.

补给量计算公式如下：

Q补=πr2V

Q补为补给量，单位m3/h；r为钻孔半径，单位m；V为补给速度，单位m/h.

图2 水文测井曲线图

4.5 分析岩石力学性质

利用声波时差、密度及井径等测井参数，按照虎克定律计算出油页岩顶、底板岩石物理力学的各种参数，为建矿提供参考.

根据计算结果，该区油页岩强度指数平均值都小于30MPa，波松比平均值约为0.31，属软质岩石.油页岩顶、底板岩性多为细粉砂岩、泥岩，强度指数小于30MPa，属软弱岩层.建议在开采过程中引起足够重视.

4.6 有益矿产分析

本区油页岩自然伽玛测井曲线异常幅值较高.铜川组自然伽玛基值约为94API，油页岩层上天然放射性平均值基本一般为200～300API，超出此地区基值天然放射性平均强度2～3倍.其中，最大值为1090.63API(MX0-1号钻孔),深度为41.15～41.70m，厚度为0.55m，超出此地区基值20多倍.

马泉三叠系铜川组油页岩属于湖相沉积.晚三叠系时期，鄂尔多斯盆地沉积体系丰富，北部主要发育沉积平原、辫状河流相，中部以分流河道亚相为主，南部以浅湖-深湖亚相为主，是该期沉积中心.三叠系高自然伽玛异常特征与该期沉积特征关系密切，异常最高处对应沉积中心[5].对区内油页岩样品进行微量元素分析，发现微量元素Ge、Ga、U.在开采过程中，油页岩目前没有统一的工业指标.参照《矿产资源工业要求手册》(2014修订本)，结合本矿区初步设计为露天开采，油页岩主要用于炼油，确定本区油页岩工业指标为最低可采厚度1m.

表2 稀散元素测试成果表

从表2可知，0号油页岩中锗的含量变化在1～2μg/g之间，平均为2μg/g；镓的含量变化在13～26μg/g之间，平均为20μg/g，铀的含量变化在5～32μg/g之间，平均为19μg/g;1上号油页岩中锗的含量为1μg/g；镓的含量变化在10～25μg/g之间，平均为18μg/g，铀的含量变化在6～37μg/g之间，平均为26μg/g.1号油页岩中锗的含量变化在1～2μg/g之间，平均为1μg/g；镓的含量变化在11～31μg/g之间，平均为19μg/g，铀的含量变化在4～38μg/g之间，平均为21μg/g.2号油页岩中锗的含量为1μg/g；镓的含量变化在22～23μg/g之间，平均为22.6μg/g，铀的含量变化在29～33μg/g之间，平均为30μg/g.3号油页岩中锗的含量为1μg/g；镓的含量为23μg/g，铀的含量为20μg/g.均不够最低工业品位的要求.

5 结论

1)油页岩在测井曲线上表现为高三侧向电阻率、高自然伽玛、高声波时差、低密度的组合特征，根据这一特征，可以定性识别油页岩，并对油页岩进行定量识别，提供油页岩深度、厚度及结构.

2)利用水文测井识别区内含水层以及补给关系，声波时差测井判断岩石软弱性，放射性测井对区内其他有益矿产进行指导分析，为进一步矿井建设提供相应依据，取得一定的地质效果.

[1] 赵军龙.测井方法原理[M].西安：陕西人民教育出版社,2008，8.

[2] 刘宝珺，曾允孚.岩相古地理基础和工作方法[M].北京：地质出版社,1985，5.

[3] 迟义宾，荆永渠，孙瑞刚.盐扩散法水文测井在焦家金矿床深部详查中的应用[J].山东国土资源,2010,26(10):40-43.

[4] 李玉宏，姚志刚，张慧元，等.陕西铜川地区油页岩含油率测井评价方法[J].西安科技大学学报，2012,32(5)：591-597.

[5] 谭成仟，刘池阳，赵军龙，等.鄂尔多斯盆地高自然伽玛值异常特征及主控因素研究[J].石油地球物理勘探，2007,42(1)：50-58.

[责任编辑 仲 圆]

Application of the Well Logging Technology andIts Measurement Data of Oil Shale in Maquan Area

CAO Ya-e1，2, ZHANG Yu2

(1.School of Earth Science and Engineering,Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China;2. The No.194Coalfield and Geology Company Limited in Shaanxi Province, Tongchuan 727000, China)

The oil shale in Maquan area has the logging response characteristics of “three high and one low” such as the middle and high three lateral resistivity, high natural gamma, high acoustic time difference, low and medium density. The oil shale is qualitatively and quantitatively interpreted and the stratum is divided and compared by using of the conventional well logging curve. The aquifer is interpreted and the supply speed and recharge of aquifer are calculated by using of the logging curve. The mechanical properties of rock are calculated and the weakness of rock is evaluated by using of the logging parameters such as the time difference, density and well diameter, and the radioactive anomaly of the oil shale in Maquan area is analyzed. The well logging technology and its application have achieved good geological results in Maquan area.

oil shale; logging parameters; stratigraphic correlation; natural gamma anomaly

1008-5564(2016)05-0077-05

2016-04-10

曹亚娥(1985—)，女，陕西铜川人，西安石油大学地球科学与工程学院硕士研究生，陕西省194煤田地质有限公司物探工程师，主要从事煤田测井研究.

P168.12

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