引用本文
刘长春, 杨永兴, 方铁园, 杨雯婷, 王义俊, 李德胜. 鄂尔多斯盆地页岩油优质储层评价方法[J]. 录井工程, 2023,34(3): 49-52.
LIU Changchun, YANG Yongxing, FANG Tieyuan, YANG Wenting, WANG Yijun, LI Desheng. Evaluation method of high-quality shale oil reservoir in Ordos Basin[J]. Mud Logging Engineering, 2023,34(3): 49-52.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2023.03.008  
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鄂尔多斯盆地页岩油优质储层评价方法
刘长春①, 杨永兴②, 方铁园③, 杨雯婷①, 王义俊①, 李德胜①
①中国石油长庆油田公司陇东油气开发分公司
②中国石油长庆油田公司勘探开发研究院
③盘锦中录油气技术服务有限公司

作者简介：刘长春 工程师,1990 年生,2012 年毕业于中国地质大学（北京）石油工程专业,现在中国石油长庆油田公司陇东油气开发分公司从事现场技术管理工作。通信地址：745000 甘肃省庆阳市西峰区董志镇石油东路长庆油田陇东生产指挥中心。电话：13571141645。E-mail：875437252@qq.com

收稿日期: 2023-04-12
摘要

页岩油优质储层综合研究主要是对页岩储层储集油气的能力进行客观评价,目的在于通过“甜点”的确定为页岩油勘探开发提供准确的优质储层发育区,从而利用获得的评价结果为页岩油开发提供科学可行的指导。采用录井方面的技术,围绕页岩油“甜点段/区”评价思路对储层进行综合分析,利用页岩油烃源岩岩相与岩性、烃源岩特性、含油性、可动性、储集性、脆性这“六性”之间匹配关系,建立了鄂尔多斯盆地页岩油优质储层解释评价体系及标准。为页岩油的勘探、开发提供理论和实际相结合的参考与指导,最终达到页岩油开采增产增效的目的。

关键词: 页岩; 优质储层; 录井; 评价标准; 鄂尔多斯盆地
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Evaluation method of high-quality shale oil reservoir in Ordos Basin
LIU Changchun①, YANG Yongxing②, FANG Tieyuan③, YANG Wenting①, WANG Yijun①, LI Desheng①
①Longdong Oil and Gas Development Branch of PetroChina Changqing Oilfield Company,Qingyang,Gansu 745000,China
②Exploration and Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi'an, Shaanxi 710018, China
③Panjin Zhonglu Oil & Gas Technology Service Co., Ltd.,Panjin, Liaoning 124013, China
Abstract

The comprehensive study of high-quality shale oil reservoir mainly refers to the objective evaluation of shale reservoir storage capacity, and its purpose is to provide accurate and high-quality reservoir development area for shale oil exploration through the determination of "dessert". Finally, the evaluation results obtained are used to provide scientific and feasible guidance for the implementation of shale oil development. In this paper, mud logging technology is used to comprehensively analyze the reservoir around the "sweet spot section/area" of shale oil. The matching relationship for shale oil source rock lithofacies and lithology, source rock characteristics, oil-bearing property, mobility, reservoir property and brittleness is used to establish the interpretation and evaluation system and standards of high-quality shale oil reservoir in Ordos Basin. It provides theoretical and practical reference and guidance for shale oil exploration and development, and achieves the purpose of increasing production and benefits of shale oil exploitation.

Keyword: shale; high-quality reservoir; mud logging; evaluation criterion; Ordos Basin
0 引言

不论从发育条件还是资源规模来看, 鄂尔多斯盆地都是我国页岩油地下原位转化最有潜力和最具代表性的地区, 已成为长庆油田“ 二次加快” 发展的重要资源保障。鄂尔多斯盆地页岩油储层主要发育在长7段, 具有孔隙类型复杂、结构多样、孔渗性差、非均质强的特点[1], 这也使得储集性能在不同条件下呈现出明显的差异性, 导致页岩油精细“ 甜点” 评价难。因此, 积极对页岩油气储层的储集性能进行综合评价, 严格把控储集性能的主要影响因素, 可以为优质油储层的预测奠定良好基础, 进而为页岩油勘探开发工作的落实提供理论支撑与实践指导。根据国内外已有的文献资料, 页岩油一般不具有自然产能, 需要通过选准“ 甜点” 、找准箱体、打准水平井轨迹、定准压裂段簇、选准压裂参数、压准优势“ 甜点” 等多种配套工程技术方法[2]。录井技术是页岩油勘探开发中的关键配套技术之一, 在“ 甜点” 识别、地质导向、改造方案确定等方面发挥着重要作用, 本文主要利用多种录井技术围绕页岩油烃源岩岩相与岩性、烃源岩特性、含油性、可动性、储集性、储层脆性这“ 六性” 展开研究, 通过对优质储层进行综合评价和参数确定, 建立了鄂尔多斯盆地页岩油解释评价体系及标准, 以此达到页岩油压裂选层高效、科学决策的目的。

1 勘探开发现状

鄂尔多斯盆地长7段页岩油属于内生连续式油藏, 油层平面上分布稳定, 纵向上油层多且厚度大, 采用水平井大规模体积压裂可提高单井油产量且相对稳定, 绝大多数可达工业油流标准, 勘探开发前景良好[3, 4, 5]。近年来, 鄂尔多斯盆地页岩油勘探开发以落实规模储量, 全生命周期开发为目的, 围绕页岩油“ 甜点” 优化井位部署, 不断强化长7上、中“ 甜点” 段勘探力度, 并积极探索页岩油新类型勘探开发潜力, 加大了长7下“ 甜点” 段的压裂改造力度, 目前试油投产效果良好, 页岩油新类型勘探获得重要进展, 已成为长庆油田实现油气产量增长的现实接替领域, 但页岩油层勘探依然面临着困局和瓶颈, 主要问题表现为：（1）单井日产累产差异较大, 一些井开采经济效益较差; （2）长7段页岩油砂体纵横向变化大, 水平段“ 甜点” 识别度有待提高, 优质储层钻遇率低; （3）从解释评价角度分析, 单利用常规的录井技术和方法进行“ 甜点” 识别选层, 其油产量表现出一定的随机性和不确定性, 解释方法有待进一步完善。

2 页岩油优质储层评价

在鄂尔多斯盆地页岩油勘探开发中, 主要是针对长7上、中“ 甜点” 段开展水平井+体积压裂开发模式[6, 7], 在这种模式下, 录井工作主要围绕目的层段储层的现场识别、水平段“ 甜点” 钻遇率的最大化、页岩油储层综合品质评价, 以及后期基于评价结果的压裂方案设计等开展。本文重点围绕页岩油储层综合品质评价进行研究, 利用多录井技术围绕页岩油“ 六性” 特征及其关系建立“ 甜点” 识别新方法。

2.1 页岩油烃源岩岩相与岩性

页岩油烃源岩岩相与岩性的划分是陆相页岩油“ 甜点” 识别的基础, 必须在精确鉴定的基础上, 深入研究储集性能, 才能判断出页岩油优质储层特征。不同的录井技术有不同的解释权重, 例如：元素录井技术可定量表征页岩的化学成分, 通过分析结果定量判识岩石的矿物组合, 但不能判断岩石的粒度及样品的含油信息; 图像识别录井技术通过图像采集可较为清晰直观地反映岩屑样的颜色、粒度、纹理、荧光级别等特征, 但不能对矿物成分做进一步分析。为此, 精确鉴定岩相与岩性需要综合利用多种手段。在生产中利用上述两种录井技术对页岩油烃源岩岩相与岩性进行综合系统评价, 划分岩性组合, 为页岩油优质储层特征提供准确依据。

以鄂尔多斯盆地QH 33-1井为例（图1）, 水平段2 850.0~2 926.0 m元素录井计算硅质含量为67.56%, 泥质含量为32.08%, 判断储层以砂岩为主; 使用图像识别录井技术采集荧光图片分析储层具有含油特征, 荧光面积达25%以上, 图片白光分析岩屑颜色为灰褐色, 粒度为细粒, 综合分析岩性定名为灰褐色油斑细砂岩, 属于优质储层。依此类推, 在岩性发生变化时, 井段2 926.0~2 953.0 m的Fe含量有明显增大趋势, 元素录井计算硅质含量为11.58%, 泥质含量为80.12%, 判断储层以泥岩为主; 使用图像识别录井技术采集荧光图片分析储层不具有含油特征, 图片白光分析表明岩屑颜色为深灰色, 粒度为细粒, 综合分析岩性定名为深灰色泥岩, 为非储层。井段2 986.0~3 020.0 m, Fe含量有降低的趋势, 元素录井计算硅质含量为60.72%, 泥质含量为36.62%, 判断储层以砂岩为主; 使用图像识别录井技术采集荧光图片分析储层具有含油特征, 荧光面积达5%以上, 图片白光分析岩屑颜色为浅灰色, 粒度为细粒, 综合分析岩性定名为浅灰色油迹细砂岩, 属于较差储层。

图1 QH 33-1井岩性识别随钻录井综合图

2.2 页岩油烃源岩特性

页岩油烃源岩特性决定着页岩的物理化学性质及含油气量, 包括岩石中有机质的丰度（数量）、类型、性质（质量）及有机质成熟度等[8, 9, 10, 11]。地化录井技术是利用热分析的方法, 在钻探现场获取地下岩石中的地质信息和评价参数, 是烃源岩特性评价经典的方法之一和必备分析项目, 可解决页岩油物质基础、生烃潜力及资源量评估等方面的问题。通过统计鄂尔多斯盆地长7段泥页岩有机质丰度TOC数据, 发现优质烃源岩TOC平均值为2%~6%, 部分TOC含量可高达10%, 生烃能力强; 有机质类型主要是利用地化录井氢指数HI（HI=S2/TOC× 100%）, 结合降解潜率D（D=PC/TOC× 100%, PC =0.083× （S0+S1+S2）, 代表能够生成油气的有效碳）进行判别, 统计分析优质储层有机质类型为混合型-腐泥型, HI大于400 mg/g, D大于20%; 根据国内外已有的页岩油开发成功案例, 储层处于“ 生油窗” 中后期和凝析油阶段（Ro为0.9%~1.3%）为有利成熟度区间, 转化为Tmax值为440~455℃[11, 12, 13]。依据以上综合评价参数, 建立了鄂尔多斯盆地长7段页岩油烃源岩特性评价标准（表1）。

表1 鄂尔多斯盆地长7段页岩油烃源岩特性评价标准
2.3 页岩油烃源岩含油性

页岩油含油性是陆相页岩油“ 甜点” 识别的重要参数之一, 其含油量可以直接表征页岩油的富集程度, 是页岩油资源量的直接体现。长7段页岩油储层含油性评价关键在于两点：一是储层内原油的富集程度, 二是储层内可动烃含量的评价。精细分析录井资料变化规律, 气测录井可实现对现场油气层快速定性分析, 选取气测录井全烃均值和峰基比作为气测录井评价优质储层参数; 地化录井参数Pg反映储层内含油丰度, 岩石热解游离烃S1组分含量反映储层内可动烃含量。因此, 将Pg和S1作为地化录井含油性评价参数, 据此建立了鄂尔多斯盆地长7段页岩油储层含油性评价标准（表2）。

表2 鄂尔多斯盆地长7段页岩油储层含油性评价标准
2.4 页岩油可动性

可动性评价是页岩油领域最为薄弱, 但事关页岩油能否产出的关键。泥页岩层系含油饱和度指数的计算方法为100S1/TOC, 其地球化学意义为单位有机碳含量对应的岩石热解S1含量。只有当泥页岩层系中已经生成的烃类满足了体系内部的吸附和储集空间的容留, 多余的烃类才能排出泥页岩层系, 其可动性门限可用100S1/TOC表示, 另外可依据岩石热解轻重比（S0+S1）/S2判断原油的流动性, 利用这两项参数建立了鄂尔多斯盆地页岩油可动性评价图板（图2）。从图板分析优质储层可动性评价参数超过其可动性门限, 即100S1/TOC> 40 mg/g TOC, 岩石热解轻重比（S0+S1）/S2> 0.25, 页岩油可动性较好, 具有较好的可开采性。

图2 鄂尔多斯盆地页岩油可动性评价图板

2.5 页岩油储集性

页岩油储集性是指泥页岩中赋含页岩油层段的孔隙或裂缝, 其特点为低孔隙度和低渗透率, 决定了页岩储层的含油量及产能。核磁共振录井技术不仅可以评价储层, 孔隙度、渗透率, 还可以对储层内流体可动性做进一步评价, 但局限在于只能针对岩心样品进行分析, 岩屑样品不能满足需求。岩石热解地化录井技术可以利用热失重的原理, 估算出泥页岩孔隙度的大小。岩石热解过程是将岩样中的流体（油、气、水）热蒸发, 热解后的岩样质量是除去了流体的岩石骨架质量, 因此热解前后岩石质量之差即为流体（油、气、水）的质量, 流体的体积即为孔隙体积。孔隙度求取方法可参考《录井工程》2018年第3期发表的“ 岩石热解地化录井解释评价方法在环江区块的应用” 一文[10]。岩石热解地化录井孔隙度（ϕ ）计算公式如下：

ϕ =[1-0.94× （W干/W湿）]× 100

式中：W干为砂岩样品热解后的干重, 相当于砂岩骨架质量, mg; W湿为砂岩样品质量, mg。

目前鄂尔多斯盆地长7段页岩油储集性评价主要是针对细砂岩-粉砂岩储层进行, 对黑色页岩及暗色泥岩仅做了初步的数据统计, 完成并建立了鄂尔多斯盆地长7段页岩油储集性评价标准（表3）。

表3 鄂尔多斯盆地长7段页岩油储集性评价标准
2.6 页岩油储层脆性

页岩油储层脆性是影响压裂改造效果的关键因素之一, 主要是用来评价石英等脆性矿物的含量, 脆性矿物含量越高, 黏土矿物含量越低, 储层的脆性越好, 压裂时能获得较好的改造效果。目前针对储层脆性评价应用较多的录井技术为元素录井技术, 元素录井技术可以快速获取地层元素含量, 并计算评价储层的岩石脆性指数, 计算方法为：岩石脆性指数=（石英含量+碳酸盐岩含量）/（石英含量+碳酸盐岩含量+黏土含量）。鄂尔多斯盆地长7段页岩油储层脆性评价标准见表4。

表4 鄂尔多斯盆地长7段页岩油储层脆性评价标准
3 优质储层划分标准的认定

优质储层是一个相对的概念, 并没有严格的“ 六性” 特征的绝对指标, 在区域相对条件下, 依托实际情况, 建立相对应的标准, 将其中较好的提取出来, 就可以称之为优质储层。

本文通过研究区块目的层12口井、165个显示层的试油数据和试油结论, 根据单井的测试日产量结合单位厚度对鄂尔多斯盆地页岩油储层的级别进行划分, 把储层划分为3个类别（表5）。Ⅰ 类储层主要是高产层（类似油层）, Ⅱ 类储层主要是低产层（类似差油层）, Ⅲ 类储层是干层。通过对研究区块目的层的储层“ 六性” 特征进行研究, 并结合大多数页岩油气区块根据单井测试日产量对储层的划分标准, 最终将Ⅰ 类储层认定为优质储层。

表5 鄂尔多斯盆地长7段页岩油录井“ 六性” 评价标准
4 优质储层识别标准的应用

以QH 33-1井长71段页岩油储层为例（图3）, 说明如何应用优质储层划分标准对页岩油进行解释评价。

图3 QH 33-1井录井综合图

选取水平井段3 696.00~3 823.00 m, 其中3 696.00~3 750.00 m井段, 从“ 六性” 评价上来看, 元素录井定量分析硅质含量为64.38%, 泥质含量为28.22%, 判断储层以砂岩为主, 图像识别录井技术采集荧光图片（图4a）分析储层具有含油特征, 荧光面积达10%以上, 荧光颜色为亮黄色; 储集性评价, 样品分析前重量为99.34 mg/g, 分析后重量为98.45 mg/g, 计算孔隙度为6.84%; 含油性参数S1值为8.165 mg/g; 可动性参数100S1/TOC和（S0+S1）/S2分别为51.36 mg/g TOC和0.26, 显示页岩油流动性较好; TOC为2.56%; 岩石脆性指数为0.65。综上参数划分为Ⅰ 类储层, 具有很好的开采价值。其中3 787.00~3 805.00 m井段, 从“ 六性” 评价上来看, 元素录井定量分析硅质含量为45.35%, 泥质含量为34.14%, 判断储层以砂岩为主, 图像识别录井技术采集荧光图片（图4b）分析储层具有含油特征, 荧光面积达5%以上, 荧光颜色为亮黄色; 储集性评价, 样品分析前重量为99.95 mg/g, 分析后重量为99.87 mg/g, 计算孔隙度为6.07%; 含油性参数S1值为6.602 mg/g, 可动性参数100S1/TOC和（S0+S1）/S2分别为58.95 mg/gTOC和0.22, 显示页岩油流动性较好; TOC为1.7%; 岩石脆性指数为0.56。综上参数该井段划分为Ⅱ 类储层, 具有较好的开采价值。

图4 QH 33-1井3 746.00 m、3 795.00 m采集荧光图

5 结论

随着鄂尔多斯盆地页岩油勘探的不断深入, 多变的地质条件、日趋复杂的储层物性及油水关系, 使得录井工作和综合解释变得更富有挑战和难度。通过引入多项录井技术建立的页岩油“ 六性” 评价体系, 能够较好地提高录井解释符合率, 为后期测井、试油、油藏人工改造等方面提供了重要参考依据, 也为鄂尔多斯盆地页岩油的勘探开发提供了助力, 该项技术具有良好的推广应用前景。

（编辑 陈 娟）

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