南襄盆地页岩油气录井技术现状与发展分析

郑 波，方锡贤，李三明，朱 磊，杨建晨

（1.中国石化河南油田分公司勘探事业部，河南南阳473132；2.中国石化河南石油工程有限公司地质录井公司）

南襄盆地是国内最早开展陆相页岩油气勘探的盆地之一，2010年安深1井完钻后在页岩层进行大型压裂改造，压后最高产油4.68 m3／d，实现国内陆相页岩油勘探的突破，其后钻探的泌页HF1井、泌页2HF井两口非常规长水平段水平井经多级大型压裂后最高产油量分别达到23.6 m3／d和28.1 m3／d，证实南襄盆地页岩油气具有良好的勘探前景。南襄盆地页岩油气勘探过程中，勘探部门分别开展了常规 地质、综合、地化、定量荧光、核磁、含气量、XRD（XRF）录井，录井技术为选层（区）评价、储层流体性质解释评价、确定射孔压裂位置选择提供了支撑与保障，充分体现了录井技术的价值［1－4］。但是在实践中也发现录井技术存在着不适应之处，需要不断提高水平来满足勘探开发多方面的需求。

1 非常规油气录井技术的现状与不足

1.1 缺乏检查裂缝及微裂缝有效技术手段

与常规油气不同，页岩油气储层物性总体极差，裂缝的存在有利改善储渗能力，有利于储层改造后不同储渗空间的勾通，因此在非常规油气录井中，识别与评价裂缝（微裂缝）是一项重要的工作。

传统录井识别裂缝的方法是钻井取心观察，通过气测形态结合岩屑次生矿物含量判断裂缝，但由于次生矿物含量低，在快速钻进、岩屑细碎情况下容易被掩盖，肉眼分析不容易发现，发现也难以实现定量化。

2017年，学校教改项目管理系统完成设计并投入试用，进行首次校级教改项目在线申报，二级学院管理者通过系统进行在线审批，校级管理者通过系统将所有申报项目分配给评审专家进行盲评，提出评审意见并进行反馈。系统各项功能运行正常，基本实现预期的目标；但通过应用实践也发现一些问题，需要进一步完善。

1.2 地层含气量测量借助于外部实验室

地层含气量测定是页岩气测定是一项十分重要的工作，但目前录井自身并没有相应的技术方法来解决这方面的问题。地层含气量测定只能依靠岩心送专门的实验室进行分析，这不仅极大增加成本，更重要的是分析速度与样品分析量远远不能满足现场快速定量化解释评价的需要。

1.3 定量化评价功能不足

国内页岩油气刚处于起步阶段，油气层解释基本仍停留利用传统经验技术移植到页岩油气的探索性阶段，由于油气层解释结论得到试油验证的资料较少，目前油气层解释仍未建立相应的解释体系。与国内基本同步，南襄盆地的页岩油气勘探井很少，压裂试油数更少，并且采用分级压裂合采方式，因此，页岩油气的录井响应特征的总结仍很不完善，建立解释评价标准所依赖的试油资料总体较少，这导致在油气层解释“有没有”、“产不产”、“产什么”、“产多少”的四个层次中，对南襄盆地页岩油气而言，只解决“有没有”的问题，而“产不产”与“产什么”仍在探索总结中，“产多少”则仍有许多工作要做、要探索。

1.4 储层物性评价仍有许多不足

2.1.2 研发现场专用有机碳分析仪

基于工程目的，目前部分科研技术部门开展了井下内外环空压力检测，以此为基础，将井下压力检测传感器尽可能下移接近井底，可以连续检测内外环空压力。通过钻井液脉冲或电磁波将压力数据传到地面，结合钻井压力损失模型，计算内外环空压力传感器到井底的井力损耗，以其各自检测到的井下内外环空压力加上各自到井底的压力损耗，获得刚钻开地层的压力差，从而得到较为接近真实的井底地层压力，建立实时地层压力剖面，一方面为井控提供实时资料依据，另一方面可以为储层流体分析、后期地层改造、确定开发工艺措施提供资料依据。

1.5 地化录井有机碳分析数据存在着一定的误差

由于现场地化录井仪对有机碳的分析原理、分析方法与实验室有机碳分析原理方法存在着一定差异，导致井场地化录井有机碳分析结果与实验室分析结果存在着一定误差，并且有机质成熟度越高，误差越大。当有机质成熟度较低时（未成熟、半成熟、生油阶段），这种误差控制在允许误差范围内，但当有机质成熟度较高时（凝析油、湿气、干气），误差较大，超过允许误差范围，这在一定程度上影响选层选区的评价。

“说话痛快点，别像娘们似地吭吭唧唧！你们外地人都这操兴，事儿妈似的。”房东说。“是不是不想租了？不想租就说。早有哥儿们想让我把房子收回来，租给他养藏獒呢。房租高你一倍。但我不能那么做。”

总而言之，MRI、CT各有优势，对于不同肿瘤的诊断，其准确率也存在一定差异，两者联合诊断，可弥补对方的不足，进一步提高临床诊断准确率。

1.6 在工程应用方面仍有探索的空间

岩屑流量录井（岩屑称重录井）可以依据录井数据与钻时、钻头直径、迟到时间及气测资料相结合，判断实钻岩屑返出情况、岩屑床是否受到破坏，井壁受到稳定。依据岩屑流量录井数据还可以判断地层应力释放程度，岩屑流量大，说明地层垮塌相对较重，这一方面是地层应力集中的反映，另一方面也是页（泥）岩地层脆性矿物含量高的反映。

利用矿物分析结果能够为压裂液精细选择提供依据，保证压裂液的配方与地层配伍，不对地层形成新的伤害，保证这些裂缝不被堵塞，能够有效地形成渗流通道。但录井本身未开展相应的工作，压裂部门也未利用相关资料，导致地质信息资源的浪费。

2.3.2 油气检测方式由地面向井下方向发展

2 非常规油气录井技术发展思考

2.1 攻关解决现有技术问题

2.1.1 对比分析恢复储层物性

《无极》投资3.5亿人民币，拍摄耗时3年之久，拥有豪华的明星阵容以及大师级的创作团队，呈现出来的美术、摄影、表演自然是无与伦比[6]56。其文本的人文内涵，体现在人物性格的塑造之上。每个人物都是立体的独立存在。奴隶昆仑从不自由到最自由，是最不受束缚的自然人。他作为奴隶，跟着大将军光明，是因为跟着他有肉吃。他杀死王是因为要救倾城——“人的觉醒”。昆仑身为奴隶却是最不受困惑的自由人，直到命运让其成为鲜花盔甲的主人。而另一个奴隶鬼狼，他一直困惑于背叛雪国的自我求生，但他扪心自问没有对不起任何一个雪国人，折磨他的是“我一直对不起一个人，那就是我自己”。

岩屑细碎、泥页岩水化膨胀是客观存在的，因此核磁共振录井只能分析样品本身而不能解决样品细碎等问题。通过针对不同层位、不同井深、不同岩性样品进行分析，将岩心资料分析结果与不同粒径、不同岩性的岩屑分析结果进行对比，建立相关恢复函数，实际应用中将岩屑样品分析结果利用分析函数进行恢复即可获得 “真实”的数据。

核磁共振录井技术打破了录井长期以来不能定量评价储集层物性的局面，突破了录井不能评价流体在孔隙空间分布的瓶颈，且具有岩样无损坏、一样品多参数、分析速度快、使用成本低、可随钻分析等特点。物性评价、含油饱和度评价、孔隙结构定性评价孔隙流体的弛豫机理，在润湿性、含水性、分选性评价方面［5］，核磁共振录井分析数据与实验室分析数据相近，能够满足物性评价需要［6］。但是PDC钻头的使用及页岩油气井的特殊的井身结构导致岩屑十分细碎，同时由于泥页岩在不同压力及水化条件下的膨胀作用与钻头对岩屑破碎时的冲刷作用，导致岩屑特别是页（泥）核磁共振分析的孔渗性偏高，含油饱和度偏低。据泌页1井导眼段分析对比结果，同一井段岩屑孔隙度是岩心孔隙度的1.35～1.90倍，岩屑渗透率是岩心渗透率的6.73～12.07倍，同一井段岩屑含油饱和度是岩心含油饱和度的0.12～0.26倍，导致页岩油气井中采用岩屑样品进行核磁共振分析所得的录井资料分析结果不能真实地反映地层孔渗性及含油性。

现场录井有机碳分析结果与实验室分析结果存在的误差已引起录井界的充分重视，在分析原因时发现国内实验室分析结果与国外油服公司分析结果也存在着误差，主要是其分析原理、方法不同，目前已立项攻关。主要从两个方面着手，一方面通过对不同岩性、不同成熟度的现场录井分析数据、实验室分析进行对比，通过建立恢复函数的方式进行恢复，力争求得“真实”的数据；另一方面攻关研发新型现场专用有机碳分析仪，目前研发工作正在进行之中。

2.2 开展微岩心录井

目前国际上已开发出随钻微取心技术，其方法原理是利用特殊钻头在普通钻进的同时形成岩心，这些微岩心通过钻头自身切割后随岩屑返出地面［7］，在录取岩屑的同时录取这些微岩心。随钻微取心技术的开发，可能改变目前钻进速度提高与资料录取矛盾的问题，还可能形成新的录井技术，适应井场快速钻进、大量分析的需要。未来井场随钻快速微岩心数字成像技术、快速微岩心孔隙结构扫描技术、快速微岩心矿物分析技术、快速微岩心孔渗饱分析技术、快速微岩心伽马扫描技术有可能在井场得到应用，实验室井场化将成为现实。由于页岩油气水平井的特殊井身结构，这些岩心可能会出现迟滞，因此在及时采集微岩心进行分析的同时，应结合随钻伽马资料、气测资料对这些微岩心进行归位恢复，建立准确的矿物、岩性、物性、有机碳、含油性剖面。

常用的平面编织技法有十字编织、矩形编织、米字编织、斜纹编织等。十字形编织法是将经条与纬条垂直相交，纬条穿于经条下3根，压于经条上1～3根，构成平行直线纹与大方格纹，编出十字纹样。矩形编织法是将若干根竹篾平行列为经条，再将纬条分不同道数上下压住，织成长方形的空花纹样[2]。

2.3 实现检测、评价技术定量化

2.3.1 油气地面定量化分析

采用新的定量化脱气系统，在定量恒温恒压条件下萃取钻井液中的烃类物质，并采用新的分析系统，将分析范围扩大到常温下液态烃物质。结合钻时、迟到时间、排量等相关参数及有关模型，计算单位体积岩石的的含油气量［8］。

第一，观念具有不确定性和不稳定性。民众的观念所受干扰因素比较大，不仅包括政治上政策的考量，还涉及一个地区的经济发展水平、民众的文化水平程度、舆论宣传等各项因素。尤其是针对中国民众而言，传统的杀人偿命观更是根深蒂固，所以在死刑制度废除的潮流下，依靠观念变革引导制度变革实属难上加难。有鉴于此，我们可以采取倒置的方式，先将制度上的问题予以解决，再通过观念从根本上剔除传统的杀人偿命观。

页岩油气水平井容易形成岩屑床，页岩地层容易发生剥落、垮塌，导致钻井井下故障的发生。通过相关录井资料的分析，定量化监测含量的变化，可以判断岩屑床是否形成，井壁是否稳定，以便及时采取相应措施，但现在南襄盆地水平井并未开展相应的录井项目，也没有利用现有资料对相关问题进行分析。

借助现代通信信息技术的飞速发展，目前录井数据远传已逐渐普及，以录井为井场中心正在形成。通过数据远传，在基地的技术专家可以同步实时得到井场各种数据及图像资料，以三维地质导向软件为支撑，通过建模及比对分析，及时调整模型数据，确定地层变化趋势，调整井眼轨迹，实现地质目的。开展远程地质导向、定向，可以发挥高水平专家的作用，并实现会诊，达到更高质量的导向与定向水准。

2.3.3 地层压力检测井下定量化

教育部修订的建筑公告BB101关于学校通风、热舒适和空气质量的指导方针于 2017年5月/6月公布。它将取代2006版本，在标题中没有“空气质量”这个词。这一补充反映了当局对学校室内空气质量的重要性的认识日益增加。

2.3.4 评价解释技术定量化

在定量化录井、定量化分析的基础上，对气测参数、岩屑进行钻头尺寸、钻时、流量、岩性、混油等方面的定量化处理进行研究，将分析地层含油性的录井技术与分析地层孔渗性的录井技术相结合，将连续分析的录井参数与点分析录井参数相结合，将判断地层压力的录井技术方法与判断地层含油性的录井技术相结合。建立相关函数，结合试油数据进行回归，寻找最佳解释评价方法，达到定量化解释，最终实现录井技术对储层的“有没有、产不产、产什么、产多少”问题的准确判断。

2.4 远程地质导向与定录一体化

非常规油气藏通常采用水平井进行开发，而定向与导向是水平井钻探成功的两个关键技术。国内部分录井公司已开展定录一体化工作，在节约人员、设备的同时，实现录井资料、随钻伽马资料、井斜资料、定向钻井工具面资料、钻压资料的有机结合，准确地判断钻井轨迹与目的层顶底面的距离、地层的变化趋势、钻井参数实施的轨迹变化结果，及时采取有效的措施调整轨迹，保证轨迹在目的层内运动，减少钻井停等、循环，提高钻井速度。

在现代高科技支撑条件下，研发具备油气三相分离器及气体组分分析功能的微型油气检测仪器，实时在井下检测储层产液量及油气水比例、油气组分构成，可以直接分析地层孔渗性、产能、地层压力，为油源对比跟踪分析、后期完井管具、完井方式、储层改造方案及后期开发方案选择提供资料依据。

2.5 为工程提供多样化服务

2.5.1 开展岩屑流量录井监测井眼清洁

南襄盆地页岩油气录井在工程方面虽然取得一定成果，但是基本仍停留在传统的地层压力监测与预测、钻井工程监测方面的应用以及依据矿物分析结果。

通过对我国商业银行不良贷款成因的探讨，进行宏观和微观层面的模型分析并提出相应的改善方式，从而提高银行资金利用率，加强商业银行竞争能力。

积极组织学生参加数学建模竞赛活动，大学生数学建模竞赛暑期培训时间为８月份的1个月，每3天1个专题，共培训10个题目，要求学生在教师的讲解和指导下，对于实际问题建立数学模型，编程求解，撰写出论文．经过１个月的学习，学生具备了基本的数学建模能力和一定的论文写作基础．之后组队学生报名参加秋天的全国大学生数学建模竞赛，以赛代练，在竞赛中进一步训练和提高学生的数学建模能力和水平．

2.5.2 XRD（XRF）分析数据得以充分利用

通过X射线衍射全岩矿物分析（XRD）、元素分析录井（XRF）［9］，能够形成完整的岩性矿物剖面。依据矿物分析结果，分析矿物变化规律，确定压裂改造的有利层段，为分级压裂射孔层段选择提供依据。通过矿物分析还能够为压裂液精细选择提供依据，以保证压裂液的配方与地层配伍，以免对地层形成新的伤害，保证裂缝不被堵塞，能够有效地形成渗流通道。长石含量高的砂岩，当酸液浓度和处理规模过大时，会削弱岩石结构的完整性，并且存在着酸化后的二次沉淀问题，可能导致土酸酸化失败。通过现场对岩屑、岩心进行XRD分析，可以知道诸如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石的相对含量，对酸敏（HF，HCl）性研究和酸化设计提供资料依据。

2.6 技术系列化与录井增值服务

针对不同阶段不同类型的不同使用者的需求，分析不同录井信息能够解决的问题，以不同技术组合为特点，形成现场信息提供、钻井工程服务、压力监测、储层评价、地质导向、定录一体化、储层流体性质分析与评价、压前评估、井场平台、远程监控、信息传输、非烃及有害气体检测等不同技术系列，全面实现录井技术的全方位服务。通过录井信息的加工处理，实现录井技术在页岩油气勘探开发从钻前、钻中、钻后、压前、压后全过程全方位的服务，从不同阶段为不同方面提供有价值的特定服务，实现录井技术的增值及利益最大化。

3 结论与建议

（1）目前录井技术初步为非常规油气勘探开发提供了一定的技术支持，其中常规录井及地化录井资料主要用于有机质评价，满足区块、层系选择要求。常规地质、气测、地化、定量荧光录井技术主要用于非常规储层含油气性评价，为选择水平井钻井层位、确定压裂层段提供依据。XRF元素录井、X射线衍射全岩矿物分析、岩屑流量录井则为判断岩层脆性、井眼清洁程度、压裂层段选择提供依据。

（2）录井技术在裂缝（微裂缝）识别与评价、定量化检测与评价等方面仍存在许多不足之处，这为录井技术的发展提供了更多的空间。

（3）非常规油气录井技术将沿着检测定量化、井下化、实时化方向发展，定录一体化与远程地质导向是录井在非常规油气勘探开发中进一步发展和力争实现的目标。

（4）应加大非常规油气录井信息的加工处理，实现钻前、钻中、钻后、压前、压后全过程全方位的服务，实现录井技术的增值及利益最大化。

［1］ 方锡贤.页岩油气勘探中的录井技术选择［J］.当代石油石化，2011，19（12）：12－16.

［2］ 方锡贤，程昌茹，孟玲志，等.录井技术在AS1井页岩油气解释评价中的应用［J］.录井工程，2011，22（3）：57－61.

［3］ 方锡贤，王光鹏，梁华伟，等.气测录井资料在安深1井页岩油气评价中的应用［J］.石油地质与工程，2011，25（5）：34－37.

［4］ 方锡贤，吴福邹，李文德 ，等.非常规油气水平井地质导向方法探讨［J］.石油地质与工程，2012，26（5）：89－91.

［5］ 王志战.核磁共振录井技术进展与展望［J］.录井工程，2011，22（4）：12－15.

［6］ 王志战，翟慎德，周立发，等.核磁共振录井技术在岩石物性分析方面的应用研究［J］.石油实验地质，2005，27（6）：619－623.

［7］ 张 卫，郑春山，张新华.国外录井技术新进展及发展方向［J］.录井工程，2012，23（1）：1－4.

［8］ 黄小刚，廖国良，魏 忠.FLAIR井场实时流体检测系统［J］.录井工程，2005，16（4）：66－68.

［9］ 李一超，李春山，刘德伦.X射线荧光岩屑录井技术［J］.录井工程，2008，19（1）：1－8.