建南构造东岳庙段页岩气层测录井特征研究

陈志蓉，石文睿，张占松，田 芳，赵红燕

（1.中国石化江汉石油工程有限公司测录井公司，湖北 潜江433123；2.长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉430100；3.油气资源与勘探技术教育部重点实验室 长江大学 ，湖北 荆州434023）

页岩气藏具有独特的成藏与富集模式，低孔低渗透且天然裂缝发育、有机质丰富、脆性矿物含量高、浅湖～半深湖及半深海沉积、储层吸附气含量高的特征突出，成功开采的关键是水平井完井和分段压裂。这些都区别于常规天然气层，而且我国正处于页岩气勘探与开发的早期，尚缺乏统一的评价方法与标准，需要系统研究的内容非常丰富。

近年来，中国石化集团在四川盆地建南构造东岳庙段页岩中取得勘探突破，其中建111、建页 HF－1、建页HF－2井东岳庙段页岩气层经大型压裂均获得工业气流，为研究页岩气层特征，建立页岩气综合解释评价标准，提供了丰富和翔实的实例资料。

1 地质概况

中扬子地区是国内陆上盆地页岩气最为有利的勘探区域。建南构造位于中扬子地区石柱复向斜中部，地表为中低山地地貌，地面海拔一般为600m～1 200m，平均海拔800m左右，一般相对高差为200m～500m，最高处建南镇东北处陈家湾海拔1 200m，最低处建南镇河边海拔为600m。建南构造分北高点和南高点，建111、建页 HF－1井位于北高点，建页 HF－2井位于南高点。

1.1 地层特征

建南构造的上组合地层自上而下依次为:侏罗系中统下沙溪庙组，下统自流井组凉高山段、大安寨段、马鞍山段、东岳庙段、珍珠冲段以及三叠系上统须家河组须六段、须五段等，各组段均为整合接触，东岳庙段主要岩性为泥页岩、粉砂质泥岩（见表1）。

表1 建南构造地层划分及主要岩性特征

1.2 沉积环境与油气富集层位

东岳庙段处于浅湖－半深湖的沉积环境，沉积以黑色、黑灰色页岩、深灰色及黑色泥岩为主，夹薄层深灰色粉砂岩、灰白色灰岩，底部介壳泥页岩发育，在整个石柱地区均为浅湖－半深湖沉积；本段有较丰富的介壳类化石。

多年的勘探与开发证实，建南构造东岳庙段为油气富集有利区域和层位。多口井在东岳庙段的泥页岩中出现气测显示异常，钻井液气侵严重，表现为非常规页岩气特征。

2 页岩气层特征

2.1 岩性特征

东岳庙段页岩发育，地层厚度120m～150m，中下部富含有机质暗色泥页岩厚度40m～80m，泥页岩颜色可分两段，上部以灰色为主，中下部以深灰色、灰黑色为主，整体由上至下颜色变深；典型岩性为黑色页岩夹介壳灰岩组合，上部为泥岩夹薄层粉砂岩，往下泥页岩及灰岩增多，逐渐变为泥页岩夹介壳灰岩，下部为大套页岩段，典型湖相沉积。

东岳庙段平均厚度为134m，北高点轴部较薄，厚度仅为110m。建111井页岩层厚度较建页HF－1井少22m（见图1）。

图1 建南构造建111、建页 HF－1、建页 HF－2井自流井组地层对比图

岩屑录井表明，建页HF－1井东岳庙段上部为泥岩夹薄层的粉砂岩，往下泥页岩及灰岩增多，逐渐变为泥页岩夹介壳灰岩；而建111井上部为泥岩，下部为泥页岩夹泥岩；岩心分析显示，东岳庙段岩石矿物成分主要为:石英、长石、碳酸盐岩、粘土等矿物，石英、碳酸盐岩脆性矿物含量平均在60% 以上。

建111、建页HF－1和建页 HF－2井东岳庙段脆性物质含量均在45% 以上，最高达82%，平均65%。北美及国内页岩气勘探显示，页岩气层的脆性矿物含量多大于40%，脆性矿物含量高易于压裂，易于沿地应力较大的方向形成人造裂缝，提高储层渗透能力。

2.2 物性特征

泥页岩中孔隙和微裂缝发育程度是页岩气藏评价的重要指标。泥页岩微裂缝越发育，页岩气藏中游离天然气的聚集空间越多。此外，孔隙和裂缝发育也有效地增加了泥页岩的比表面积，提高了泥页岩的吸附天然气的能力。

东岳庙段页岩气层段岩心孔隙度最小为0.1%，最大为6.9%，平均2.3%，集中分布在1.0%～3.0%；气层上部孔隙度相对较高，建111井的596.0m～625.0m测井孔隙度平均值为6.0%、建页 HF－1井的591.0m～625.0m测井孔隙度平均值为6.3%；下部孔隙度相对较低，建111井的625.0 m～643.0m测井孔隙度平均值为3.6%、建页 HF－1井的625.0m～643.0m测井孔隙度平均值为3.8%。

东岳庙段页岩气层岩心渗透率极低，最小0.58md，最大12.0md，平均2.6md；其中，建111井平均渗透率3.6md，建页 HF－1井平均渗透率2.1md，建页 HF－2井平均渗透率2.1md。

东岳庙段页岩气储层的孔隙度横向上变化不大，储层物性相对稳定（见图2）。

图2 建111、建页HF－1、建页 HF－2井储层参数对比图

2.3 电性特征

页岩气储层有“三高”，即高自然伽马GR、高电阻RT（LLD、ILD）、高中子CNL的测井曲线特征。东岳庙段页岩含灰“二低”，即低密度DEN、低PE值不明显。东岳庙段富含有机质，自然伽马GR呈相对高值特征，一般为75API～148API；电阻率LLD（ILD）为18Ω·m～240Ω·m，声波时差 AC 189μs／m～276μs／m；测井岩性密度2.50g／cm3～2.60g／cm3，干酪根相对密度0.95～1.05。

“声波－电阻率（RT－DT）”法，即DT－ΔlogRt方法，是利用声波曲线与电阻率曲线叠合，“幅度差”反映了地层富含有机质的情况，在不含有机质的泥岩段，声波测井曲线与电阻率曲线基本重叠在一起，含页岩气层的泥岩段“幅度差”在10%～30% 之间（见图3）。

图3 “RT－DT”法识别建南构造典型页岩气储层

2.4 含油气性特征

1）气测烃显示

建111井东岳庙段气层全烃由0%上升到9.85%，C1由0% 上升到8.14%，C2由0% 上升到1.09%，C3由0% 上升到0.31%，iC4由0% 上升到0.04%，nC4由0% 上升到0.08%，烃对比系数为20～197，平均为30，计算含气饱和度 ≥65.0%；建页 HF－1井东岳庙段气层全烃由0.02% 上升到1.20%，C1由0.01% 上升到0.69%，C2由0.001% 上升到0.043%，C3由0%上升到0.008%，iC4由0% 上升到0.001%，其他的组分均为0，烃对比系数最大为60，平均为10，计算含气饱和度 ≥55.0%；建页 HF－2井东岳庙段气层全烃由0.50% 上升到8.51%，C1由0.14% 上升到7.08%，C2由0.010%上升到0.359%，C3由0% 上升到0.089%，iC4由0% 上升到0.008%，nC4由0% 上升到0.017%，烃对比系数最大为100，平均为20，计算含气饱和度 ≥60.0%。建111、建页HF－1和建页HF－2井东岳庙段气层烃对比系数－钻时比值交会图均显示为典型油气层。

东岳庙段气测显示明显，烃对比系数在8～197之间，平均28，含气饱和度55.0%～65.0%。

2）有机碳含量

东岳庙段页岩气储层上部:建111井的596.0m～625.0m、建页 HF－1井的591.0m～625.0m有机碳含量变化较大；储层下部:建111井的625.0m～643.0m、建页 HF－1井的625.0m～643.0m，有机碳含量相对稳定；建111井有机碳含量在0.9%～2.2% 之间变化，平均有机碳含量1.55%，建页 HF－1井有机碳含量在0.90%～2.3% 之间变化，平均有机碳含量1.60%。

东岳庙段有机碳含量TOC一般为1.0%～1.4%，有机质热演化程度Ro一般为0.8%～1.5%，处于页岩气勘探较有利的地化指标范围之内。

3）地层含气量

建111井、建页HF－1井和建页 HF－2井储层的总含气量在0.85m3／t～2.04m3／t之间，平均总含气量约为1.28m3／t，其中吸附气约占59.0%，游离气大约占41.0%。东岳庙段页岩气储层的吸附气含量在纵、横向上变化都不大，相对稳定（见图4）。

图4 建111、建页 HF－1、建页HF－2井储层含气性对比图

建页HF－1井储层游离气纵向上整体变化平稳；而建111井的含水饱和度在整个储层段变化不大，但上部其孔隙度相对高些，致使上部的游离气略高一些。其中，建111井稳产气2 200m3／d，建页HF－1井试气获4 000m3／d；建页 HF－2井日产油0.12m3，日产气2 550m3，平均原油相对密度0.80，粘度5.04Mpa.s，凝固点20℃，属于凝析气藏。

2.5 地层压力特征

建111、建页HF－1和建页HF－2井随钻地层压力检测显示无异常压力存在，地层压力梯度1.07Mpa／Hm，即静水压力梯度钻井液相对密度1.05～1.10，处于近平衡状态；地层破裂压力梯度2.2Mpa／Hm。

3 解释标准研究

综合建111、建页 HF－1和建页 HF－2井地质、录井和测井特征和前人的研究成果，建南构造东岳庙段气层综合解释标准见表2。

表2 建南构造东岳庙段页岩气层综合解释评价标准

泥页岩气层关键解释参数下限参考标准:页岩厚度20.0m、孔隙度3.0%、含气饱和度50.0%、总有机碳含量1.0%、镜质体反射率1.0%、脆性矿物含量40.0%、总含气1.0m3／t（游离气含量0.5m3／t）、地层压力梯度1.07MPa／Hm（压力系数1.0）；核心参数如页岩厚度、孔隙度、游离气含量、压力梯度（压力系数 ）部分或同时分别突破 50.0m、10.0%、1.0m3／t和 1.25MPa／Hm（1.2），泥页岩气显示层可评价为Ⅰ类气层，试气获高产的概率较大；总含气量大于等于2.0m3／t的页岩气层为Ⅰ类即优质气层，总含气量小于等于1.0m3／t页岩气层为Ⅲ类即差气层，总含气量介于1.0m3／t与2.0m3／t之间的页岩气层为Ⅱ类即中等储层。

4 主要认识

1）建南构造东岳庙段页岩气层岩性主要为深灰色泥页岩，主要矿物有石英、长石、碳酸盐岩、粘土，脆性矿物含量 ≥65%；孔隙度3.0%～6.5%，渗透率2.1md～3.6md，且二者存在较强的相关性；电阻率18.0Ω·m～240.0Ω·m，声波189μs／m～276μs／m；含气饱和度 ≥55%，有机碳含量TOC为1.0%～1.4%，地层无异常高压，呈正常压力变化。

2）建南构造东岳庙段厚度横向变化不大，下部富含有机质暗色泥页岩相对发育，页岩气储层的孔隙度、饱和度、有机碳含量、含气量在横向上相对稳定，是页岩气勘探的有利层位。

3）建南构造东岳庙段页岩气层核心参数如页岩厚度、孔隙度、游离气含量，部分或同时分别突破60.0m、10.0% 和2.0m3／t，泥页岩气显示层可评价为Ⅰ类气层，压裂试气易获高产。

［1］张金川，金之钧，袁明生.页岩气成藏机理和分布［J］.天然气工业，2004，24（7）:15－18.

［2］侯读杰，包书景，毛小平，等.页岩气资源潜力评价的几个关键问题讨论［J］.地球科学与环境学报，2012，34（3）:7－16.

［3］杨光庆，侯读杰，包书景，等.页岩气纵向评价单元划分的方法［J］.天然气工业，2012，32（12）:118－122.

［4］葛华，田芳，石文睿.页岩气勘探测录井适用技术综述［A］.湖北省石油协会石油地质专业委员会.中扬子非常规油气资源潜力分析研讨会论文集［C］.咸宁:［出版地不详］，2010.

［5］韩永刚，濮瑞，陈述良，等.页岩气录井技术要点及对外合作启示［J］.录井工程，2011，22（3）:17－21.

［6］黄强，石元会，叶应贵，等.鄂西渝东地区吴家坪组页岩气实钻特征及潜力分析［J］.石油天然气学报，2011，33（2）:108－110.

［7］魏大农，冯爱国，石元会，等.能快速解释评价储层流体性质的方法［P］.中国发明专利:201110274907.3.

［8］赵红燕，张伟，石元会，等.钻时比值与烃对比系数交会图在气测解释中的应用［J］.江汉石油职工大学学报，2012，25（5）:18－20.