新疆吉木萨尔南芦草沟组油页岩物性特征分析

夏 明，王海涛，韩建华，祁万修

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，新疆乌鲁木齐830011）

吉木萨尔南芦草沟组位于博格达山前东部边缘，构造上处于北天山山前坳陷带博格达山前断褶带东段，出露长达40余千米，主要为一套湖泊相暗色细碎屑岩、碳酸盐岩夹油页岩沉积组合，是博格达北麓油页岩矿带的一部分。

为了解芦草沟组各类岩性的物性参数，据此划分且对油页岩层进行定位或定厚，2013年在吉木萨尔东大龙口一带实施的钻探工程，首次进行了较为系统的物探测井，包括密度（CDN）、自然伽马（GR）、三侧向电阻率（LL3）、自然电位法（SP）、中子孔隙度（NP）等5种方法，较为完整地揭示了芦草沟组各类岩石及油页岩层的物性特征。

1 芦草沟组岩石物性特征

芦草沟组主要由灰黑色—灰褐色油页岩、深灰色页岩、灰色砂岩、白云质岩石及泥岩类组成，总体反映出自然伽马曲线为齿状低中—值状夹齿状中高值、伽马伽马曲线为齿状中—低值、自然电位曲线呈低—高值平缓状—波状、电阻率曲线具有低值平缓—齿状中高值夹峰状高值及中子孔隙度曲线具有齿状中高值的基本特征。各类岩石基本物性特征如表1所示，通过对比有如下特征。

表1 芦草沟组岩石物性特征一览表

(1)褐色油页岩，电阻率53.76~937.80Ω·m，自然伽马25~1242API，中子孔隙度7.92%~58.62%，密度2.12~2.47g/cm3，主要呈现高电阻率低自然伽马、较高孔隙度较低密度特征。

(2)局部泥页岩薄层自然伽马呈现较高异常，最大达到1000API，同时伽马伽马成为较高异常（低密度）。

（3）认为芦草沟组各类岩石物性特征差异性较小，物探方法大致可以划分出含油页岩、油页岩层与其它同生岩石、岩层，但是，矿与非矿用物性特征以及对比划分并且定位、定厚较为困难。

2 油页岩物性特征

钻井控制了芦草沟组主要的油页岩层第二岩性段，共发育45层油页岩，单层视厚度1~19.30m，累计视厚度122.8m。

通过分析以往测井资料，对吉木萨尔油页岩地质地球物理特征有基本了解，含油页岩与围岩层的物理性质差异较为明显，不同岩性间的物性变化有一定规律，各种参数曲线有良好的响应（表2、图1）。油页岩层具有高自然伽马、较低密度、较高电阻率、较高中子孔隙度等地球物理特性,都可以作为油页岩层识别的依据。利用测井曲线形态和幅值相对大小可以定性识别油页岩层。实测中厚度较大、含油率较高的油页岩层在常规测井曲线上一般具有较为明显的特征响应。

图1 钻井富含油页岩层段测井曲线图

表2 钻孔油页岩测井曲线特征表

2.1 自然伽马（GR）

油页岩层的自然伽马25~1242API，平均109API，显示中高值，一般小于200API。局部单层出现1242API高值点，这是由于页岩中泥质含量高，泥质含量越高自然伽马放射性就越高；同时，干酪根的形成多是在一个放射性元素铀含量比较高的还原环境，因而它使自然伽马曲线出现高值，一般性地层中，泥页岩在地层中伽马显示最高值。相比之下，砂岩和泥岩显示低值。

2.2 中子孔隙度（NP）

油页岩层中子测井值7.92%~58.62%，平均23.83%，整体显示为高值。中子测井值反映岩层中的含氢量。含氢物质一般为水、石油、结晶水以及含水砂，既中子测井反映的是岩层孔隙度。

2.3 补偿密度（CDN）

油页岩密度值2.12~2.47g/cm3，平均2.25g/cm3，为低值，比砂岩和碳酸岩地层密度值低。随着有机质气体含量增加将会使地层密度更低。存在裂缝，也会使地层密度测井值降低。

2.4 三侧向电阻率（LL3）

油页岩电阻率53.78~937.8Ω·m，平均549.93Ω·m，为高值。反映出岩石有机质干酪根高，其电阻率就偏高。

3 结论

（1）油页岩层具有高自然伽马、较高电阻率、较高中子孔隙度、较低密度等地球物理特性,可以作为油页岩层定性识别的依据。

（2）结合化学样品分析成果，认为利用测井曲线形态和幅值相对大小可以识别可能的油页岩层。但是定位或定厚误差较大，而且含油率等主要指标确定难度很大，不易采集利用，因此，认为目前技术条件下，还是以系统采集化学样品及分析成果定位、定厚并获得含油率、水分等指标较为科学、准确。