松辽盆地北部嫩二底油页岩的现场录井识别特征

叶 凡

（大庆钻探工程公司地质录井一公司，黑龙江大庆 163411）

松辽盆地位于中国东北部，是中、新生代大型陆相坳陷型盆地，覆盖面积为26×104km2，其形成与发展经历了成盆先期褶皱阶段、裂陷阶段、沉陷阶段和萎缩平衡阶段四个构造演化阶段，盆地由6个一级构造单元组成，其北部嫩江组是盆地发育优质烃源岩的重要时期，其中嫩二段底部油页岩形成于温暖湿润的古气候环境，湖水中水生生物较为繁盛，嫩江组沉积早期在全盆地发生的一次大规模的海侵为黑色油页岩的形成提供了便利条件，该段油页岩具有分布面积广、沉积稳定的特点，是区域内重要的标准层[1]。在常规油气勘探时，该段油页岩是录井现场层位划分、取芯卡层、地层对比的重要依据。然而，随着油田勘探重点转向非常规油气资源，嫩二底油页岩作为优质烃源岩，成为了页岩油勘探研究的重点对象之一。

从前期部署的嫩二底取芯井岩芯实物上看，嫩二段油页岩发育不佳，部分岩芯页理不发育，外观特征与同层位泥岩并无明显差异，因此单从外观特征上很难准确划分和定名。尽管从后期通过测井资料及研究院分析数据，均能准确划分出油页岩，但都有时效性，难以给录井现场决策提供及时的参考意见。因此，急需利用其他录井技术手段，分析嫩二段油页岩的现场录井特征，解决该段岩性的及时、准确鉴定难题。本文优选89 块岩芯样品和31 盒岩屑样品进行岩性、地化、矿物、元素和化石特征进行观察分析。

1 油页岩录井特征

1.1 岩性特征

前人分析认为，嫩江组二段油页岩主要颜色有灰黑色、灰褐色和黑色、褐色，发育块状和水平层理，贝壳状断口，岩屑多呈小的薄片状。从G3、S3、C2 等3 口井岩芯实物看，嫩二底部油页岩有两种存在特征：一种既有页理又具有暗黄色荧光特征，另一种肉眼难以观察到页理且普照无荧光，两种特征的油页岩呈互层状，两者厚度共约4～8m，整体上呈黑褐色，页理发育较差，荧光普照为暗黄色，滴照普遍为浅黄色，点火可燃。

综合来看，在正常钻进时，可以通过仔细观察岩屑定名，牙轮钻头钻进时可获得较为理想的岩屑，颗粒较大，具很明显的薄片状，易于识别；但目前钻井上大多采用PDC钻头钻进，钻出的颗粒较为细小，页理的参考性差，只能利用较为明显的荧光特征进行分析，通过荧光普照、荧光滴照、点滴分析、定量荧光等技术准确判断，进行定名；由于油页岩有机质丰度高，遇火可以燃烧，因此可以利用油页岩的这一物理特性，辅助以酒精灯点火试验进行进一步验证。所以一般情况下只要岩屑的代表性强，钻进比较匀速时，最能直接快速反映油页岩特征的便是岩屑资料。在钻井取芯时，可以从宏观上观察岩芯，对于页理特征和荧光特征明显的可以直接定名，部分岩芯在外观上，包括颜色、页理等，均无明显特征，与普通泥岩接近（图1），荧光特征也不明显，仅靠荧光普照和滴照难以判断，需再结合其他技术手段进行判断。

图1 S3井油页岩外观，与泥岩相似

1.2 气测特征

油页岩作为一种富含有机质的泥页岩，在揭开该层段的时候，录井气测往往呈现高全烃、高甲烷、组分齐全的特征（图2）。部分井总烃值可高达60%以上，但总烃值容易受到钻时、钻井液等因素影响，如遇到取芯不顺利，钻井液比重增加或者钻井设备故障等异常因素，钻时变慢会影响到总烃值，宏观上观察烃值曲线变化不明显，此种情况下气测就不能明显反映出油页岩特征了。

图2 G3井嫩二底油页岩(1693～1704m)气测数据曲线

图3 G3井残余碳曲线

1.3 地球化学特征

1.4 矿物和元素特征

从多口井岩芯、岩屑元素分析数据上看，嫩二段泥页岩主要Si 为主，其次是Al、Mg、K、P、Fe 等，进入底部页岩油段后，Ca元素含量显著增多。从XRD矿物分析结果看，嫩二段矿物成分以石英、斜长石、粘土矿物为主，底部方解石含量增多，平均含量为石英43.7%、粘土27.5%、斜长石17.6%；主要脆性矿物为石英和方解石，含量总体在39.5%～47.4%之间（图4）。

图4 G3井嫩二段底主要矿物含量

由于石英在风化作用中稳定性最高，一般只发生机械破碎，所以在碎屑沉积岩中，石英是目前常见矿物中最为稳定的造岩矿物，因此通过实钻井的矿物含量变化和元素分析数据可以看出，嫩二段油页岩在沉积阶段具有稳定的物质来源，沉积环境稳定。所以当嫩二段底部Ca元素和石英、方解石含量逐渐增多时可以为判断油页岩提供有力参考。

1.5 化石特征

嫩江组早期沉积时，特大湖浸造成的缺氧环境使得该时期古生物大量死亡并被保存成为化石[1]。在S3井、G3井等多口井的岩芯实物中，均在嫩二段底部邻近油页岩处会发现大量叶肢介化石（图5）。因此，叶肢介化石可以作为接近嫩二底油页岩的预警证据。古生物的集体死亡说明了当时处于大面积的缺氧状态，从侧面反映了当时的沉积环境，即嫩江组沉积早期，特大湖侵的出现，为全盆地内黑色页岩的产生提供了稳定的外部环境。所以大量古生物化石的出现也是嫩江组二段为深湖相沉积的一个佐证。

图5 S3井嫩二段底部叶肢介化石

2 应用效果及实例

案例应用情况：由于该段岩性富含有机质，因此在电性特征上会有一个较高的响应，一般页岩的双侧向电阻率值在10～100Ω·m 之间，而嫩二段中部—底部的泥岩电阻率值在2～5Ω·m之间；自然伽马值也从100API升至160API 左右，宏观上看，在曲线上两者从近于平直瞬间同时升高几十倍，对于油页岩的划分识别一目了然，但此方法仅适用于完钻测井后，钻进过程中无法应用，仅仅是在完井后与岩性特征相互印证，对于完井后的科研分析以及层位的精确划分具有重要意义。

3 结论

（1）在正常钻井条件下，岩屑代表性强，通过荧光观察可以直接判断油页岩。

（2）工况正常，钻速稳定时，气测数据也可以直观反映出油页岩特征。

（3）地球化学特征尤其是S2、TOC 等值，是判断油页岩的重要依据。

（4）钻井取芯时，化石特征可作为直接预警证据。（5）通过对岩芯、岩屑样品分析，其矿物、元素特征可以作为嫩二底油页岩识别的重要辅助识别手段。

4 结束语

在常规油气勘探过程中，及时地获取录井原始地层资料，同时通过运用常规录井技术手段，结合地球化学等新技术方法准确判断嫩二段底部油页岩，将会是对下步施工快速决策最直接的依据。