低阻頁巖電阻率主控因素研究

崔瑞康，孫建孟，劉行軍，文曉峰

(1.中國石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580； 2．中油集團(tuán)測井公司 長慶分公司，陜西 西安 710065)

0 引言

隨著多年來的勘探與開發(fā)，國內(nèi)外大多數(shù)勘探難度相對(duì)較低的構(gòu)造性油氣藏已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并開發(fā)，因此勘探對(duì)象逐漸轉(zhuǎn)向以巖性圈閉為主的隱蔽油氣藏，其中低阻油氣藏是其中很重要的一類。低阻油氣藏在我國各油氣田均廣有分布，如渤海灣、準(zhǔn)噶爾、塔里木、松遼、四川和吐哈等盆地，均發(fā)現(xiàn)了大量的低阻油氣層，對(duì)于油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)意義重大[1]。無論常規(guī)油氣藏中的儲(chǔ)層巖性、物性、電性和含油性“四性”關(guān)系，還是非常規(guī)頁巖氣藏中的儲(chǔ)層巖性、物性、含氣性、地化特性、可壓裂性、地層壓力及測井屬性的“七性”關(guān)系，電阻率測井的作用都十分重要[2-4]。孫建孟等[5]給出了低阻油氣層的定義：油氣層電阻率相對(duì)于鄰近水層而言，電阻率值偏低并引起油水層解釋困難的一類油氣層；一些研究人員將頁巖儲(chǔ)層低電阻率原因歸結(jié)為高成熟有機(jī)質(zhì)石墨化、黏土礦物附加導(dǎo)電、黃鐵礦導(dǎo)電等原因[6-12]；還有一些研究人員發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)變差會(huì)導(dǎo)致束縛水飽和度增高，進(jìn)而形成低阻油氣層[13-14]。王友凈等[15]發(fā)現(xiàn)沉積、成巖、油藏特點(diǎn)的綜合影響會(huì)形成低阻油層；羅水亮等[16]從地質(zhì)及工程因素角度對(duì)低阻氣層的形成機(jī)制進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)在地質(zhì)成因方面是由于水動(dòng)力條件較弱導(dǎo)致地層巖性粒度細(xì)、黏土礦物含量高以及束縛水飽和度高，并且地層水礦化度高，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜等因素進(jìn)一步降低了氣層電阻率；工程成因是由于鉆井液侵入和地層浸泡時(shí)間影響了氣層電阻率；于紅巖、鄭華、林國松等[17-19]研究發(fā)現(xiàn)構(gòu)造作用、沉積環(huán)境、成巖機(jī)理、古物源、古氣候等因素在宏觀層面影響油氣層電阻率；地層水礦化度、束縛水飽和度、黏土礦物附加導(dǎo)電性以及泥質(zhì)含量等因素在微觀層面影響油氣層電阻率；羅興平等[20]研究發(fā)現(xiàn)在泥質(zhì)、黏土礦物含量不高時(shí)，特殊的黏土礦物組成能夠產(chǎn)生較高的附加導(dǎo)電性和束縛水含量，進(jìn)而造成油氣層呈現(xiàn)低阻特征。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，全面分析頁巖氣儲(chǔ)層低電阻率的主要影響因素及其導(dǎo)電機(jī)制，并結(jié)合龍馬溪組低阻頁巖氣儲(chǔ)層的地質(zhì)資料及測井資料分析與評(píng)價(jià)低阻頁巖氣儲(chǔ)層，以促進(jìn)低阻頁巖氣儲(chǔ)層的測井解釋發(fā)展，提高頁巖氣含氣量評(píng)價(jià)的精確度。

1 黏土礦物導(dǎo)電能力分析

黏土、有機(jī)質(zhì)、細(xì)粒碎屑等礦物是頁巖的主要組成成分，其中黏土的體積分?jǐn)?shù)可達(dá)30%～50%。黏土礦物主要包括蒙脫石、伊利石、綠泥石、高嶺石等(圖 1)。黏土礦物的含量對(duì)頁巖電阻率有一定的影響，主要表現(xiàn)在黏土礦物的附加導(dǎo)電性和黏土礦物導(dǎo)致束縛水飽和度增高引起的電阻率降低(圖 2)。圖2中的A、B、C3口井均位于四川南部地區(qū)。

黏土礦物中，高嶺石單元晶層中一面為O層，另一面為OH層；O層和OH層可以形成較強(qiáng)的氫鍵,與層之間結(jié)合非常緊密，層間距僅為0.72 nm，水分子不容易進(jìn)入晶層，故高嶺石親水性差，且性能比較穩(wěn)定。蒙脫石單元晶層兩面都是O層，無法形成氫鍵(層與層之間為分子間力)，層與層之間結(jié)合不緊密，水分子容易進(jìn)入，故蒙脫石具有親水性，并且吸水膨脹。伊利石吸水能力位于蒙脫石和高嶺石之間，親水性僅次于蒙脫石。蒙脫石和伊利石具有多微孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，對(duì)頁巖中水的分布具有明顯影響。通過分析QEMSCAN(quantitative evaluation of minerals by sacnning electron microscopy)頁巖薄片(圖 3)可知，黏土礦物中以蒙脫石和伊利石為主，所以，頁巖中黏土礦物增加會(huì)導(dǎo)致頁巖微孔增多，使束縛水飽和度增加，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，電阻率下降。

圖1 研究區(qū)礦物含量分布和黏土礦物分布Fig.1 Mineral content distribution and clay mineral distribution map of the study area

圖2 黏土礦物與電阻率關(guān)系Fig.2 Clay minerals and resistivity diagram

黏土礦物表面是負(fù)電荷，因而當(dāng)它在地層中時(shí)會(huì)吸附地層中的陽離子達(dá)到電中性，黏土礦物對(duì)陽離子的這種吸附作用使得地層中陽離子積聚在黏土礦物表面，造成濃度差。因?yàn)闈舛炔畹拇嬖?，陽離子存在由高濃度向低濃度擴(kuò)散的趨勢(shì)，并且在擴(kuò)散到一定厚度時(shí)和吸附力達(dá)到平衡；此時(shí)，黏土礦物表面和地層之間存在電勢(shì)差，形成離子雙電子層，并引起陽離子交換作用，形成擴(kuò)散—吸附電動(dòng)勢(shì)。這就是黏土礦物的附加導(dǎo)電性，通?？梢杂藐栯x子交換容量(CEC)表示黏土礦物附加導(dǎo)電性的強(qiáng)弱。于慶洲[1]研究發(fā)現(xiàn)，黏土礦物陽離子交換吸附的電荷中，晶格內(nèi)的類質(zhì)同象替代現(xiàn)象產(chǎn)生的電荷占有主要地位。因此，黏土礦物的陽離子交換容量主要由晶格內(nèi)的類質(zhì)同象替代決定。蒙脫石中廣泛發(fā)育晶格內(nèi)的類質(zhì)同象替代，所以陽離子交換容量最大；高嶺石不發(fā)育晶格內(nèi)的類質(zhì)同象替代，陽離子交換容量最小；伊利石在兩者之間。通過研究發(fā)現(xiàn)，部分頁巖氣儲(chǔ)層黏土礦物含量極高，此時(shí)黏土礦物的擴(kuò)散—吸附電動(dòng)勢(shì)對(duì)儲(chǔ)層電阻率的影響就至關(guān)重要，甚至在部分有機(jī)質(zhì)含量較低的儲(chǔ)層，黏土的附加導(dǎo)電性可以成為主導(dǎo)因素。但是，黃濤[21]、趙文龍[10]等研究發(fā)現(xiàn)，黏土礦物含量過高時(shí)會(huì)引起脆性礦物的減少，在地層的壓實(shí)作用下滲透率和孔隙度減小，黏土礦物會(huì)充填儲(chǔ)層的原生孔隙，從而破環(huán)儲(chǔ)層的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使得儲(chǔ)層電阻率上升。

圖3 礦物質(zhì)定量分析Fig.3 Mineral quantitative analysis diagram

2 有機(jī)質(zhì)過成熟導(dǎo)電能力分析

自生自儲(chǔ)是頁巖氣藏和常規(guī)氣藏之間最顯著的區(qū)別。頁巖氣層既是產(chǎn)氣的烴源巖層也是儲(chǔ)層，主要特征包括有機(jī)質(zhì)成熟度、豐度和類型等，其中有機(jī)質(zhì)成熟度是評(píng)價(jià)頁巖氣層的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)美國頁巖氣主產(chǎn)區(qū)泥頁巖成熟度研究成果，頁巖氣產(chǎn)層可以根據(jù)有機(jī)質(zhì)成熟度的不同分為過成熟頁巖氣、過—低成熟度混合頁巖氣和低成熟頁巖氣3種[22]。劉天琳等[23]以鏡質(zhì)體反射率(RO)3.0%和3.5%為界限，將富有機(jī)質(zhì)海相頁巖劃分為未石墨化海相頁巖(RO≤3.0%)、部分石墨化海相頁巖(3.0%3.5%)。

Kethireddy等[24]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)成熟度、導(dǎo)電能力、含量、孔隙度、含氣飽和度及有機(jī)質(zhì)與地層水之間的連通性等都會(huì)對(duì)頁巖氣儲(chǔ)層電阻率產(chǎn)生重要影響，并且運(yùn)用數(shù)值模擬的方式對(duì)有機(jī)質(zhì)的影響進(jìn)行了定量分析。張建坤等[25]研究發(fā)現(xiàn)，不同有機(jī)質(zhì)成熟度會(huì)造成頁巖氣儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而影響儲(chǔ)層電阻率產(chǎn)生明顯的差異。

選擇位于四川盆地南部地區(qū)的A、B、C井中下古生界龍馬溪組氣層，分別統(tǒng)計(jì)電阻率、RO和孔徑分布之間的關(guān)系。從圖4、圖5給出的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出：電阻率與RO負(fù)相關(guān)，RO與小于2 nm的孔徑分布數(shù)量負(fù)相關(guān)。據(jù)李楚雄等[26]、邵龍義等[27]、霍培麗等[28]的相關(guān)研究，當(dāng)有機(jī)質(zhì)過成熟時(shí)，樣品中的微孔顯著發(fā)育，即熱演化程度升高導(dǎo)致微孔更發(fā)育，巖石中的介孔及大孔數(shù)量減少。

在烴源巖的熱演化過程中，隨著溫度和埋藏深度的不斷增加，熱成熟度升高，有機(jī)質(zhì)會(huì)發(fā)生降解，隨后有機(jī)質(zhì)會(huì)釋放出碳?xì)浠衔锊⒅饾u轉(zhuǎn)變成含氫量比較低的碳質(zhì)殘余物，這一過程就是有機(jī)質(zhì)石墨化過程。石墨為良好導(dǎo)體，有機(jī)質(zhì)為不良導(dǎo)體，因此高成熟度儲(chǔ)層電阻率會(huì)比較低。Yang A等[29]通過熱解實(shí)驗(yàn)和分析TEM圖像發(fā)現(xiàn)，高TOC以及泥巖和有機(jī)質(zhì)樣品成熟度都可導(dǎo)致芳香度的增加和石墨狀組分的存在，從而降低了樣品的電阻率。

圖4 電阻率與RO之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系Fig.4 Statistical relationship between resistivity and RO

圖5 RO與孔徑分布之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系Fig.5 Statistical relationship between RO and aperture distribution

綜上所述，隨著有機(jī)質(zhì)熱演化程度增高，有機(jī)質(zhì)逐漸石墨化、芳香度增加以及小于2 nm的微孔更發(fā)育，巖石中的介孔及大孔數(shù)量減少，導(dǎo)致儲(chǔ)層電阻率降低。

3 含有機(jī)質(zhì)紋層分布形式與導(dǎo)電能力分析

烴源巖中有足夠數(shù)量的有機(jī)質(zhì)，包括可溶有機(jī)質(zhì)和不溶有機(jī)質(zhì)兩部分，足夠數(shù)量的有機(jī)質(zhì)是油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，是決定烴源巖生烴能力的主要因素，也是油氣能否聚集成藏的主要控制因素。其中可溶有機(jī)物可用于母巖中有機(jī)質(zhì)的輸入和沉積環(huán)境的研究，以確定母巖和油源對(duì)比，為研究石油成因及石油可能的運(yùn)移途徑提供豐富的信息。

巖心與測井電阻率統(tǒng)計(jì)分析(圖 6)表明： 有機(jī)質(zhì)是否導(dǎo)電對(duì)巖心導(dǎo)電性影響最大，泥質(zhì)和黃鐵礦都具有一定的附加導(dǎo)電性；隨著含量的變化，泥質(zhì)對(duì)導(dǎo)電性的影響較大，黃鐵礦由于分布較為分散，對(duì)巖心的電阻率沒有顯著影響。綜合多種尺度的頁巖導(dǎo)電因素影響規(guī)律研究，厘定了影響因素排序：導(dǎo)電有機(jī)質(zhì)>低阻薄層>黏土礦物>孔隙水>黃鐵礦。

圖6 巖石各組分對(duì)電阻率的影響Fig.6 Influence of various rock components on resistivity

3.1 含有機(jī)質(zhì)紋層分布形式

層理是指巖層中物質(zhì)的成分、顆粒大小、形狀和顏色在垂直方向發(fā)生改變時(shí)產(chǎn)生的紋理，當(dāng)層理足夠小的時(shí)候?yàn)槲永碛挚梢苑Q為紋層。通常情況下，紋層的類型和厚度等信息可反映沉積環(huán)境的變化[30]，但是紋層中有機(jī)質(zhì)和黏土成層分布對(duì)頁巖電阻率也有影響，這對(duì)于探究微觀源儲(chǔ)特征及關(guān)系從而了解該地區(qū)低阻成因機(jī)理具有重要意義。

利用偏光顯微鏡、QEMSCAN和熒光顯微鏡可研究紋層形態(tài)、厚度及分布特征，利用X射線衍射對(duì)紋層內(nèi)部的礦物組成進(jìn)行定量分析，利用掃描電鏡可研究紋層內(nèi)部的礦物充填情況[31]。在熒光顯微鏡下，有機(jī)質(zhì)紋層連續(xù)分布(圖 7a)、斷續(xù)分布(圖 7b)或者零散分布(圖 7c)；有機(jī)質(zhì)紋層較薄，厚度一般小于0.02 mm。有機(jī)質(zhì)紋層可以分為富有機(jī)質(zhì)紋層和含有機(jī)質(zhì)紋層[32]。在偏光顯微鏡下，多個(gè)紋層相互堆疊形成界面不明顯的富有機(jī)質(zhì)層(圖 8a);部分紋層有機(jī)質(zhì)呈塊狀分布，多個(gè)紋層相互堆疊形成界面不明顯的含有機(jī)質(zhì)層(圖 8b)；富有機(jī)質(zhì)紋層和含有機(jī)質(zhì)紋層相互堆疊形成遞變層(圖 8c)。

利用X射線衍射分析對(duì)含有機(jī)質(zhì)紋層的頁巖薄片中的礦物組成進(jìn)行定量分析(表1)，利用QEMSCAN技術(shù)對(duì)頁巖薄片礦物集合體嵌布特征進(jìn)行分析(圖 9)。該巖樣為龍馬溪組灰黑色炭質(zhì)泥巖，采樣深度3 084.09 m，測得電阻率為0.1 Ω·m，高阻脆性礦物分布廣泛，發(fā)育有黏土紋層、有機(jī)質(zhì)紋層等。將表1的礦物組分含量和圖 9的頁巖薄片進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)薄片含有大量伊利石和長石并含有部分黃鐵礦，頁巖發(fā)育有黏土紋層、有機(jī)質(zhì)紋層等，紋層厚度0.1～1 mm，不同紋層之間呈現(xiàn)互層發(fā)育。結(jié)合李婷婷等[31]的研究成果可知：碳酸鹽紋層以白云石為主，硅質(zhì)紋層以長石為主，黏土紋層中黏土含量最高，并被有機(jī)質(zhì)充填。從掃描電鏡圖片(圖 10)可以看出黏土紋層發(fā)育層間孔，這些孔隙多為有機(jī)質(zhì)充填，這為黏土紋層的導(dǎo)電提供了基礎(chǔ)。經(jīng)檢測，該巖

a—龍馬溪組灰黑色含硅質(zhì)泥巖，采樣深度為3 084.09 m，測得電阻率為0.1 Ω·m，發(fā)亮的黏土礦物(沸石)含量較高，呈順層節(jié)理，有機(jī)質(zhì)紋層也較為明顯；b—龍馬溪組黑色頁巖，采樣深度為3 931.72 m，測得電阻率為10 Ω·m，由于有機(jī)質(zhì)及黏土礦物分布較混亂，紋層斷續(xù)分布；c—龍馬溪組黑色頁巖，采樣深度為4 039.3 m，測得電阻率為15.42 Ω·m，有機(jī)質(zhì)含量較低，紋層零散分布a—a gray-black siliceous mudstone of the Longmaxi Formation with a sampling depth of 3 084.09 m, a resistivity of 0.1 Ω·m, a high content of bright clay minerals (zeolite), bedding joints, and obvious organic lamination; b—black shale of Longmaxi Formation with a sampling depth of 3 931.72 m and a measured resistivity of 10 Ω·m. Due to the disordered distribution of organic matter and clay minerals, the lamina is discontinuous; c—black shale of Longmaxi Formation with sampling depth of 4 039.3 m, measured resistivity of 15.42 Ω·m, low organic matter content and scattered laminae圖7 熒光顯微鏡下有機(jī)質(zhì)紋層分布特征Fig.7 Distribution characteristics of organic lamination under fluorescence microscope

a—龍馬溪組灰黑色含硅質(zhì)泥巖，采樣深度3 084.09 m，電阻率為0.1 Ω·m，多個(gè)紋層相互堆疊，形成界面不明顯的富有機(jī)質(zhì)層；b—龍馬溪組黑色頁巖，采樣深度3 931.72 m，電阻率為10 Ω·m，部分紋層有機(jī)質(zhì)呈塊狀分布，多個(gè)紋層相互堆疊，形成界面不明顯的含有機(jī)質(zhì)層；c—龍馬溪組黑色頁巖，采樣深度4 039.3 m，電阻率為15.42 Ω·m，富有機(jī)質(zhì)紋層和含有機(jī)質(zhì)紋層相互堆疊，形成遞變層a—a gray-black siliceous mudstone of the Longmaxi Formation with a sampling depth of 3 084.09 m and a measured resistivity of 0.1 Ω·m. Multiple laminas stack each other to form an organic-rich layer with no obvious interface; b—black shale of Longmaxi Formation with a sampling depth of 3 931.72 m and a measured resistivity of 10 Ω·m. Some laminar organic matter is distributed in blocks, and multiple laminates stack each other to form organic matter bearing layers with no obvious interface; c—black shale of Longmaxi Formation with a sampling depth of 4 039.3 m and a measured resistivity of 15.42 Ω·m. The organic-rich laminae and organic-containing laminae stack each other to form graded layers圖8 偏光顯微鏡下有機(jī)質(zhì)紋層特征Fig.8 Characteristics of organic lamination under polarizing microscope

表1 頁巖薄片礦物組成

心鏡質(zhì)體反射率RO=2.78%，有機(jī)質(zhì)成熟度較高，表明有機(jī)質(zhì)已經(jīng)部分石墨化。綜上所述，薄片以硅質(zhì)紋層和黏土紋層為主，并伴有有機(jī)質(zhì)紋層，這些紋層構(gòu)成了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過巖樣電阻率實(shí)驗(yàn)可得，巖樣電阻率為0.1 Ω·m，與其余巖心相比為低阻。

3.2 有機(jī)質(zhì)導(dǎo)電能力

通過分割來自頁巖的SEM圖像，結(jié)合數(shù)值模擬來各自獨(dú)立地對(duì)其游離擴(kuò)散方式和有機(jī)質(zhì)的層間空間展布進(jìn)行研究。這些分割圖像包括非導(dǎo)電顆粒，導(dǎo)電鹽水和有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)的電阻率隨著成熟度的變化有一個(gè)比較寬的波動(dòng)變化范圍，在107～10-7Ω·m(即從不導(dǎo)電到高導(dǎo)電)來定量研究有機(jī)質(zhì)導(dǎo)電性在巖石電阻系數(shù)方面的影響。

圖9 QEMSCAN頁巖薄片F(xiàn)ig.9 QEMSCAN Shale Sections

圖10 被有機(jī)質(zhì)充填的黏土紋層Fig.10 Clay laminae filled with organic matter

假設(shè)孔隙空間完全飽和鹽水，且有機(jī)質(zhì)孔隙度被認(rèn)為是零[24]，圖 11顯示了分散狀和層狀有機(jī)質(zhì)電阻率的敏感性。這些結(jié)果表明，對(duì)于有機(jī)質(zhì)電阻率較高(高于100 Ω·m)的地層，即低成熟度地層，巖石的電阻率不受有機(jī)質(zhì)存在的影響。然而，隨著有機(jī)質(zhì)連通網(wǎng)絡(luò)在巖石中的增加(即有機(jī)質(zhì)由分散狀轉(zhuǎn)變?yōu)閷訝?，這個(gè)上限將增加到1 000 Ω·m左右。與分散的有機(jī)質(zhì)的電阻率相比，有機(jī)質(zhì)分層的地層電阻率有更大的降幅。這種急劇減少的情況是由于有機(jī)質(zhì)的分層分布使有機(jī)質(zhì)連通網(wǎng)絡(luò)得以連接得更好。

圖11 富含有機(jī)物的烴源巖電阻率和有機(jī)質(zhì)電阻率的關(guān)系曲線Fig.11 Relation between the resistivity of source rocks rich in organic matter and the resistivity of organic matter

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，在有機(jī)質(zhì)導(dǎo)電的前提下(即有機(jī)質(zhì)已經(jīng)出現(xiàn)石墨化現(xiàn)象)，層狀分布有機(jī)質(zhì)比分散狀有機(jī)質(zhì)更容易導(dǎo)電，并且隨著有機(jī)質(zhì)導(dǎo)電性增強(qiáng)，這種現(xiàn)象越加明顯。這種現(xiàn)象在地層中的具體表現(xiàn)就是有機(jī)質(zhì)在地層中的分布形式。有機(jī)質(zhì)紋層主要有3種分布形式：連續(xù)分布(圖 7a)、斷續(xù)分布(圖 7b)和零散分布(圖 7c)。連續(xù)分布的有機(jī)質(zhì)紋層整個(gè)有機(jī)質(zhì)都在地層中呈層狀分布，部分紋層與黏土紋層平行狀分布，或者充填在黏土紋層之中，此時(shí)紋層形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)最好，對(duì)地層電阻率的影響最大；斷續(xù)分布的有機(jī)質(zhì)紋層在地層中呈間斷的層狀分布，有機(jī)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的連通性較連續(xù)分布有機(jī)質(zhì)紋層差，對(duì)地層電阻率的影響也較連續(xù)分布紋層弱；零散分布的有機(jī)質(zhì)紋層在地層中呈分散狀分布，有機(jī)質(zhì)之間被不導(dǎo)電的骨架礦物間隔，無法形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)地層電阻率的影響最小。

4 頁巖氣儲(chǔ)層低阻成因?qū)嵗治?/h2>

本文針對(duì)川南揚(yáng)子地區(qū)下古生界的龍馬溪組出現(xiàn)的低阻現(xiàn)象探討分析。結(jié)合研究區(qū)相應(yīng)的地質(zhì)、測井資料進(jìn)行處理，利用測井及多井對(duì)比的方法分析低阻成因，認(rèn)識(shí)并解釋頁巖儲(chǔ)層的異常低阻現(xiàn)象，以避免因儲(chǔ)層低阻現(xiàn)象造成測井解釋評(píng)價(jià)的偏差。

圖12是A井龍馬溪組—五峰組的測井解釋成果。經(jīng)測井資料分析處理發(fā)現(xiàn)，在龍一段(3 020.2～3 062 m)和五峰組(3 062～3 102.74 m)出現(xiàn)異常低阻現(xiàn)象，平均電阻率僅為0.1 Ω·m。利用X衍射全巖分析技術(shù)對(duì)目的層段的46塊巖心計(jì)算分析，結(jié)果如表2所示。常規(guī)測井曲線顯示，龍馬溪—五峰組2 678～3 102.74 m地層自上而下，巖性由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等向含碳泥巖變化，地層電阻率數(shù)值呈下降趨勢(shì)，自22 Ω·m最低降至0.1 Ω·m左右，與此相對(duì)應(yīng)的是自然伽馬數(shù)值升高，無鈾伽馬數(shù)值降低，地層中鈾系元素含量增加；密度、中子曲線數(shù)值也呈現(xiàn)

圖12 A井測井解釋成果Fig.12 Logging interpretation results of Well A

表2 巖心礦物分析結(jié)果

數(shù)值降低趨勢(shì)，反映地層有機(jī)碳含量、脆性礦物含量呈增加趨勢(shì)。本段地層是本井頁巖氣儲(chǔ)層的相對(duì)發(fā)育層段。

在3 084.09 m處所取巖心為灰黑色碳質(zhì)泥巖,經(jīng)X全巖衍射分析，大部分都為高阻的脆性礦物，黏土礦物含量較低，難以在電阻率曲線上表現(xiàn)出大段的低阻特征；導(dǎo)電性極強(qiáng)的黃鐵礦在全巖中含量較少(體積分?jǐn)?shù)低于7%)，且在全巖中零星分布，構(gòu)不成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，其所增加的導(dǎo)電性也可以忽略不計(jì)。地層中的地層水也是重要的導(dǎo)電介質(zhì)，但是在各個(gè)深度上地層水礦化度變化不大，不可能使上下層段電阻率值出現(xiàn)顯著差異；在巖石物理實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)干巖樣也存在極低阻現(xiàn)象。通過分析發(fā)現(xiàn)，該層段巖心有機(jī)質(zhì)含量豐富，并且有機(jī)質(zhì)成熟度較高(3.0%

5 結(jié)論

通過對(duì)龍馬溪組低阻頁巖氣儲(chǔ)層的地質(zhì)資料及測井資料分析，并結(jié)合熒光照片等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出以下成果：①黏土礦物對(duì)頁巖儲(chǔ)層電阻率的影響主要為黏土礦物的附加導(dǎo)電性和黏土礦物導(dǎo)致束縛水飽和度增高引起的電阻率降低；②隨著有機(jī)質(zhì)熱演化程度增高，有機(jī)質(zhì)逐漸石墨化、芳香度增加以及小于2 nm的微孔更發(fā)育，巖石中的介孔及大孔數(shù)量減少，導(dǎo)致儲(chǔ)層電阻率降低；③通過制作薄片或粉末，在偏光顯微鏡、熒光顯微鏡、掃描電鏡以及X衍射全巖分析下對(duì)巖心樣品進(jìn)行有機(jī)質(zhì)分布實(shí)驗(yàn)研究，頁巖發(fā)育有機(jī)質(zhì)紋層和黏土紋層，并且黏土紋層常被有機(jī)質(zhì)充填或者和有機(jī)質(zhì)紋層平行分布；④通過提取有機(jī)質(zhì)進(jìn)行電阻率測量研究，結(jié)合儲(chǔ)層的巖性特征、常規(guī)物性特征、孔隙的儲(chǔ)集空間特征以及有機(jī)質(zhì)分布形式，發(fā)現(xiàn)當(dāng)有機(jī)質(zhì)成層分布時(shí)會(huì)顯著降低頁巖的電阻率。

隨著頁巖氣勘探開發(fā)的持續(xù)發(fā)展，越來越多的低阻頁巖儲(chǔ)層被發(fā)現(xiàn)，深入認(rèn)識(shí)頁巖儲(chǔ)層低阻成因機(jī)理有助于加深對(duì)儲(chǔ)層低阻現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，提高測井解釋結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而正確認(rèn)識(shí)含氣性。