豐　莉，王　石，郭文建（.山東科技大學(xué)資源與土木工程系，山東泰安 7000；.山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東泰安 7000）

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測(cè)井技術(shù)在泰安姚莊油頁(yè)巖勘探中的識(shí)別應(yīng)用

豐莉1，王石2，郭文建2
（1.山東科技大學(xué)資源與土木工程系，山東泰安 271000；2.山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東泰安 271000）

油頁(yè)巖是一種很有前景的油氣資源，測(cè)井技術(shù)是油頁(yè)巖礦勘探開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。該文依托姚莊地區(qū)油頁(yè)巖礦鉆孔的測(cè)井工作，通過(guò)對(duì)典型鉆孔zk002的測(cè)井資料進(jìn)行分析對(duì)比，得出測(cè)井曲線的變化與巖層有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系，識(shí)別出地層巖性，并定出含油頁(yè)巖層厚度，其結(jié)果與地質(zhì)巖心鉆探結(jié)果基本一致，因此，測(cè)井技術(shù)能較好地識(shí)別含油頁(yè)巖層。

油頁(yè)巖；測(cè)井曲線；自然伽馬；電阻率；泰安市

引文格式：豐莉，王石，郭文建.測(cè)井技術(shù)在泰安姚莊油頁(yè)巖勘探中的識(shí)別應(yīng)用［J］.山東國(guó)土資源，2016，32（5）：75-78.FENG Li，WANG Shi，GUO Wenjian.entification Application of Log Technique in Yaozhuang Oil Shale Explorationin in Tai'an City［J］.Shandong Land and Resources，2016，32（5）：75-78.

油頁(yè)巖是一種高灰分的有機(jī)質(zhì)沉積巖，經(jīng)過(guò)低溫干餾處理后可得到類似原油的頁(yè)巖油及頁(yè)巖氣，可用作發(fā)電、取暖和運(yùn)輸，也可生產(chǎn)建筑材料，是一種很有前景的非常規(guī)油氣資源［1，2］。油頁(yè)巖多與泥巖、炭質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖泥質(zhì)、泥灰?guī)r、粉砂巖等相伴生［3，4］。近年來(lái)，油頁(yè)巖的勘探開(kāi)發(fā)正在國(guó)內(nèi)外廣泛開(kāi)展，測(cè)井技術(shù)是油頁(yè)巖勘探開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此，油頁(yè)巖的測(cè)井評(píng)價(jià)方法也成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。該文依托山東省泰安市姚莊地區(qū)油頁(yè)巖礦鉆孔地球物理測(cè)井工作，分析測(cè)井技術(shù)在油頁(yè)巖礦勘探中的應(yīng)用。

1　礦區(qū)概況

礦區(qū)含油頁(yè)巖段位于泰萊盆地西北部，所處地段為湖泊相沉積區(qū)的西部，巖相上為油頁(yè)巖—泥巖巖相區(qū)，其地表廣泛被第四系覆蓋。測(cè)區(qū)內(nèi)巖性以粉砂質(zhì)泥巖、頁(yè)狀泥灰?guī)r、泥灰?guī)r為主夾薄層碳質(zhì)砂巖、砂礫巖、泥巖及油頁(yè)巖，其顏色呈現(xiàn)灰—淺灰色，局部淺黃—淺黃褐色。賦礦巖石顏色為灰色、淺灰褐色—灰褐色、黃褐色，細(xì)粒泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)片狀構(gòu)造。含油頁(yè)巖頁(yè)理及微細(xì)層理十分發(fā)育，性脆易碎、比重輕、易燃、燃燒具硫化氫氣味、并伴隨有爆裂聲，燃燒后呈白色粉末狀。

2　測(cè)試儀器及測(cè)試方法

該次測(cè)井使用儀器為中裝集團(tuán)重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的JGS-1B智能工程測(cè)井系統(tǒng)，包括JGS-1B智能工程測(cè)井系統(tǒng)主機(jī)、JCH-3絞車控制器、JCH-2000絞車、M552貼壁組合探管。M552組合貼壁探管采集的參數(shù)為：密度、自然伽瑪、自然電位、井徑、三側(cè)向視電阻率。

（1）密度：激發(fā)源為Cs137；源強(qiáng)度為80 mci；短源距為200 mm，閃爍體為Nal（T1）：Φ23×20 mm，長(zhǎng)源距為350 mm，閃爍體為Nal（T1）：Φ23×40 mm，光電倍增管：GDB23；長(zhǎng)短源距技術(shù)范圍：0～32 000 cps；密度測(cè)量范圍：1～4 g/cm3；靈敏度：0.01 g/cm3；測(cè)量精度誤差小于3%。密度曲線是通過(guò)密度計(jì)算程序，由處理過(guò)的長(zhǎng)源矩、短源矩密度數(shù)據(jù)曲線，輸入刻度系數(shù)，再經(jīng)過(guò)軟件處理得到的。

（2）自然伽瑪：測(cè)量范圍為大于30 Kev的γ射線；閃爍體為Nal（T1）：Φ23×60 mm；光電倍增管：GDB23；計(jì)數(shù)范圍：0～32 000 cps。

（3）三側(cè)向電阻率：測(cè)量范圍為0～2 kΩ·m；測(cè)量精度誤差小于2%；主電極長(zhǎng)25 mm，電極全長(zhǎng)455 mm。

（4）自然電位：測(cè)量范圍為-2V至+2V；測(cè)量精度：±2.5 mV。

（5）井徑：測(cè)量范圍為50～300 mm；靈敏度為0.5 mm；測(cè)量精度誤差小于2%。

所有參數(shù)都是在提升或下放電纜時(shí)連續(xù)測(cè)量的，其中自然電位自井口至井底為下測(cè)，其余四項(xiàng)參數(shù)均為上測(cè)。采樣間隔為0.1 m，測(cè)井速度不大于10 m/min。測(cè)完后均進(jìn)行回程差觀察，各方法探管的回程差均為負(fù)值，且誤差小于0.1%。

圖1　105～112.5 m測(cè)井曲線圖

3　礦區(qū)測(cè)井曲線特征分析

3.1測(cè)井曲線識(shí)別巖層巖性的基本原理

測(cè)井曲線識(shí)別巖性是利用測(cè)井曲線形態(tài)特征和曲線值相對(duì)大小，從長(zhǎng)期實(shí)踐中積累起來(lái)的規(guī)律性認(rèn)識(shí)。測(cè)井曲線識(shí)別巖性是以巖性的物理特征來(lái)識(shí)別巖層巖性的。不同巖石其密度、硬度、導(dǎo)電性、放射性等各方面的物理特征不同，在測(cè)井曲線上的反應(yīng)也有所不同，綜合分析這些物理特征、各條曲線形態(tài)和曲線值，就可判斷出不同巖性［2］。

在含油頁(yè)巖的沉積地層中，油頁(yè)巖層與圍巖有著自然伽瑪、電阻率、密度等物性差異，正常情況下，有機(jī)質(zhì)含量越高的巖層在測(cè)井曲線上的異常越大，測(cè)井曲線對(duì)油頁(yè)巖的響應(yīng)主要有［4-8］：

（1）自然伽馬曲線。油頁(yè)巖含豐富的有機(jī)質(zhì)，在該曲線上表現(xiàn)為高異常，是因?yàn)楦缓袡C(jī)質(zhì)的油頁(yè)巖往往吸附有較多的放射性元素鈾。

（2）密度曲線。由于有機(jī)質(zhì)的密度較小，當(dāng)有機(jī)質(zhì)取代巖石骨架時(shí)，就會(huì)使巖石的密度減小，富含有機(jī)質(zhì)的油頁(yè)巖，其密度低于其他巖層，在曲線上表現(xiàn)為低異常。

（3）電阻率曲線。油頁(yè)巖中所含的有機(jī)質(zhì)不具導(dǎo)電性，從而減小了油頁(yè)巖中泥質(zhì)的導(dǎo)電能力，使油頁(yè)巖的電阻率增大，因而在該曲線上表現(xiàn)為高異常。

3.2礦區(qū)綜合測(cè)井曲線響應(yīng)特征分析

為了更準(zhǔn)確地識(shí)別油頁(yè)巖，應(yīng)綜合分析所有曲線特征來(lái)識(shí)別油頁(yè)巖。該工作區(qū)主要利用三側(cè)向視電阻率曲線、密度曲線、自然伽瑪曲線、自然電位曲線來(lái)綜合劃分巖層巖性，劃分的巖性主要有：泥巖、泥灰?guī)r、粉砂巖、含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖、礫巖等。共測(cè)試鉆孔6個(gè)，取最有代表性的鉆孔zk002分析，從鉆孔zk002綜合測(cè)井曲線上截取三段放大進(jìn)行分析。

圖1所示在108.18～109.2 m位置，三側(cè)向電阻率出現(xiàn)一明顯高值異常，且自然伽瑪數(shù)值不高，分析該層導(dǎo)電性較弱且含較少放射性元素，推斷為泥灰?guī)r引起；109.2～110.6 m位置，三側(cè)向電阻率值相比上層明顯偏低，而自然伽瑪數(shù)值升高，分析該層有機(jī)質(zhì)含量增加，推斷該層為含油頁(yè)巖層。

圖2所示120.7～121.25 m，122.0～122.75 m及125.25～125.8 m處三側(cè)向電阻率相對(duì)偏低，自然伽馬偏高，分析為有機(jī)質(zhì)含量增加引起。這三層含油頁(yè)巖中間均夾雜泥灰?guī)r層，測(cè)井曲線反映為高電阻率、低自然伽馬特征。

圖3所示131.55～132.7 m，133.5～135 m，136～136.6 m處曲線特征均表現(xiàn)為三側(cè)向電阻率偏低，自然伽馬數(shù)值偏高，分析為有機(jī)質(zhì)含量增加導(dǎo)致，推斷這三層為含油頁(yè)巖層。135～136 m處，測(cè)井曲線值與圍巖的曲線值之間漸次變化，且幅度較小，推斷該處為泥灰?guī)r。該次測(cè)井工作得出的主要巖性測(cè)井參數(shù)值見(jiàn)表1。

圖2　115～126.4 m測(cè)井曲線圖

表1　主要巖性測(cè)井參數(shù)統(tǒng)計(jì)

以上分析結(jié)合表1統(tǒng)計(jì)得出，該鉆孔含油頁(yè)巖層的測(cè)井曲線表現(xiàn)為電阻率不高，自然伽馬偏高，密度較低，利用這一特征可從巖層中識(shí)別出含油頁(yè)巖層，得出的厚度與地質(zhì)鉆探結(jié)果基本一致。通常油頁(yè)巖富含有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)與泥質(zhì)、礦物質(zhì)等相比在電阻率、自然伽馬、密度等測(cè)井響應(yīng)特征上存在明顯的差異，造成了油頁(yè)巖的高自然伽馬、高電阻率和低密度的測(cè)井響應(yīng)特征。而該鉆孔含油頁(yè)巖層的測(cè)井參數(shù)曲線反應(yīng)不是很明顯，結(jié)合地質(zhì)鉆探取芯結(jié)果，分析是由含油頁(yè)巖層的有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低，含油率不高引起。

圖3　131.5～138.5 m測(cè)井曲線圖

4　結(jié)語(yǔ)

（1）利用綜合測(cè)井技術(shù)能較好識(shí)別和劃分含油頁(yè)巖層，此次測(cè)試鉆孔劃分的含油頁(yè)巖層的厚度與地質(zhì)鉆探取芯的厚度基本一致。

（2）在該次測(cè)井中，三側(cè)向電阻率和自然伽馬這2條曲線是含油頁(yè)巖層定厚定性的主要參數(shù)，而密度和自然電位雖然反應(yīng)不是很明顯，但也有一定的規(guī)律可循，起到一定的輔助作用。

（3）姚莊油頁(yè)巖鉆孔含油頁(yè)巖層曲線特征表現(xiàn)為電阻率不高，自然伽馬值偏高，密度較低，局部呈鋸齒狀波動(dòng)，分析是含油頁(yè)巖層的有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低且?jiàn)A雜少量其他巖性引起的測(cè)井曲線特征變化，推斷該鉆孔內(nèi)含油頁(yè)巖層的含油率偏低。

［1］ 劉招君，董清水，葉松青，等.中國(guó)油頁(yè)巖資源現(xiàn)狀［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2006，36（6）：869-876.

［2］ 薛成，刑楠.山東省油頁(yè)巖資源特征及開(kāi)發(fā)利用前景［J］.山東國(guó)土資源，2014，30（6）：29-32.

［3］ 王新龍，羅安銀.油頁(yè)巖地層測(cè)井解釋評(píng)價(jià)技術(shù)探討［J］.測(cè)井技術(shù)，2013，37（3）：275-279.

［4］ 劉博.利用測(cè)井資料有效識(shí)別油頁(yè)巖技術(shù)及其應(yīng)用—以松遼盆地南部地區(qū)為例［D］.吉林：吉林大學(xué)，2010.

［5］ 張佳佳，李宏兵，姚逢昌.油頁(yè)巖的地球物理識(shí)別和評(píng)價(jià)方法［J］.石油學(xué)報(bào)，2012，33（4）：626-631.

［6］ 孔霞.數(shù)字測(cè)井技術(shù)在油頁(yè)巖勘探中的應(yīng)用［J］.吉林地質(zhì)，2008，27（4）：72-74.

［7］ 吳雅明.油頁(yè)巖測(cè)井識(shí)別［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，（15）：149-150.

［8］ 史冀忠.內(nèi)蒙古巴格毛德油頁(yè)巖特征及測(cè)井響應(yīng)研究［D］.吉林：吉林大學(xué)，2008.

Identification Application of Log Technique in Yaozhuang Oil Shale Explorationin in Tai an City

FENG Li1，WANG Shi2，GUO Wenjian2
（1.Resources and Civil Engineering Department of Shandong University of Science and Technology，Shandong Tai 'an 271000，China；2.No.5 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources，Shandong Tai'an 271000，China）

Oil shale is a kind of oil and gas resources with bright prospect.Log technique is the key technique in oil shale exploration and development.In this paper，relying on log work of Yaozhuang oil shale mine，through analysis on log data of typical zk002 drilling well，relationship between the change of the log curves and organic matter content of the strata has been gained，strata lithology has been identified，and the thickness of oil shale layers has been determined.It is showed that the result is almost equal to geological core drilling result.Log technique can well identify shale layers.

Oil shale；log curve；identification；natural gamma；resistivity；Tai'an city

P618.12

B

2015-07-21；

2015-09-27；編輯：王敏

豐莉（1981—），女，安徽桐城人，工程師，主要從事地球探測(cè)與信息技術(shù)方面工作；E-mail：fengli＿0212@126.com