虞 成，張超謨，張占松，王 昆，石文睿，周雪晴，劉偉男

( 1. 長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100；2.中國石化勘探分公司，四川 成都 610041 )

0 引言

頁巖氣是以吸附態(tài)和游離態(tài)賦存于泥頁巖的天然氣[1]。借鑒北美頁巖成功開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，基于海相頁巖勘探評價(jià)和開采工藝體系，中國建立涪陵、威遠(yuǎn)—長寧、昭通三個(gè)海相頁巖氣工業(yè)化生產(chǎn)示范區(qū)[2]，陸相頁巖初步勘探開發(fā)，如四川盆地元壩地區(qū)相關(guān)井成功試氣。人們對海陸過渡相頁巖地層研究較少，海陸過渡相頁巖與海相頁巖地層不同，具有巖性復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)且出現(xiàn)頁巖氣低阻特征，導(dǎo)致經(jīng)典電法飽和度計(jì)算模型應(yīng)用效果較差。

對于儲(chǔ)層低阻問題，程相志等[3]、肖圣東[4]認(rèn)為鉆井過程中泥漿侵入、井眼垮塌等現(xiàn)象降低地層電阻率；楊小兵等[5]認(rèn)為高黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)、高黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)是影響頁巖低阻的重要因素；孫建孟等[6]認(rèn)為地層含有較高礦化度地層水降低頁巖電阻率；王玉滿等[7]認(rèn)為海相頁巖炭化程度越高，電阻率越低；王建波等[8]、ZHU L Q等[9]認(rèn)為復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)影響頁巖電阻率。

飽和度是頁巖測井評價(jià)重要參數(shù)，地層低阻特征影響飽和度計(jì)算。分析飽和度與孔隙度相關(guān)關(guān)系，建立飽和度計(jì)算模型，是最方便有效的預(yù)測飽和度方法，經(jīng)典Archie公式在純砂巖地層中計(jì)算飽和度效果較好[10]；SIMANDOUX P在Archie模型基礎(chǔ)上考慮泥質(zhì)影響[11]，進(jìn)行不同形式泥質(zhì)校正，提高Archie模型精度；Schlumberger公司提出不考慮泥質(zhì)分散形式的Total-Shale公式，是目前頁巖儲(chǔ)層計(jì)算飽和度使用最廣泛的模型[12]；AMIRI M利用孔隙度—電阻率增大因子對Indonesia飽和度公式進(jìn)行校正，提高飽和度預(yù)測效果[13]；VINCENT M等認(rèn)為黏土和粉砂質(zhì)頁巖儲(chǔ)層含有較多束縛水，使用Archie公式計(jì)算飽和度值偏低，提出適用于黏土和粉砂質(zhì)頁巖儲(chǔ)層的電導(dǎo)率飽和度計(jì)算模型[14]；KADKHODAIE A等認(rèn)為頁巖中泥質(zhì)降低電阻率、有機(jī)質(zhì)增大電阻率，提出泥質(zhì)和有機(jī)質(zhì)校正模型[15]；XU J L等認(rèn)為采用Total-Shale公式計(jì)算的飽和度偏差是由有機(jī)質(zhì)引起的，提出有機(jī)質(zhì)校正飽和度計(jì)算模型[16]。研究區(qū)導(dǎo)電礦物和炭化頁巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，僅考慮孔隙流體和泥質(zhì)影響的飽和度計(jì)算模型并不適用。

以川東南A地區(qū)龍?zhí)督M海陸過渡相頁巖儲(chǔ)層為例，分析巖石物理和測井響應(yīng)特征，明確低阻影響因素，對比Archie及Total-Shale公式飽和度預(yù)測效果；在低阻頁巖黏土、黃鐵礦、孔隙流體導(dǎo)電基礎(chǔ)上[17]，考慮有機(jī)質(zhì)、炭化頁巖及高階煤對電阻率的影響，改進(jìn)并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型，在模型中篩選數(shù)據(jù)優(yōu)化飽和度計(jì)算結(jié)果，為研究區(qū)頁巖儲(chǔ)層飽和度評價(jià)提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造位置

丁山構(gòu)造位于湘鄂西黔北斷褶帶和四川盆地川東高陡斷褶帶、川東南低陡斷褶帶接合部位，為受齊岳山斷裂控制的逆沖推覆構(gòu)造。早期(晚燕山期)，主要受來自雪峰山推覆構(gòu)造帶北西向的擠壓作用，發(fā)育一系列呈北東向展布的構(gòu)造；后期(燕山末期—喜山中期)，受北東—南西向構(gòu)造擠壓應(yīng)力，發(fā)育一系列呈北西向、北北西向展布的構(gòu)造。構(gòu)造特征主要由高陡背斜帶和斷裂帶組成的隔擋和隔槽式褶皺組成，呈排呈帶平行排列[18-19]。研究區(qū)位于丁山構(gòu)造北西翼(見圖1)，發(fā)育侏羅系、二疊系、三疊系，其中二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M屬于海陸過渡相頁巖。

圖1 四川盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨把芯繀^(qū)位置Fig.1 The division of tectonic units and the location of the study area in the Sichuan Basin

1.2 儲(chǔ)層特征

研究區(qū)有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2、Ⅲ型干酪根。頁巖儲(chǔ)層總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(TOC))為0.21%～58.62%(含炭化頁巖及煤)，平均為8.52%。鏡質(zhì)體反射率(Ro)為1.65%～2.65%，平均為2.05%，以生氣為主，屬于高—過成熟階段。隨埋深增加，鏡質(zhì)體反射率增大。研究區(qū)頁巖儲(chǔ)層屬于較為優(yōu)質(zhì)烴源巖，具有勘探開發(fā)價(jià)值[18-20]。

研究區(qū)龍?zhí)督M巖性以灰黑色泥巖、黑灰色頁巖和高炭質(zhì)黑色頁巖為主，伴隨黃鐵礦和煤層發(fā)育。研究區(qū)B井礦物X線衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見圖2)表明，黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為47.20%，隨深度增加，黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加；石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為20.00%；碳酸鹽巖主要由白云石、方解石和菱鐵礦組成，質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為21.20%，主要集中發(fā)育于龍?zhí)督M上部；黃鐵礦發(fā)育，局部質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)60.30%，平均為6.26%。研究區(qū)龍?zhí)督M礦物種類較多且質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化大，表明儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較少，壓裂改造效果較差。

圖2 研究區(qū)B井龍?zhí)督M頁巖儲(chǔ)層礦物和黏土礦物成分分布Fig.2 Mineral composition and clay mineral composition of the Longtan Formation in well B in the study area

龍?zhí)督M頁巖儲(chǔ)層(埋深為3 095.0～3 185.0 m)常規(guī)測井曲線特征明顯，整體呈“三增大、兩降低”趨勢，即自然伽馬、聲波時(shí)差和中子孔隙度增大，密度和電阻率降低(見圖3)。北美Barnett頁巖成熟度增大，孔隙內(nèi)生成不導(dǎo)電烴類流體，地層電阻率增大；川東南龍馬溪組(Ro為2.4%～3.6%)海相頁巖中，有機(jī)質(zhì)炭化使電阻率曲線隨Ro增大呈“鐘形”“弱鐘形”“扁平形”特征[7]；研究區(qū)龍?zhí)督M頁巖儲(chǔ)層電阻降低且電阻率曲線形態(tài)整體向低阻端凹陷，區(qū)別于龍馬溪組頁巖的“漸變低阻”特征。

2 低阻成因分析

龍?zhí)督M黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、孔隙類型及結(jié)構(gòu)復(fù)雜、黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)高及有機(jī)質(zhì)炭化現(xiàn)象使儲(chǔ)層電阻率較低。此外，研究區(qū)海陸過渡相頁巖儲(chǔ)層高階煤發(fā)育降低地層電阻率。

2.1 黏土礦物

水基泥漿鉆井環(huán)境黏土礦物具有較低的電阻率(見圖4(a))。黏土礦物顆粒直徑為納米級(jí)至微米級(jí)，具有較大比表面積和較強(qiáng)表面自由能，黏土顆粒通過強(qiáng)吸附能力在表面形成薄膜束縛水，增強(qiáng)黏土導(dǎo)電性。黏土礦物蒙脫石和伊利石具有較強(qiáng)陽離子交換能力，晶格結(jié)構(gòu)常處于不平衡狀態(tài)，易發(fā)生不同價(jià)離子取代作用，造成離子附加導(dǎo)電[21-23]。黏土礦物X線衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見圖2(b))表明，研究區(qū)黏土礦物主要以伊/蒙混層和伊利石為主，高黏土束縛水含量和陽離子附加導(dǎo)電性使龍?zhí)督M頁巖具有較低的電阻率。

圖3 研究區(qū)龍?zhí)督M頁巖儲(chǔ)層常規(guī)測井曲線Fig.3 Conventional logging curves of the Longtan Formation reservoir in the study area

2.2 孔隙類型及結(jié)構(gòu)

研究區(qū)巖樣氬離子掃描電鏡表明，龍?zhí)督M頁巖主要發(fā)育粒間溶孔、黏土片間孔、構(gòu)造縫等孔隙類型，瀝青發(fā)育少量孔隙，部分塊狀有機(jī)質(zhì)與礦物基質(zhì)邊緣發(fā)育孔縫，無機(jī)孔、縫為主要儲(chǔ)層空間?？紫缎螒B(tài)為球形、不規(guī)則多邊形、條狀形，連通性為中等，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜[23-27](見圖5(a-d))。

圖4 研究區(qū)龍?zhí)督M儲(chǔ)層電阻率影響因素分析Fig.4 Analysis of factors affecting resistivity of the Longtan Formation reservoir in the study area

圖5 研究區(qū)龍?zhí)督M孔隙類型及黃鐵礦氬離子掃描電鏡照片F(xiàn)ig.5 Main pore types and pyrite argon ion scanning electron microscope images of the Longtan Formation reservoir in the study area

根據(jù)毛細(xì)管壓力曲線形態(tài)(見圖6(a-b))，初始階段較陡表明巖樣有較高驅(qū)替壓力，孔徑較??；未見中間平緩段，末端曲線形態(tài)隨中部平坦段變化而變化，即巖石內(nèi)孔道大小分布不集中，分選較差且飽和度中值壓力pC50較大，中值半徑r50較小，非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)層孔滲性較差，產(chǎn)氣能力較弱。毛細(xì)管壓力曲線整體偏右上，呈“細(xì)歪度”形態(tài)，孔隙、喉道較小，巖石孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

等溫吸附—脫附曲線形態(tài)(見圖6(c-d))屬于Ⅳ型吸附線。由于較多微孔存在，氮?dú)鈴?qiáng)吸附作用使低壓段偏y軸；高壓段曲線上揚(yáng)，表明樣品對氮?dú)馕轿催_(dá)到飽和，即巖石中存在孔徑大于50.0 nm的大孔隙。分析滯后環(huán)形態(tài)特征，屬于“H3”型滯后環(huán)[28]，反映片狀粒子堆積而成的狹縫孔的存在，即黏土片間孔發(fā)育。

綜合實(shí)驗(yàn)曲線分析和孔徑分布(見圖6)，研究區(qū)龍?zhí)督M孔隙以微孔(<2.0 nm)和介孔(2.0～50.0 nm)為主，發(fā)育一定數(shù)量的大孔。龍?zhí)督M頁巖非均質(zhì)性較強(qiáng)，孔隙、喉道半徑較小。復(fù)雜孔喉結(jié)構(gòu)和親水性黏土片間孔發(fā)育，較多束縛水滯留在孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)，使頁巖具有較高含水飽和度，導(dǎo)致儲(chǔ)層電阻率降低，呈低阻特征(見圖4(b))。

圖6 研究區(qū)龍?zhí)督M頁巖微孔隙結(jié)構(gòu)Fig.6 Micropore structure of the Longtan Formation shale in the study area

2.3 黃鐵礦

黃鐵礦是良導(dǎo)體，具有較強(qiáng)導(dǎo)電性(見圖4(c))。草莓狀黃鐵礦內(nèi)晶體之間存在較多微孔隙，產(chǎn)生的烴類流體賦存影響地層電阻率[29]。研究區(qū)龍?zhí)督M潮坪—潟湖沉積環(huán)境有利于黃鐵礦生成[30]，黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，部分層段可達(dá)60.30%，儲(chǔ)層電阻率顯著降低。氬離子掃描電鏡表明，研究區(qū)龍?zhí)督M黃鐵礦呈結(jié)核—紋層狀(見圖5(e))和草莓狀(見圖5(f))兩種形態(tài)特征。結(jié)核—紋層狀黃鐵礦以立方體結(jié)構(gòu)分布于黏土，富集一定形態(tài)后顯示順層產(chǎn)出的細(xì)條帶狀；草莓狀黃鐵礦是多邊形微晶體組成的集合體，呈團(tuán)塊狀，常與黏土共生[31]。研究區(qū)B井成像資料(見圖7)表明，層狀分布黃鐵礦在成像上呈黑色條帶狀，團(tuán)塊狀和分散狀黃鐵礦多呈米粒形態(tài)。龍?zhí)督M草莓狀黃鐵礦體積分?jǐn)?shù)較高且與黏土并聯(lián)導(dǎo)電，是頁巖低電阻率的重要原因。

2.4 炭化頁巖層及煤

頁巖炭化是指有機(jī)質(zhì)演化階段過高而生成導(dǎo)電石墨物質(zhì)。煤化是在合適溫度、壓力條件下，來源于陸生高等植物的Ⅲ類干酪根變質(zhì)成煤過程，高階煤進(jìn)一步變質(zhì)成為半石墨、石墨。在海陸過渡相頁巖中，有機(jī)質(zhì)物源相近，較高的溫度和壓力條件使炭化頁巖和煤共生。

一種重要低阻影響因素是當(dāng)鏡質(zhì)體反射率超過3.5%時(shí)，海相頁巖出現(xiàn)有機(jī)質(zhì)炭化現(xiàn)象，電阻率不同程度降低，曲線形態(tài)從“箱形”到“扁平形”再到“細(xì)頸形”變化[7]。根據(jù)巖心薄片資料，識(shí)別龍?zhí)督M發(fā)育炭質(zhì)頁巖，頁巖電阻率降低。另一重要低阻影響因素是高階煤層發(fā)育，煤巖煤化程度較高時(shí)，煤層中固定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，電阻率下降[32]。低階煤——褐煤是不良導(dǎo)體，較高煤級(jí)的無煙煤是良導(dǎo)體[33]。煤中固定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，測量w(TOC)越大。結(jié)合巖心薄片和熱解w(TOC)，可用高w(TOC)定量表征煤層固定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分析固定碳與電阻率曲線相關(guān)關(guān)系(見圖4(d))，w(TOC)越大，電阻率越低，高階煤發(fā)育引起地層電阻率降低。炭化頁巖和高階煤的共同影響是造成研究區(qū)龍?zhí)督M地層低阻特征的原因之一。

圖7 研究區(qū)B井黃鐵礦電性特征Fig.7 Electrical characteristics of pyrite of well B in the study area

3 飽和度計(jì)算

3.1 并聯(lián)導(dǎo)電骨架模型

一般有機(jī)質(zhì)不導(dǎo)電[6,15，17]，在并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型(模型1)中不考慮有機(jī)質(zhì)，計(jì)算公式[17]為

(1)

改進(jìn)并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型認(rèn)為有機(jī)質(zhì)增大地層電阻率，當(dāng)頁巖成熟度過高，有機(jī)質(zhì)炭化使地層具有導(dǎo)電性，測量w(TOC)較大。海陸過渡相頁巖儲(chǔ)層有機(jī)質(zhì)炭化層段和高階煤層(導(dǎo)電)集聚出現(xiàn)，可用高w(TOC)表示炭化頁巖和煤層。假設(shè)：(1)頁巖骨架中基質(zhì)礦物黃鐵礦導(dǎo)電，其余骨架礦物完全不導(dǎo)電；有機(jī)質(zhì)不導(dǎo)電且電阻率增大，有機(jī)質(zhì)炭化或高階煤發(fā)育層段具有導(dǎo)電性；孔隙流體導(dǎo)電。(2)并聯(lián)導(dǎo)電滿足相加原則[10]。

建立研究區(qū)龍?zhí)督M頁巖儲(chǔ)層導(dǎo)電模型(見圖8，RK為有機(jī)質(zhì)電阻率)，泥頁巖電阻率主要受黏土體積分?jǐn)?shù)、黃鐵礦體積分?jǐn)?shù)、有機(jī)質(zhì)體積分?jǐn)?shù)(炭化或高階煤)及孔隙流體的影響。計(jì)算每一部分導(dǎo)電率，改進(jìn)并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型(模型2)為

(2)

式中：VT_cut為頁巖發(fā)生炭化時(shí)有機(jī)質(zhì)體積分?jǐn)?shù)下限(用薄片分析資料和交會(huì)圖版判定，由測量w(TOC)換算得到)；RT為炭化頁巖或煤層電阻率。

圖8 研究區(qū)龍?zhí)督M頁巖儲(chǔ)層導(dǎo)電模型Fig.8 Conductivity model of the Longtan Formation shale reservoir in the study area

3.2 有效總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)篩選

w(TOC)影響模型1和模型2計(jì)算結(jié)果，對于巖樣總有機(jī)碳熱解實(shí)驗(yàn)，篩選有效w(TOC)是獲得準(zhǔn)確飽和度計(jì)算結(jié)果的前提，目前還沒有有效方法鑒別w(TOC)是否具有生烴潛力。

研究區(qū)w(TOC)測量數(shù)據(jù)來自Rock-eval 6儀器熱解實(shí)驗(yàn)，巖石熱解參數(shù)S1為游離烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)指數(shù)，S2為重?zé)N質(zhì)量分?jǐn)?shù)指數(shù)，S1+S2為巖樣生烴潛量。熱解參數(shù)w(TOC)不能完全指示實(shí)驗(yàn)有機(jī)碳結(jié)果具備生烴潛力，即海陸過渡相頁巖儲(chǔ)層夾雜煤層發(fā)育，煤層w(TOC)較高(大于50%)，自由烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少，用總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)預(yù)測儲(chǔ)層生烴能力不準(zhǔn)確。

使用含油飽和度指數(shù)OSI代替總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)反映儲(chǔ)層真實(shí)生產(chǎn)潛能[34-35]，當(dāng)OSI大于100 mg/g(S1>w(TOC))時(shí)，儲(chǔ)層有較高可能含有可動(dòng)油，在北美油田證明OSI合理性。該方法適用于頁巖油，由于儲(chǔ)層巖樣熱解參數(shù)S1較高，自由烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，OSI能夠較好指示儲(chǔ)層可移動(dòng)烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

在含油飽和度指數(shù)OSI基礎(chǔ)上，提出參數(shù)GSI和EOC，GSI為含氣飽和度指數(shù)，為S1/(S1+S2)與w(TOC)的比值，表示儲(chǔ)層生烴潛力；EOC為儲(chǔ)層有效生烴有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為S1/(S1+S2)與w(TOC)的乘積。篩選有效w(TOC)，可以優(yōu)化飽和度計(jì)算結(jié)果。

研究區(qū)龍?zhí)督M海陸過渡相頁巖氣儲(chǔ)層以吸附氣為主，S1整體較低，大部分頁巖(w(TOC)<25%)S1變化范圍較小，為0～0.03 mg/g，平均為0.02 mg/g(見圖9(a))。由圖9(a)可以看出，數(shù)據(jù)點(diǎn)集聚交會(huì)于左下部，樣品點(diǎn)之間區(qū)分不大，與w(TOC)相關(guān)關(guān)系差，使用OSI判斷儲(chǔ)層生烴潛力效果有限。

研究區(qū)龍?zhí)督M巖樣S1/(S1+S2)與w(TOC)交會(huì)數(shù)據(jù)樣品點(diǎn)差距較大，利用交會(huì)圖版分區(qū)可以有效篩選熱解數(shù)據(jù)(見圖9)。研究區(qū)龍?zhí)督M海陸過渡相儲(chǔ)層頁巖氣主要以吸附態(tài)賦存(見圖9(b))；Ⅱ區(qū)巖樣S1/(S1+S2)與w(TOC)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，Ⅰ區(qū)巖樣具w(TOC)和S1/(S1+S2)較低、生烴潛力較弱的特征(見圖9(c-d))；Ⅲ區(qū)炭化頁巖和煤具w(TOC)較高、自由烴儲(chǔ)存較少(S1/(S1+S2)較低)的特征(見圖9(e-f))，不具備生烴潛力。S1和w(TOC)的乘積與生烴潛量S1+S2呈正相關(guān)關(guān)系(見圖9(g-h))。

GSI在生烴潛力較大儲(chǔ)層中呈正相關(guān)關(guān)系；在以吸附氣為主的頁巖氣儲(chǔ)層中呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(見圖9(b))；在地層烴類生成物復(fù)雜地層中，S1/(S1+S2)與w(TOC)相關(guān)關(guān)系較差，使用EOC篩選w(TOC)更直觀有效(見圖9(h))。

圖9 研究區(qū)龍?zhí)督M頁巖熱解參數(shù)相關(guān)關(guān)系分析Fig.9 Correlation analysis of pyrolysis parameters of the Longtan Formation in the study area

4 應(yīng)用效果分析

使用改進(jìn)并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型前，重構(gòu)體積為1的巖石物理體積模型，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為體積分?jǐn)?shù)。

黏土導(dǎo)電：選取龍?zhí)督M純泥巖段電阻，黏土電阻率為40.0 Ω·m。黃鐵礦導(dǎo)電：黃鐵礦電阻率為0.5 Ω·m，導(dǎo)電體積分?jǐn)?shù)閾值為5%[15]。炭化頁巖和高階煤導(dǎo)電：炭化頁巖和高階煤(集聚出現(xiàn))具有導(dǎo)電性，用高w(TOC)表示礦物導(dǎo)電。龍?zhí)督M頁巖儲(chǔ)層電阻率低于100.0 Ω·m，視為絕對低阻(見圖4(d))；當(dāng)w(TOC)小于25%時(shí)，包含全部有效w(TOC)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(見圖9(f))。結(jié)合巖心薄片描述，研究區(qū)龍?zhí)督M發(fā)生頁巖炭化(煤化)時(shí)為25%，電阻率為8.0 Ω·m，來自炭化頁巖層段深側(cè)向電阻率曲線值?？紫读黧w導(dǎo)電：孔隙內(nèi)填充物膠結(jié)程度影響復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)。通過巖石電阻率實(shí)驗(yàn)獲得相關(guān)參數(shù)：m=1.4,n=2,a=1,b=1，表征龍?zhí)督M孔隙結(jié)構(gòu)及孔隙流體對儲(chǔ)層電阻率影響。

使用改進(jìn)并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型對實(shí)際井資料進(jìn)行評價(jià)時(shí)，為分析應(yīng)用效果和適用性，采用Archie模型、Total-Shale模型、并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型(模型1)進(jìn)行對比與驗(yàn)證。使用平均絕對誤差(MAE)、平均絕對百分比誤差(MAPE)和均方根誤差(RMSE)進(jìn)行綜合分析(見表1、圖10)。研究區(qū)龍?zhí)督M海陸過渡相頁巖儲(chǔ)層礦物組分變化大，地層非均質(zhì)性強(qiáng)，采用Archie模型飽和度計(jì)算結(jié)果整體偏低，無法滿足勘探需要。采用Total-Shale模型校正泥質(zhì)低阻因素，導(dǎo)電礦物、炭化頁巖和煤也是引起地層低阻原因，計(jì)算飽和度效果有限。Archie模型和Total-Shale模型適用于中—高孔隙、相對均質(zhì)砂泥巖地層，在龍?zhí)督M各向異性的非均質(zhì)頁巖氣儲(chǔ)層適用性較弱。并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型(模型1)考慮導(dǎo)電礦物對地層電阻率的影響，預(yù)測曲線與巖心數(shù)據(jù)趨勢一致，可以提高飽和度預(yù)測效果，某些優(yōu)質(zhì)頁巖層段(埋深分別為3 119.0～3 125.0、3 169.0～3 177.0 m)含水飽和度計(jì)算結(jié)果偏低，存在較大誤差。改進(jìn)并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型(模型2)綜合考慮低阻影響因素，對有機(jī)質(zhì)、炭化頁巖及高階煤進(jìn)行校正時(shí)，預(yù)測曲線與地層飽和度變化趨勢一致，誤差更小，能夠提高飽和度預(yù)測效果。相比其他3種模型，研究區(qū)使用改進(jìn)并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型應(yīng)用效果最好。

表1 研究區(qū)4種計(jì)算模型方法誤差分析

圖10 研究區(qū)龍?zhí)督MB井計(jì)算飽和度效果Fig.10 Calculation of saturation effect of well B in Longtan Formation in the study area

5 結(jié)論

(1)川東南A地區(qū)龍?zhí)督M海陸過渡相頁巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，礦物組分變化大，夾雜煤層和炭化頁巖發(fā)育，非均質(zhì)性強(qiáng)。測井曲線響應(yīng)復(fù)雜，電阻率曲線整體低阻形態(tài)特征區(qū)別于海相頁巖儲(chǔ)層測井曲線響應(yīng)規(guī)律。

(2)研究區(qū)龍?zhí)督M頁巖黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，以及海陸過渡相頁巖儲(chǔ)層較差的有機(jī)質(zhì)物源、高成熟度條件、炭化頁巖及高階煤發(fā)育使頁巖儲(chǔ)層電阻率降低。

(3)Archie模型和Total-Shale模型在龍?zhí)督M儲(chǔ)層預(yù)測飽和度效果有限?；诓⒙?lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型，考慮炭化頁巖和煤層影響的改進(jìn)并聯(lián)導(dǎo)電飽和度計(jì)算模型更適用于海陸過渡相頁巖儲(chǔ)層地層環(huán)境，能夠提高預(yù)測效果，在研究區(qū)或相似地區(qū)的儲(chǔ)層具有推廣應(yīng)用性。