非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法
2023-07-21 10:01:01 2
非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法
【專利摘要】本發明公開了一種非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，該方法利用密閉取心飽和度與螢光薄片技術能夠有效評價粉砂質泥巖、粉砂巖的含油性，巖石熱解、雷射共聚焦、掃描電鏡及能譜能夠有效評價泥巖、粉砂巖的含油性，這些技術指標配合綜合應用、相互驗證、互為補充能夠有效評價緻密及泥頁巖儲層微觀含油性。本發明以大慶探區非常規油氣探井Qp1井為例進行了方法驗證，得到了新的認識。本發明為非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價等「七性」評價及非常規油氣勘探開發提供了實驗技術支撐。
【專利說明】非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種非常規油氣儲層含油性評價方法，具體涉及非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，屬於非常規油氣勘探開發領域。
【背景技術】
[0002]近年來，緻密油氣、頁巖氣、重油和油砂等非常規油氣資源實現規模開發，推動全球石油工業進入了常規與非常規油氣資源並重的新階段，我國緻密油氣取得重大進展，發現了鄂爾多斯盆地蘇裡格緻密氣區、松遼盆地北部高臺子和扶楊油層緻密油區等，緻密油氣已成為目前最為現實的非常規油氣資源，有望成為重要的接替資源。
[0003]緻密油氣是指夾在或緊鄰烴源巖層系的緻密儲層中、未經過大規模長距離運移而形成的油氣聚集；泥頁巖油是指賦存於富有機質、納米孔徑為主泥頁巖地層中的石油，是成熟有機質泥頁巖石油的簡稱；緻密及泥頁巖油一般無自然產能，需經過大規模壓裂技術才能形成工業產能。緻密及泥頁巖油總體上資源豐度低、儲層品質差、非均質性強。非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價是「七性」評價之一，對實現儲層品質評價和研究源儲配置關係，確定緻密及泥頁巖油「甜點」等勘探開發有重要意義。
[0004]有文獻報導非常規緻密和頁巖油氣等含油性評價方法，參見(I)任青春、文一華、鄭雷等「疊前反演的緻密砂巖儲層預測和含油氣性檢測」(吐哈油氣，2012年第I期)，(2)張晉言「頁巖油測井評價方法及其應用」(地球物理學進展，2012年第3期)，(3)李小梅「東營凹陷巖性油氣藏含油性定量評價預測」(油氣地質與採收率，2006年第3期)等。上述(I)採用地震資料保幅處理與疊前反演一體化技術，預測緻密及泥頁巖儲層含油氣性，往往是在宏觀上的含油性評價；上述(2)利用測井方法，進行頁巖油含油性評價，由於緻密儲層的儲集空間小，測井技術所能探測到的油氣信息較弱，含油性評價難度大；上述(3)採用逐步回歸、剔除變量的數學地質方法建立了巖性圈閉含油性的定量預測模型。這些方法均難以對非常規緻密及泥頁巖儲層納米級-微米級-毫米級-釐米級微觀含油性進行檢測與評價。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決非常規油氣儲層含油性評價問題，而提供一種非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法。
[0006]本發明提供的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，包含以下步驟:
[0007]I)將鑽取的巖心按非常規緻密及泥頁巖儲層取樣原則進行現場配套取樣，獲得緻密及泥頁巖儲層巖心實驗樣品；
[0008]2)將步驟I)得到的非常規緻密及泥頁巖儲層巖心實驗樣品，進行實驗分析項目配套檢測，獲得緻密及泥頁巖儲層巖心實驗分析結果；
[0009]3)將步驟2)得到的非常規緻密及泥頁巖儲層巖心實驗分析結果，按照不同巖性進行巖石熱解、螢光薄片等單項實驗評價，利用軟體繪圖，獲得緻密及泥頁巖儲層含油性單項評價圖和實驗評價結果；
[0010]4)將步驟3)得到的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性單項評價圖和實驗評價結果，進行含油性綜合評價，利用軟體繪圖，獲得緻密及泥頁巖儲層含油性綜合評價圖和實驗評價結果。
[0011]所述的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，其中:
[0012]步驟I)非常規緻密及泥頁巖巖心取樣原則為巖性變化時取一套、泥巖段連續Im至少取兩套、砂巖段0.2m至少取一套實驗樣品；每套實驗樣品包含有用於密閉取心飽和度或核磁共振、巖石熱解、螢光薄片、雷射共聚焦、掃描電鏡及能譜分析的樣品。
[0013]步驟2)實驗分析項目配套檢測包括密閉取心飽和度或核磁共振分析、巖石熱解分析、螢光薄片分析、雷射共聚焦分析、掃描電鏡及能譜分析等。
[0014]步驟3)所述的不同巖性為泥巖、含粉砂泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖等。
[0015]步驟4)緻密及泥頁巖儲層含油性實驗綜合評價是指利用步驟3)的密閉取心飽和度或核磁共振、巖石熱解等單項實驗評價結果相互驗證、互為補充。
[0016]所述的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法中，步驟3)和步驟4)繪製非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價圖採用卡奔繪圖軟體。
[0017]所述的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法中，步驟1)、2)、3)和4)非常規緻密及泥頁巖儲層是指孔隙度小於12%、地面空氣滲透率小於ImD的儲層。
[0018]本發明利用巖心實驗分析方法對非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價，解決了非常規緻密及泥頁巖儲層資源豐度低、品質差、非均質性強、發育釐米級及毫米級砂巖條帶和納米級孔隙含油性評價難的問題，能夠反映非常規緻密及泥頁巖儲層含油情況，為非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價及勘探開發提供了實驗技術支撐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1 為 Qpl 井 1982.550-1982.567m 薄片鑑定圖；
[0020]圖2 為 Qpl 井 1982.554-1982.567m 螢光薄片圖像；
[0021]圖3為Qpl井1995.85-1998.24m螢光薄片圖像；
[0022]圖4為Qpl井1989.84-1991.68m螢光薄片圖像；
[0023]圖5為Qpl井1983.59-1986.39m螢光薄片圖像；
[0024]圖6為Qpl井不同巖性螢光薄片含油性評價圖
[0025]圖7為Qpl井1987.62m泥巖有機組份雷射共聚焦三維成像；
[0026]圖8為Qpl井1996.34m泥巖有機組份雷射共聚焦三維成像；
[0027]圖9為Qpl井1989.84m粉砂巖有機組份雷射共聚焦三維成像；
[0028]圖10為Qpl井1982.554-1982.567m泥巖夾砂條圖像雷射共聚焦二維圖像；
[0029]圖11為Qpl井不同巖性巖石熱解含油性評價圖；
[0030]圖12為Qpl井含油飽和度含油性評價圖；
[0031]圖13為Qpl井1994.64m粉砂質泥巖含油性環境掃描電鏡及能譜圖；
[0032]圖14為Qpl井含油性綜合評價圖。
【具體實施方式】[0033]本發明主要提出了非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，其主要是利用非常規緻密及泥頁巖儲層巖心實驗分析方法對非常規緻密及泥頁巖巖心納米級到釐米級含油性微觀檢測，達到對非常規儲層含油性評價的目的，滿足非常規油氣勘探開發對地質實驗技術的需求。本發明針對非常規緻密及泥頁巖儲層的巖心實驗分析方法包括巖石熱解分析獲得S1、S2等指標，密閉取心飽和度與核磁共振分析獲得巖石含水及含油飽和度等指標，螢光薄片分析方法獲得油螢光圖像、含油率等指標，雷射共聚焦獲得二維圖像、三維圖像等指標，環境掃描電鏡及能譜分析獲得納米孔隙油圖像及類型，再利用這些指標對非常規緻密及泥頁巖儲層含油性進行單項及綜合評價。
[0034]以下從幾方面詳細說明本發明。
[0035]一、非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法
[0036]本實施方式非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法是按下述步驟完成的:
[0037]I)將鑽取的巖心按非常規緻密及泥頁巖儲層取樣原則進行現場配套取樣，獲得緻密及泥頁巖儲層巖心實驗樣品；
[0038]2)將步驟I)得到的非常規緻密及泥頁巖儲層巖心實驗樣品，進行實驗分析項目配套檢測，獲得緻密及泥頁巖儲層巖心實驗分析結果；
[0039]3)將步驟2)得到的非常規緻密及泥頁巖儲層巖心實驗分析結果，按照不同巖性進行巖石熱解、螢光薄片等單項實驗評價，利用軟體繪圖，獲得緻密及泥頁巖儲層含油性單項評價圖和實驗評價結果。
[0040]4)將步驟3)得到的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性單項評價圖和實驗評價結果，進行含油性綜合評價，利用軟體繪圖，獲得緻密及泥頁巖儲層含油性綜合評價圖和實驗評價結果。
[0041]這裡，所述非常規緻密及泥頁巖儲層是指孔隙度小於12%、地面空氣滲透率小於ImD的儲層。
[0042]步驟I)實驗樣品的獲得按非常規取樣方式完成。非常規緻密及泥頁巖巖心實驗樣品取樣原則為巖性變化時取一套、泥巖段連續Im至少取兩套、砂巖段0.2m至少取一套實驗樣品；每套實驗樣品包含有用於密閉取心飽和度及核磁共振、巖石熱解、螢光薄片、雷射共聚焦、掃描電鏡及能譜分析的樣品。
[0043]步驟2)的實驗分析包括巖石熱解分析獲得S1、S2等指標，密閉取心飽和度或核磁共振分析獲得巖石含水及含油飽和度等指標，螢光薄片分析方法獲得油螢光圖像、含油率等指標，雷射共聚焦獲得二維圖像、三維圖像等指標，環境掃描電鏡及能譜分析獲得納米孔隙油圖像及類型。
[0044]步驟3)所述的不同巖性為泥巖、含粉砂泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖等。單項評價基於不同的實驗分析指標分別進行。
[0045]步驟4)緻密及泥頁巖儲層含油性實驗綜合評價是指利用步驟3)的密閉取心飽和度及核磁共振、巖石熱解等單項實驗評價結果相互驗證、互為補充。
[0046]步驟3)和步驟4)繪製非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價圖採用卡奔繪圖軟體。
[0047]二、本發明方法的具體實施例[0048]以下以大慶探區非常規油氣探井Qpl井為例說明本發明方法的實施過程。
[0049]研究背景:
[0050]為了實現大慶探區非常規緻密及泥頁巖油勘探開發的突破，在松遼盆地北部部署了重點探井Qpl井，勘探目的層為高臺子油層緻密及泥頁巖油。通過鑽探及採用大規模體積壓裂，獲得日產10.2t的工業油流，實現了非常規緻密油氣的重大突破，展示了松遼盆地北部非常規緻密油氣的良好前景。按照「總結提產經驗，形成配套技術，擴大推廣應用規模；加大緻密及泥頁巖儲層『七性』評價和裂縫、應力預測，尋找更多油氣富集甜點」的要求，在Qpl井非常規緻密及泥頁巖巖心巖性精細準確描述及巖性評價基礎上，本發明完成了 「七性」評價之一的含油性實驗評價，為勘探開發研究提供了基礎。
[0051]—)實驗樣品的獲取及分析:鑽井從地下取出巖心後對巖心巖性描述，包括粉砂巖、粉砂質泥巖、含粉砂泥巖和泥巖等(保證各種巖性樣品都取到，以便按巖性分類進行含油性評價)，根據巖性描述結果和非常規緻密及泥頁巖巖心實驗樣品取樣原則採用一中步驟I)的方法取Qpl井1980-2000m實驗分析配套巖心樣品291件，以井深編號；利用一中步驟2)的方法對巖心樣品配套實驗分析，獲得緻密及泥頁巖儲層巖心(非常規樣品，指孔隙度小於12%、地面空氣滲透率小於ImD)實驗分析結果。
[0052]二)分析結果及單項評價:
[0053]1、巖石螢光薄片確定緻密及泥頁巖儲層含油性
[0054]利用螢光薄片分析方法(石油天然氣行業標準巖石螢光薄片鑑定SY/T5614-2011)獲得了 QPl井巖心樣品60件的油螢光圖像。分析結論為:
[0055]( I)泥巖-砂條-泥巖微生儲蓋組合類型即微圈閉
[0056]Qpl井1980_2000m含有泥巖-砂條-泥巖微生儲蓋組合類型即微圈閉，厚層泥巖中夾釐米級或毫米級粉砂條儲層絕大多數含油。如1981.00-1983.40m厚層泥巖層中夾
0.002m的粉砂巖條帶儲層(見圖1，1982.554-1982.556m，薄片鑑定)，螢光薄片圖像顯示其含毫米級-微米級孔隙油(見圖2，左側為螢光圖像，右側為偏光圖像)，含油率為8%。
[0057](2)泥巖、含粉砂泥巖基本不含毫米級-微米級孔隙油
[0058]Qpl井大段的泥巖螢光弱、基本不含毫米級-微米級孔隙油，含粉砂泥巖也無毫米級-微米級孔隙油，如1995.85-1998.24m (見圖3，左側為螢光圖像，右側為偏光圖像)顯示泥巖、含粉砂泥巖無毫米級-微米級孔隙油特徵。
[0059]在厚層砂巖段粉砂巖普遍含油的背景下，含粉砂泥巖基本不含毫米級-微米級孔隙油，體現巖性對含油性的控制。如1989.84-1991.68m厚層砂巖螢光薄片圖像(圖4，左側為螢光圖像，右側為偏光圖像)顯示含粉砂泥巖無毫米級-微米級孔隙油特徵，如1990.32m含粉砂泥巖螢光弱、無毫米級-微米級孔隙油或可能含納米級孔隙油，而1989.84m粉砂巖含油率53%，1991.68m粉砂巖含油率29%。
[0060](3)粉砂巖、粉砂質泥巖普遍含毫米級-微米級孔隙油
[0061]Qpl井粉砂巖、粉砂質泥巖普遍含毫米級-微米級孔隙油，如1983.59-1986.39m螢光薄片圖像(圖5，左側為螢光圖像，右側為偏光圖像)顯示粉砂巖含毫米級-微米級孔隙油，1983.59m粉砂巖含油率32%，1986.39m粉砂巖含油率31%。
[0062]緻密及泥頁巖儲層螢光薄片評價含油性見圖6。
[0063]2、巖石雷射共聚焦確定緻密及泥頁巖儲層含油性[0064]利用巖石雷射共聚焦方法(孫先達等，雷射共聚焦掃描顯微檢測技術在大慶探區儲層分析研究中的新進展，巖石學報2005年第5期)獲得了 60件巖心樣品的二維及三維成像。分析結論為:
[0065](I)泥巖含油性
[0066]Qpl井1980_2000m泥巖含油，但少量存在於毫米級-微米級孔隙中，大部分被乾酪根吸附。如Qpl井1987.62m泥巖有機組份雷射共聚焦三維成像(圖7)顯示，泥巖內以飽和烴為主的輕質組份分布較少(圖7中A幅)，以芳烴、非烴、浙青為主的重質組份分布較多(圖7中B幅)，以原油為主的組份分布較多(圖7中C幅)，以乾酪根為主的有機組份分布最多且吸附原油(圖7中D幅)，表明泥巖生成的烴類及原油較少，原油組分絕大部分被乾酪根吸附呈吸附態或納米級孔隙油，很少量存在於毫米級-微米級孔隙中；Qpl井1996.34m泥巖有機組份雷射共聚焦三維成像(見圖8)，泥巖內以飽和烴為主的組份分布較多(圖8中A幅)，以芳烴、非烴、浙青為主的重質組份分布較多(圖8中B幅)，表明泥巖生成的烴類及原油較多(圖8中C幅)，原油組分大部分被乾酪根吸附呈吸附態或納米級孔隙油，少量存在於毫米級-微米級孔隙中(圖8中D幅)。
[0067]同樣，含粉砂泥巖和粉砂質泥巖都含油，毫米級-微米級孔隙油比純泥巖的略多，大部分被乾酪根吸附。
[0068](2)砂巖含油性
[0069]Qpl井1989.84m粉砂巖有機組份雷射共聚焦三維成像(圖9)，以飽和烴為主的組份分布多(圖9中A幅)，以芳烴、非烴、浙青為主的重質組份分布多(圖9中B幅)，以原油為主的組份分布多(圖9中C幅)，砂巖中的烴類及原油大部分存在於毫米級-微米級孔隙中呈游離態、少量被乾酪根吸附呈吸附態或納米孔隙油(圖9中D幅)。
[0070](3)泥巖與砂巖含油性對比
[0071]Qpl井1982.554-1982.567m泥巖夾粉砂巖條帶雷射共聚焦二維圖像(圖10)顯示，泥巖中油被乾酪根吸附，粉砂巖條帶中油賦存於砂巖顆粒中間，主要為毫米級-微米級游離油。
[0072]綜上所述，不同巖性泥巖油的賦存狀態有差別，從泥巖、含粉砂泥巖到粉砂質泥巖孔隙中游離狀態的油呈增多趨勢，但主要被乾酪根吸附；而粉砂巖油多數呈游離狀態、少量被吸附呈吸附態。
[0073]3、巖石熱解確定緻密及泥頁巖儲層含油性
[0074]用巖石熱解分析(中華人民共和國國家標準，巖石熱解分析GB/T18602-2001)獲得各種巖性(粉砂巖、粉砂質泥巖、含粉砂泥巖和泥巖)巖心樣品的S1、S2指標。
[0075]巖石熱解分析的SI為巖石中<300°C的游離烴，相當於原油，SI值越大含油性越好；S2為巖石中300-600°C的熱裂解烴，相當於乾酪根，S1/S2反映儲層含油性特徵。Qpl井不同巖性巖石含油性熱解分析結果見表I。表I數據可以看出，粉砂巖、粉砂質泥巖、含粉砂泥巖到泥巖S2和S1+S2平均值由3.76mg/g和5.llmg/g增大到9.78mg/g和11.22mg/g，而SI則以泥巖1.44mg/g最高、粉砂巖1.36mg/g次之、含粉砂泥巖1.15mg/g最低為特徵。這是由於泥巖生烴後在其納米級孔隙網絡或微裂縫中擴散聚集，成為納米級孔隙油，部分被乾酪根吸附；從粉砂巖到泥巖孔隙直徑和吼道寬度減小，泥巖對烴類及原油運移的阻力、吸附力最大，在取心降壓、脫離地下原始環境後，烴類及原油最不易散失，而粉砂巖孔隙直徑和吼道寬度最大，對烴類及原油運移的阻力、吸附力最小、易散失；泥巖排烴後最易在粉砂巖中運移及聚集。
[0076]表1Qpl井不同巖性巖石含油性熱解分析
【權利要求】
1.一種非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，其特徵在於，包含以下步驟: 1)將鑽取的巖心按非常規緻密及泥頁巖儲層取樣原則進行現場配套取樣，獲得緻密及泥頁巖儲層巖心實驗樣品； 2)將步驟I)得到的非常規緻密及泥頁巖儲層巖心實驗樣品，進行實驗分析項目配套檢測，獲得緻密及泥頁巖儲層巖心實驗分析結果； 3)將步驟2)得到的非常規緻密及泥頁巖儲層巖心實驗分析結果，按照不同巖性進行巖石熱解、螢光薄片等單項實驗評價，利用軟體繪圖，獲得緻密及泥頁巖儲層含油性單項評價圖和實驗評價結果； 4)將步驟3)得到的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性單項評價圖和實驗評價結果，進行含油性綜合評價，利用軟體繪圖，獲得緻密及泥頁巖儲層含油性綜合評價圖和實驗評價結果O
2.根據權利要求1所述的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，其特徵在於，步驟I)非常規緻密及泥頁巖巖心取樣原則為巖性變化時取一套、泥巖段連續Im至少取兩套、砂巖段0.2m至少取一套實驗樣品；每套實驗樣品包含有用於密閉取心飽和度或核磁共振、巖石熱解、螢光薄片、雷射共聚焦、掃描電鏡及能譜分析的樣品。
3.根據權利要求1或2所述的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，其特徵在於，步驟2)實驗分析項目配套檢測包括密閉取心飽和度或核磁共振分析、巖石熱解分析、螢光薄片分析、雷射共聚焦分析、掃描電鏡及能譜分析等。
4.根據權利要求1或2或3所述的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，其特徵在於，步驟3)所述的不同巖性為泥巖、含粉砂泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖等。
5.根據權利要求1至4任一所述的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，其特徵在於，步驟4)緻密及泥頁巖儲層含油性實驗綜合評價是指利用步驟3)的密閉取心飽和度或核磁共振、巖石熱解等單項實驗評價結果相互驗證、互為補充。
6.根據權利要求1至5任一所述的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，其特徵在於，步驟3)和步驟4)繪製非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價圖採用卡奔繪圖軟體。
7.根據權利要求1至6任一所述的非常規緻密及泥頁巖儲層含油性評價實驗方法，其特徵在於，步驟1)、2)、3)和4)非常規緻密及泥頁巖儲層是指孔隙度小於12%、地面空氣滲透率小於ImD的儲層。
【文檔編號】G01N33/24GK103630669SQ201310689379
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】張居和, 馮子輝, 方偉, 霍秋立, 王淑芝, 孫先達, 張博為, 李景坤, 張學軍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責任公司