非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法
【专利摘要】本发明公开了一种非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，该方法利用密闭取心饱和度与荧光薄片技术能够有效评价粉砂质泥岩、粉砂岩的含油性，岩石热解、激光共聚焦、扫描电镜及能谱能够有效评价泥岩、粉砂岩的含油性，这些技术指标配合综合应用、相互验证、互为补充能够有效评价致密及泥页岩储层微观含油性。本发明以大庆探区非常规油气探井Qp1井为例进行了方法验证，得到了新的认识。本发明为非常规致密及泥页岩储层含油性评价等“七性”评价及非常规油气勘探开发提供了实验技术支撑。
【专利说明】非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种非常规油气储层含油性评价方法，具体涉及非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，属于非常规油气勘探开发领域。
【背景技术】
[0002]近年来，致密油气、页岩气、重油和油砂等非常规油气资源实现规模开发，推动全球石油工业进入了常规与非常规油气资源并重的新阶段，我国致密油气取得重大进展，发现了鄂尔多斯盆地苏里格致密气区、松辽盆地北部高台子和扶杨油层致密油区等，致密油气已成为目前最为现实的非常规油气资源，有望成为重要的接替资源。
[0003]致密油气是指夹在或紧邻烃源岩层系的致密储层中、未经过大规模长距离运移而形成的油气聚集；泥页岩油是指赋存于富有机质、纳米孔径为主泥页岩地层中的石油，是成熟有机质泥页岩石油的简称；致密及泥页岩油一般无自然产能，需经过大规模压裂技术才能形成工业产能。致密及泥页岩油总体上资源丰度低、储层品质差、非均质性强。非常规致密及泥页岩储层含油性评价是“七性”评价之一，对实现储层品质评价和研究源储配置关系，确定致密及泥页岩油“甜点”等勘探开发有重要意义。
[0004]有文献报道非常规致密和页岩油气等含油性评价方法，参见(I)任青春、文一华、郑雷等“叠前反演的致密砂岩储层预测和含油气性检测”(吐哈油气，2012年第I期)，(2)张晋言“页岩油测井评价方法及其应用”(地球物理学进展，2012年第3期)，(3)李小梅“东营凹陷岩性油气藏含油性定量评价预测”(油气地质与采收率，2006年第3期)等。上述(I)采用地震资料保幅处理与叠前反演一体化技术，预测致密及泥页岩储层含油气性，往往是在宏观上的含油性评价；上述(2)利用测井方法，进行页岩油含油性评价，由于致密储层的储集空间小，测井技术所能探测到的油气信息较弱，含油性评价难度大；上述(3)采用逐步回归、剔除变量的数学地质方法建立了岩性圈闭含油性的定量预测模型。这些方法均难以对非常规致密及泥页岩储层纳米级-微米级-毫米级-厘米级微观含油性进行检测与评价。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决非常规油气储层含油性评价问题，而提供一种非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法。
[0006]本发明提供的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，包含以下步骤:
[0007]I)将钻取的岩心按非常规致密及泥页岩储层取样原则进行现场配套取样，获得致密及泥页岩储层岩心实验样品；
[0008]2)将步骤I)得到的非常规致密及泥页岩储层岩心实验样品，进行实验分析项目配套检测，获得致密及泥页岩储层岩心实验分析结果；
[0009]3)将步骤2)得到的非常规致密及泥页岩储层岩心实验分析结果，按照不同岩性进行岩石热解、荧光薄片等单项实验评价，利用软件绘图，获得致密及泥页岩储层含油性单项评价图和实验评价结果；
[0010]4)将步骤3)得到的非常规致密及泥页岩储层含油性单项评价图和实验评价结果，进行含油性综合评价，利用软件绘图，获得致密及泥页岩储层含油性综合评价图和实验评价结果。
[0011]所述的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，其中:
[0012]步骤I)非常规致密及泥页岩岩心取样原则为岩性变化时取一套、泥岩段连续Im至少取两套、砂岩段0.2m至少取一套实验样品；每套实验样品包含有用于密闭取心饱和度或核磁共振、岩石热解、荧光薄片、激光共聚焦、扫描电镜及能谱分析的样品。
[0013]步骤2)实验分析项目配套检测包括密闭取心饱和度或核磁共振分析、岩石热解分析、荧光薄片分析、激光共聚焦分析、扫描电镜及能谱分析等。
[0014]步骤3)所述的不同岩性为泥岩、含粉砂泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩等。
[0015]步骤4)致密及泥页岩储层含油性实验综合评价是指利用步骤3)的密闭取心饱和度或核磁共振、岩石热解等单项实验评价结果相互验证、互为补充。
[0016]所述的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法中，步骤3)和步骤4)绘制非常规致密及泥页岩储层含油性评价图采用卡奔绘图软件。
[0017]所述的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法中，步骤1)、2)、3)和4)非常规致密及泥页岩储层是指孔隙度小于12%、地面空气渗透率小于ImD的储层。
[0018]本发明利用岩心实验分析方法对非常规致密及泥页岩储层含油性评价，解决了非常规致密及泥页岩储层资源丰度低、品质差、非均质性强、发育厘米级及毫米级砂岩条带和纳米级孔隙含油性评价难的问题，能够反映非常规致密及泥页岩储层含油情况，为非常规致密及泥页岩储层含油性评价及勘探开发提供了实验技术支撑。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1 为 Qpl 井 1982.550-1982.567m 薄片鉴定图；
[0020]图2 为 Qpl 井 1982.554-1982.567m 荧光薄片图像；
[0021]图3为Qpl井1995.85-1998.24m荧光薄片图像；
[0022]图4为Qpl井1989.84-1991.68m荧光薄片图像；
[0023]图5为Qpl井1983.59-1986.39m荧光薄片图像；
[0024]图6为Qpl井不同岩性荧光薄片含油性评价图
[0025]图7为Qpl井1987.62m泥岩有机组份激光共聚焦三维成像；
[0026]图8为Qpl井1996.34m泥岩有机组份激光共聚焦三维成像；
[0027]图9为Qpl井1989.84m粉砂岩有机组份激光共聚焦三维成像；
[0028]图10为Qpl井1982.554-1982.567m泥岩夹砂条图像激光共聚焦二维图像；
[0029]图11为Qpl井不同岩性岩石热解含油性评价图；
[0030]图12为Qpl井含油饱和度含油性评价图；
[0031]图13为Qpl井1994.64m粉砂质泥岩含油性环境扫描电镜及能谱图；
[0032]图14为Qpl井含油性综合评价图。
【具体实施方式】[0033]本发明主要提出了非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，其主要是利用非常规致密及泥页岩储层岩心实验分析方法对非常规致密及泥页岩岩心纳米级到厘米级含油性微观检测，达到对非常规储层含油性评价的目的，满足非常规油气勘探开发对地质实验技术的需求。本发明针对非常规致密及泥页岩储层的岩心实验分析方法包括岩石热解分析获得S1、S2等指标，密闭取心饱和度与核磁共振分析获得岩石含水及含油饱和度等指标，荧光薄片分析方法获得油荧光图像、含油率等指标，激光共聚焦获得二维图像、三维图像等指标，环境扫描电镜及能谱分析获得纳米孔隙油图像及类型，再利用这些指标对非常规致密及泥页岩储层含油性进行单项及综合评价。
[0034]以下从几方面详细说明本发明。
[0035]一、非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法
[0036]本实施方式非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法是按下述步骤完成的:
[0037]I)将钻取的岩心按非常规致密及泥页岩储层取样原则进行现场配套取样，获得致密及泥页岩储层岩心实验样品；
[0038]2)将步骤I)得到的非常规致密及泥页岩储层岩心实验样品，进行实验分析项目配套检测，获得致密及泥页岩储层岩心实验分析结果；
[0039]3)将步骤2)得到的非常规致密及泥页岩储层岩心实验分析结果，按照不同岩性进行岩石热解、荧光薄片等单项实验评价，利用软件绘图，获得致密及泥页岩储层含油性单项评价图和实验评价结果。
[0040]4)将步骤3)得到的非常规致密及泥页岩储层含油性单项评价图和实验评价结果，进行含油性综合评价，利用软件绘图，获得致密及泥页岩储层含油性综合评价图和实验评价结果。
[0041]这里，所述非常规致密及泥页岩储层是指孔隙度小于12%、地面空气渗透率小于ImD的储层。
[0042]步骤I)实验样品的获得按非常规取样方式完成。非常规致密及泥页岩岩心实验样品取样原则为岩性变化时取一套、泥岩段连续Im至少取两套、砂岩段0.2m至少取一套实验样品；每套实验样品包含有用于密闭取心饱和度及核磁共振、岩石热解、荧光薄片、激光共聚焦、扫描电镜及能谱分析的样品。
[0043]步骤2)的实验分析包括岩石热解分析获得S1、S2等指标，密闭取心饱和度或核磁共振分析获得岩石含水及含油饱和度等指标，荧光薄片分析方法获得油荧光图像、含油率等指标，激光共聚焦获得二维图像、三维图像等指标，环境扫描电镜及能谱分析获得纳米孔隙油图像及类型。
[0044]步骤3)所述的不同岩性为泥岩、含粉砂泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩等。单项评价基于不同的实验分析指标分别进行。
[0045]步骤4)致密及泥页岩储层含油性实验综合评价是指利用步骤3)的密闭取心饱和度及核磁共振、岩石热解等单项实验评价结果相互验证、互为补充。
[0046]步骤3)和步骤4)绘制非常规致密及泥页岩储层含油性评价图采用卡奔绘图软件。
[0047]二、本发明方法的具体实施例[0048]以下以大庆探区非常规油气探井Qpl井为例说明本发明方法的实施过程。
[0049]研究背景:
[0050]为了实现大庆探区非常规致密及泥页岩油勘探开发的突破，在松辽盆地北部部署了重点探井Qpl井，勘探目的层为高台子油层致密及泥页岩油。通过钻探及采用大规模体积压裂，获得日产10.2t的工业油流，实现了非常规致密油气的重大突破，展示了松辽盆地北部非常规致密油气的良好前景。按照“总结提产经验，形成配套技术，扩大推广应用规模；加大致密及泥页岩储层‘七性’评价和裂缝、应力预测，寻找更多油气富集甜点”的要求，在Qpl井非常规致密及泥页岩岩心岩性精细准确描述及岩性评价基础上，本发明完成了 “七性”评价之一的含油性实验评价，为勘探开发研究提供了基础。
[0051]—)实验样品的获取及分析:钻井从地下取出岩心后对岩心岩性描述，包括粉砂岩、粉砂质泥岩、含粉砂泥岩和泥岩等(保证各种岩性样品都取到，以便按岩性分类进行含油性评价)，根据岩性描述结果和非常规致密及泥页岩岩心实验样品取样原则采用一中步骤I)的方法取Qpl井1980-2000m实验分析配套岩心样品291件，以井深编号；利用一中步骤2)的方法对岩心样品配套实验分析，获得致密及泥页岩储层岩心(非常规样品，指孔隙度小于12%、地面空气渗透率小于ImD)实验分析结果。
[0052]二)分析结果及单项评价:
[0053]1、岩石荧光薄片确定致密及泥页岩储层含油性
[0054]利用荧光薄片分析方法(石油天然气行业标准岩石荧光薄片鉴定SY/T5614-2011)获得了 QPl井岩心样品60件的油荧光图像。分析结论为:
[0055]( I)泥岩-砂条-泥岩微生储盖组合类型即微圈闭
[0056]Qpl井1980_2000m含有泥岩-砂条-泥岩微生储盖组合类型即微圈闭，厚层泥岩中夹厘米级或毫米级粉砂条储层绝大多数含油。如1981.00-1983.40m厚层泥岩层中夹
0.002m的粉砂岩条带储层(见图1，1982.554-1982.556m，薄片鉴定)，荧光薄片图像显示其含毫米级-微米级孔隙油(见图2，左侧为荧光图像，右侧为偏光图像)，含油率为8%。
[0057](2)泥岩、含粉砂泥岩基本不含毫米级-微米级孔隙油
[0058]Qpl井大段的泥岩荧光弱、基本不含毫米级-微米级孔隙油，含粉砂泥岩也无毫米级-微米级孔隙油，如1995.85-1998.24m (见图3，左侧为荧光图像，右侧为偏光图像)显示泥岩、含粉砂泥岩无毫米级-微米级孔隙油特征。
[0059]在厚层砂岩段粉砂岩普遍含油的背景下，含粉砂泥岩基本不含毫米级-微米级孔隙油，体现岩性对含油性的控制。如1989.84-1991.68m厚层砂岩荧光薄片图像(图4，左侧为荧光图像，右侧为偏光图像)显示含粉砂泥岩无毫米级-微米级孔隙油特征，如1990.32m含粉砂泥岩荧光弱、无毫米级-微米级孔隙油或可能含纳米级孔隙油，而1989.84m粉砂岩含油率53%，1991.68m粉砂岩含油率29%。
[0060](3)粉砂岩、粉砂质泥岩普遍含毫米级-微米级孔隙油
[0061]Qpl井粉砂岩、粉砂质泥岩普遍含毫米级-微米级孔隙油，如1983.59-1986.39m荧光薄片图像(图5，左侧为荧光图像，右侧为偏光图像)显示粉砂岩含毫米级-微米级孔隙油，1983.59m粉砂岩含油率32%，1986.39m粉砂岩含油率31%。
[0062]致密及泥页岩储层荧光薄片评价含油性见图6。
[0063]2、岩石激光共聚焦确定致密及泥页岩储层含油性[0064]利用岩石激光共聚焦方法(孙先达等，激光共聚焦扫描显微检测技术在大庆探区储层分析研究中的新进展，岩石学报2005年第5期)获得了 60件岩心样品的二维及三维成像。分析结论为:
[0065](I)泥岩含油性
[0066]Qpl井1980_2000m泥岩含油，但少量存在于毫米级-微米级孔隙中，大部分被干酪根吸附。如Qpl井1987.62m泥岩有机组份激光共聚焦三维成像(图7)显示，泥岩内以饱和烃为主的轻质组份分布较少(图7中A幅)，以芳烃、非烃、浙青为主的重质组份分布较多(图7中B幅)，以原油为主的组份分布较多(图7中C幅)，以干酪根为主的有机组份分布最多且吸附原油(图7中D幅)，表明泥岩生成的烃类及原油较少，原油组分绝大部分被干酪根吸附呈吸附态或纳米级孔隙油，很少量存在于毫米级-微米级孔隙中；Qpl井1996.34m泥岩有机组份激光共聚焦三维成像(见图8)，泥岩内以饱和烃为主的组份分布较多(图8中A幅)，以芳烃、非烃、浙青为主的重质组份分布较多(图8中B幅)，表明泥岩生成的烃类及原油较多(图8中C幅)，原油组分大部分被干酪根吸附呈吸附态或纳米级孔隙油，少量存在于毫米级-微米级孔隙中(图8中D幅)。
[0067]同样，含粉砂泥岩和粉砂质泥岩都含油，毫米级-微米级孔隙油比纯泥岩的略多，大部分被干酪根吸附。
[0068](2)砂岩含油性
[0069]Qpl井1989.84m粉砂岩有机组份激光共聚焦三维成像(图9)，以饱和烃为主的组份分布多(图9中A幅)，以芳烃、非烃、浙青为主的重质组份分布多(图9中B幅)，以原油为主的组份分布多(图9中C幅)，砂岩中的烃类及原油大部分存在于毫米级-微米级孔隙中呈游离态、少量被干酪根吸附呈吸附态或纳米孔隙油(图9中D幅)。
[0070](3)泥岩与砂岩含油性对比
[0071]Qpl井1982.554-1982.567m泥岩夹粉砂岩条带激光共聚焦二维图像(图10)显示，泥岩中油被干酪根吸附，粉砂岩条带中油赋存于砂岩颗粒中间，主要为毫米级-微米级游离油。
[0072]综上所述，不同岩性泥岩油的赋存状态有差别，从泥岩、含粉砂泥岩到粉砂质泥岩孔隙中游离状态的油呈增多趋势，但主要被干酪根吸附；而粉砂岩油多数呈游离状态、少量被吸附呈吸附态。
[0073]3、岩石热解确定致密及泥页岩储层含油性
[0074]用岩石热解分析(中华人民共和国国家标准，岩石热解分析GB/T18602-2001)获得各种岩性(粉砂岩、粉砂质泥岩、含粉砂泥岩和泥岩)岩心样品的S1、S2指标。
[0075]岩石热解分析的SI为岩石中<300°C的游离烃，相当于原油，SI值越大含油性越好；S2为岩石中300-600°C的热裂解烃，相当于干酪根，S1/S2反映储层含油性特征。Qpl井不同岩性岩石含油性热解分析结果见表I。表I数据可以看出，粉砂岩、粉砂质泥岩、含粉砂泥岩到泥岩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则以泥岩1.44mg/g最高、粉砂岩1.36mg/g次之、含粉砂泥岩1.15mg/g最低为特征。这是由于泥岩生烃后在其纳米级孔隙网络或微裂缝中扩散聚集，成为纳米级孔隙油，部分被干酪根吸附；从粉砂岩到泥岩孔隙直径和吼道宽度减小，泥岩对烃类及原油运移的阻力、吸附力最大，在取心降压、脱离地下原始环境后，烃类及原油最不易散失，而粉砂岩孔隙直径和吼道宽度最大，对烃类及原油运移的阻力、吸附力最小、易散失；泥岩排烃后最易在粉砂岩中运移及聚集。
[0076]表1Qpl井不同岩性岩石含油性热解分析
【权利要求】
1.一种非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，其特征在于，包含以下步骤: 1)将钻取的岩心按非常规致密及泥页岩储层取样原则进行现场配套取样，获得致密及泥页岩储层岩心实验样品； 2)将步骤I)得到的非常规致密及泥页岩储层岩心实验样品，进行实验分析项目配套检测，获得致密及泥页岩储层岩心实验分析结果； 3)将步骤2)得到的非常规致密及泥页岩储层岩心实验分析结果，按照不同岩性进行岩石热解、荧光薄片等单项实验评价，利用软件绘图，获得致密及泥页岩储层含油性单项评价图和实验评价结果； 4)将步骤3)得到的非常规致密及泥页岩储层含油性单项评价图和实验评价结果，进行含油性综合评价，利用软件绘图，获得致密及泥页岩储层含油性综合评价图和实验评价结果O
2.根据权利要求1所述的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，其特征在于，步骤I)非常规致密及泥页岩岩心取样原则为岩性变化时取一套、泥岩段连续Im至少取两套、砂岩段0.2m至少取一套实验样品；每套实验样品包含有用于密闭取心饱和度或核磁共振、岩石热解、荧光薄片、激光共聚焦、扫描电镜及能谱分析的样品。
3.根据权利要求1或2所述的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，其特征在于，步骤2)实验分析项目配套检测包括密闭取心饱和度或核磁共振分析、岩石热解分析、荧光薄片分析、激光共聚焦分析、扫描电镜及能谱分析等。
4.根据权利要求1或2或3所述的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，其特征在于，步骤3)所述的不同岩性为泥岩、含粉砂泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩等。
5.根据权利要求1至4任一所述的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，其特征在于，步骤4)致密及泥页岩储层含油性实验综合评价是指利用步骤3)的密闭取心饱和度或核磁共振、岩石热解等单项实验评价结果相互验证、互为补充。
6.根据权利要求1至5任一所述的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，其特征在于，步骤3)和步骤4)绘制非常规致密及泥页岩储层含油性评价图采用卡奔绘图软件。
7.根据权利要求1至6任一所述的非常规致密及泥页岩储层含油性评价实验方法，其特征在于，步骤1)、2)、3)和4)非常规致密及泥页岩储层是指孔隙度小于12%、地面空气渗透率小于ImD的储层。
【文档编号】G01N33/24GK103630669SQ201310689379
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】张居和, 冯子辉, 方伟, 霍秋立, 王淑芝, 孙先达, 张博为, 李景坤, 张学军 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 大庆油田有限责任公司