第39卷第8期· 41 ·地 质 勘 探

页岩气储层录井配套技术应用新进展

郑马嘉1,2　唐洪明1　瞿子易3　刘雪梅4　贾昭清3

肖 平5　罗 鑫6　庞江平3　王 柯3

1.西南石油大学地球科学与技术学院　2.中国石油西南油气田公司页岩气勘探开发部3.中国石油川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院　4.四川页岩气勘探开发有限责任公司5.中国石油西南油田公司开发事业部　6.四川长宁天然气开发有限责任公司

摘　要　经过10余年的探索和实践，四川盆地南部地区3 500 m以浅的页岩气资源已进入了规模开发阶段，该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气藏目的层小层明确，但如何依靠录井配套技术实现水平井批量优快钻井是当前需要研究的重点问题之一。为此，从分析该盆地五峰组—龙马溪组页岩气储层特征入手，结合100余口页岩气井的录井成果，开展页岩气储层识别、小层划分与评价方法等方面的研究，优选适用于页岩气评价的录井采集参数，形成了页岩气储层识别与评价的录井配套技术系列。研究结果表明：①利用元素录井＋自然伽马能谱录井，可有效划分页岩气目的层小层，结合随钻伽马可有效辅助地质导向，确保页岩气水平井入靶成功率及水平段井眼轨迹的适时调整；②综合利用元素录井＋自然伽马能谱录井＋核磁共振录井＋气体录井，结合页岩气储层评价标准，可实现对页岩气储层的划分和定量评价，为水平井导向提供支撑；③现场应用效果证实，所形成的录井配套技术拓展了录井技术的应用领域，能够快速识别、评价页岩气储层，有效指导了该区的钻井作业、提高了页岩气优质储层的钻遇率。关键词　页岩气　录井技术　地层划分　储集层评价　水平井地质导向　随钻解释评价　四川盆地南部地区　晚奥陶世—早志留世DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2019.08.005Recent application progress of mud-logging support technologies forshale gas reservoirs

Zheng Majia1,2, Tang Hongming1, Qu Ziyi3, Liu Xuemei4, Jia Zhaoqing3, Xiao Ping5, Luo Xin6, Pang Jiangping3 & Wang Ke3(1. School of Geosciences and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China; 2. Shale Gas Exploration Department, PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company, Chengdu, Sichuan 610051, China; 3. Geological Exploration and Development Research Institute, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 610051, China; 4. Sichuan Shale Gas Exploration and Development Co., Ltd., Neijiang, Si-chuan 641100, China; 5. Development Department, PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company, Chengdu, Sich-uan 610051, China; 6. Sichuan Changning Natural Gas Development Co., Ltd., Yibin, Sichuan 644300, China)NATUR. GAS IND. VOLUME 39, ISSUE 8, pp.41-49, 8/25/2019. (ISSN 1000-0976; In Chinese)

Abstract: After more than ten years of exploration and practices, the shale gas resources above the burial depth of 3 500 m in the south-ern Sichuan Basin has stepped into the stage of scale development. The sublayers of target layers in the shale gas reservoirs of Upper Ordovician Wufeng Formation–Lower Silurian Longmaxi Formation are defined, but how to realize batch optimal and fast drilling of horizontal well by means of mud-logging support technologies is currently one of the key issues to be investigated. To this end, the char-acteristics of shale gas reservoir of the Wufeng Formation–Longmaxi Formation in the Sichuan Basin were firstly analyzed in this paper. Then, combined with the mud-logging results of over 100 shale gas wells, a series of researches were carried out from the aspects of shale gas reservoir identification, sublayer division and evaluation method, and the mud-logging acquisition parameters suitable for shale gas evaluation were selected. In this way, the mud-logging support technologies for the identification and evaluation of shale gas reser-voirs are developed. And the following research results were obtained. First, the combination of element logging and gamma-ray energy spectrum logging can subdivide the target shale gas layers effectively, and combined with the gamma ray while drilling, it can assist the geosteering effectively, so as to ensure the targeting success ratio of shale gas horizontal wells and the timely adjustment of horizontal section trajectories. Second, the comprehensive application of element logging, gamma-ray energy spectrum logging, nuclear magnetic resonance logging and gas logging, combined with the shale gas reservoir evaluation criterion, can realize the division and quantitative evaluation of shale gas reservoirs and provide the support for the geosteering of horizontal wells. Third, the field application effect veri-fies that the mud-logging support technologies developed in this paper expand the application scope of mud logging technologies. By vir-tue of these mud-logging support technologies, shale gas reservoirs can be identified and evaluated quickly, the drilling operation in this area is under effective guidance, and the drilling rate of shale gas reservoirs is improved.Keywords: Shale Gas; Mud logging technology; Stratigraphic division; Reservoir evaluation; Geosteering of horizontal wells; Interpreta-tion and evaluation while drilling; Southern Sichuan Basin; Late Ordovician–Early Silurian

基金项目：国家自然科学基金面上项目“页岩气储层纳米尺度非均质性研究”（编号：51674211）。作者简介：郑马嘉，1988年生，工程师，博士研究生；主要从事页岩气勘探开发方面的研究工作。地址：（610051）四川省成都市建设北路一段83号。ORCID: 0000-0002-5306-6455。E-mail: majiaz_cq@petrochina.com.cn通信作者：唐洪明，1966年生，教授，博士；主要从事储层地质、油气层保护技术等方面的科研与教学工作。地址：（610500）四川省成都市新都区新都大道8号。ORCID: 0000-0003-1153-1467。

E-mail: swpithm@vip.163.com天 然 气 工 业2019年 8 月· 42 ·

0　引言

四川盆地是中国页岩气资源最丰富、开发最现

实的盆地，其下古生界发育的下寒武统筇竹寺组和上

奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组两套海相黑色页

岩均具备页岩气富集气藏的基本地质条件，具有巨

大的勘探开发潜力，是该盆地天然气大发展的最重

要领域[1]。历经10余年勘探实践，四川盆地五峰组—

龙马溪组3 500 m以浅海相页岩从最初的评层选区到

目前的规模开发，取得了重大进展：落实了持续发展

的资源基础，掌握了有效开发的技术手段，迈入了

商业化开采快速发展新阶段，已成为中国天然气开

发的重要接替领域和天然气产量跨越增长的主力[2]。

川南地区五峰组—龙马溪组页岩气水平井钻井

广泛采用PDC钻头＋螺杆、旋转导向等新技术，但

上述技术在岩性识别、储层评价、水平井地质导向

等方面也给页岩气录井技术带来了严峻的挑战[3]。页

岩气录井面临的难点主要包括：①常规录井技术在

及时卡准底部黑灰色和黑色优质页岩取心层位存在

较大难度；②如何准确辅助页岩气水平井地质导向；

③如何利用录井资料定量评价页岩气储层。针对上述

难题，在传统地质录井、综合录井的基础上，集成配

套了地球化学、元素分析、自然伽马能谱和核磁共振

等特色录井技术，较好地解决了页岩气录井工作中

的难题，并在生产实践中得到了广泛验证，效果显著，

具有广阔的推广应用前景[4-5]。

1　页岩气储层录井配套技术

为了解决钻井技术和工艺给地层对比划分、储

层识别和储层评价等方面带来的难题，满足页岩气

地质评价、工程施工和储量计算的需求，提升钻井

时效，同时提高优质页岩钻遇率，经过长宁—威远

国家级页岩气示范区100余口井实践，结合现有成

熟的录井技术，综合考虑烃源岩岩性、地球化学特征、

物性、含气性、脆性矿物含量等特征参数，科学评

价页岩气储层，提出压裂层段建议，优选出综合录

井＋特色录井相结合的录井配套技术，保证在各种

复杂条件下及时、准确地划分小层，识别页岩气储层，

有效地实现页岩气储层录井定量解释。

1.1　页岩气储层录井响应特征

1.1.1　地层与储层划分

龙马溪组自下而上分为龙一段与龙二段，龙一段

自下而上分为龙一1亚段与龙一2亚段，其中龙一1亚段自下而上又可细分为4个小层。龙二段岩性变化明显，以灰质页岩、砂质页岩或泥岩为主，底部一般为深灰色页岩或灰色页岩，为多个短期旋回的垂向叠加；龙一2亚段以黑色页岩、灰色粉砂质页岩为主，部分井见少量泥质灰岩；龙一1亚段以灰黑色页岩为主，其底部为富含笔石化石黑色页岩；龙马溪组底与五峰组地层整合接触，五峰组顶部的观音桥段岩性为泥质灰岩，下部硅质页岩[6-9]（图1）。页岩气储层发育段主要为五峰组—龙一1亚段。依据区内岩心资料，通过对岩性、电性特征及储层参数将五峰组—龙一1亚段优质页岩储层由下至上依次划分为五峰组（含观音桥段）、龙一11、龙一12、龙一13、龙一14等5个小层（图1）。

1.1.2　优质储层录井响应特征

龙一1亚段的录井特征为：岩屑颜色较深，气测值和总有机碳含量（TOC）逐渐高；在自然伽马能谱录井曲线上的特征是钾（K）和钍（Th）含量低而铀（U）含量高，具高自然伽马（GR）、高U、低K、低Th的“两高两低”特征；元素录井剖面上，富含有

机碳的页岩气储层硫元素呈现五峰组和龙一13小层两段高值，自上而下（龙一14—龙一11小层）呈现钙（Ca）含量逐渐升高、铝（Al）和铁（Fe）含量逐渐降低的趋势（图1）。1）龙一14小层。为灰质—粉砂质泥棚沉积，岩性以灰黑色粉砂质页岩、灰黑色钙质页岩为主，碳酸盐岩含量降低，黏土矿物含量较高。底部以灰黑色粉砂质钙质泥页岩与龙一13小层顶部黑色碳质页岩分界，厚度大，自然伽马为低平的箱形；Th、K含量较高；元素录井表现为高Al、高Fe、低Ca特征；TOC表现为低平箱形特征[10]。2）龙一13小层。为碳质泥棚沉积，为全区辅助标志层之一，区域对比性好、分布稳定，岩性以黑色碳质笔石页岩为主，含大量黄铁矿纹层、方解石条带，厚度较薄。与上下小层差别主要表现为：自然伽马能谱录井表现为GR高和U含量高；元素录井表现为Al、Fe、Si逐渐降低、Ca逐渐升高；TOC表现为凸状高值特征。3）龙一12小层。位于龙一11、龙一13两个标志层之间，沉积特征为相对海平面降低的碳质泥棚沉积，岩性特征与龙一11、龙一13小层区别不大，以黑色碳质页岩为主，笔石丰富，含黄铁矿及方解石结核[11]。厚度相对稳定，GR中值，U含量较高，K、Th含量较低；元素录井表现为低Al、低Fe、高Si、高Ca特征；TOC相对较高特征。