1、大 庆 石 油 地 质 与 开 发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 4 月 第 42 卷 第 2 期Apr.，2023Vol.42 No.2DOI：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202204047合 川-潼 南 地 区 茅 一 段 泥 灰 岩 储 集 空 间测 井 定 量 评 价 方 法李 宏 斌1 金 雪 英2 夏 文 豪2 王 雪 萍2 俞 萱2（1.中 国 石 油 大 庆 油 田 有 限 责 任 公 司 开 发 事 业 部，黑 龙 江 大 庆 163453；2.中 国 石 油 大 庆 油
2、田 有 限 责 任 公 司 勘 探 开 发 研 究 院，黑 龙 江 大 庆 163712）摘 要：合 川-潼 南 地 区 茅 一 段 泥 灰 岩 储 层 纳 米 孔 缝 发 育，储 集 空 间 类 型 复 杂，传 统 基 于 岩 心 实 验 评 价 孔 隙 构 成 的 方 法 耗 时、覆 盖 率 低 且 成 本 高。为 了 准 确、连 续 地 评 价 该 类 储 层 的 储 集 空 间 构 成，以 岩 心 实 验 结 果 为 基 础，将 储 层 中 的 储 集 空 间 进 行分 类，通 过 研 究 不 同 类 型 孔 隙 在 元 素、核 磁 等 特 殊 测 井 中 响 应 特 征，构 建 储
3、层 岩 石 物 理 模 型，建 立 了 有 机 质 孔、黏 土 矿 物孔 等 不 同 类 型 的 纳 米 级 孔 隙 测 井 定 量 评 价 方 法，并 对 各 类 储 集 空 间 的 贡 献 及 有 效 性 进 行 分 析。结 果 表 明：茅 一 段 泥 灰 岩 储集 空 间 分 为 有 机 质 孔、脆 性 矿 物 孔、黏 土 矿 物 孔 和 裂 缝 4 种 类 型；茅 一 段 泥 灰 岩 以 脆 性 矿 物 孔 和 黏 土 矿 物 孔 为 主，其 中 黏土 矿 物 孔 对 有 效 孔 隙 度 几 乎 无 贡 献；有 机 质 孔 与 总 有 机 碳 含 量 具 有 相 关 性，对 总 孔 隙
4、 度 有 一 定 贡 献；裂 缝 对 总 孔 隙 度 贡 献小，但 对 渗 透 率 贡 献 较 大。研 究 成 果 对 同 类 泥 灰 岩 储 层 资 源 潜 力 评 价 具 有 指 导 意 义。关 键 词：合 川-潼 南 地 区；茅 一 段；泥 灰 岩；储 集 空 间；定 量 评 价；有 机 质 孔；特 殊 测 井中 图 分 类 号：TE122.2+4；P631 文 献 标 识 码：A 文 章 编 号：1000-3754（2023）02-0123-10Quantitative logging evaluation method for accumulation space of marlst
5、one reservoir in Member Mao1 in HechuanTongnan areaLI Hongbin1，JIN Xueying2，XIA Wenhao2，WANG Xueping2，YU Xuan2（1.Development Department of PetroChina Daqing Oilfield Co Ltd，Daqing 163453，China；2.Exploration and Development Research Institute of PetroChina Daqing Oilfield Co Ltd，Daqing 163712，China）A
6、bstract：The marlstone reservoir of Member Mao-1 in Hechuan-Tongnan area develops nano-scale pores and fractures，with complex accumulation space types.Conventional method based on core experiments is time-consuming，low in coverage and high in cost.In order to accurately and continuously evaluate accu
7、mulation space composition，based on core experimental data，accumulation spaces are divided into 4 types.By studying response characteristics of different types of pores in special logging such as ECS and NMR and building reservoir petrophysical model，quantitative logging evaluation method is establi
8、shed for different types of nano-pores such as organic matter-hosted pores，clay mineral pores，etc.，and contribution and effectiveness of various pores are analyzed.The results show 4 types of accumulation space in Member Mao-1 marlstone reservoir including organic matter-hosted pores，brittle mineral
9、 pores，clay mineral pores and fractures.The pores in Member Mao-1 are mainly brittle mineral pores and 收 稿 日 期：2022-04-18 改 回 日 期：2022-09-20基 金 项 目：中 国 石 油 天 然 气 股 份 有 限 公 司 重 大 科 技 专 项“深 层 油 气 储 集 层 形 成 机 理 与 分 布 规 律”（2018A-0103）。第 一 作 者：李 宏 斌，男，1974 年 生，高 级 工 程 师，从 事 油 气 田 开 发 及 测 井 评 价 研 究。E-mail
10、：通 信 作 者：金 雪 英，女，1986 年 生，工 程 师，从 事 复 杂 岩 性 测 井 评 价 研 究。E-mail：2023 年 大 庆 石 油 地 质 与 开 发clay mineral pores，of which clay mineral pores generally do not contribute to effective porosity.Organic matter-hosted pores are related to TOC and have a certain contribution to total porosity.Fractures have less
11、 contribution to total porosity，but more contribution to permeability.The research has guidance significance for resources potential evaluation of similar marlstone reservoirs.Key words：Hechuan-Tongnan area；Member Mao-1；marlstone；accumulation space；quantitative evaluation；organic matter-hosted pore；
12、special logging0 引 言近 几 年 四 川 盆 地 多 口 井 陆 续 在 二 叠 系 茅 口 组 一段（茅 一 段）泥 灰 岩 储 层 获 得 了 工 业 性 突 破，揭 示了 其 巨 大 的 资 源 潜 力 和 较 好 的 勘 探 前 景。已 有 学者 16 在 成 因 机 制、生 烃 潜 力 及 储 层 特 征 等 方 面 研究 取 得 了 一 定 进 展，认 为 该 类 泥 灰 岩 储 层 具 有 含 有机 质、矿 物 成 分 复 杂、纳 米 级 孔 缝 发 育、非 均 质 性强、瘤 状 构 造 广 泛 发 育 等 特 点，属 于 非 常 规 油 气 储层。孔 隙 类
13、型 的 确 定 及 组 分 定 量 分 析 作 为 非 常 规 储层 评 价 的 重 要 内 容 7，对 孔 隙 结 构 及 后 续 的 储 层 导电 机 理 研 究、含 气 量 的 计 算 均 有 重 要 意 义。目 前，储 层 储 集 空 间 类 型 确 定 及 组 分 定 量 分 析主 要 基 于 岩 心 铸 体 薄 片、高 精 度 扫 描 电 镜 资 料 等，结 合 大 量 实 验 数 据，开 展 统 计 分 析 813，但 该 方 法耗 时、成 本 高，且 不 能 进 行 连 续 评 价。测 井 资 料 具有 易 获 取、覆 盖 率 高 等 特 点，可 以 定 量 评 价 储 层 孔
14、隙 度，有 少 量 文 献 1417 对 须 家 河 组 致 密 气、芦 草沟 组 致 密 油 及 龙 马 溪 组 页 岩 气 等 储 层 开 展 过 相 应 研究，但 这 些 方 法 有 很 强 的 区 域 性，尤 其 是 有 机 质 孔隙 的 定 量 评 价 是 通 过 大 量 岩 心 资 料 统 计 获 得，并 未涉 及 利 用 测 井 资 料 定 量 计 算。因 此 借 用 以 往 这 些 方法 评 价 茅 一 段 泥 灰 岩 微-纳 米 级 储 集 空 间 类 型 具 有一 定 局 限 性。本 文 利 用 岩 心 实 验 结 果，对 茅 一 段 泥 灰 岩 储 集空 间 的 构 成
15、进 行 分 析 和 分 类，同 时 充 分 发 挥 元 素、核 磁 等 特 殊 测 井 的 优 势 1821，搞 清 了 不 同 储 集 空 间类 型 的 测 井 响 应 机 理，建 立 了 茅 一 段 泥 灰 岩 储 层 有机 质 孔 隙、黏 土 矿 物 孔 隙、脆 性 矿 物 孔 隙 和 裂 缝 的测 井 定 量 评 价 方 法，为 后 续 的 储 层 精 细 评 价 奠 定 了基 础。1 区 域 地 质 概 况合 川-潼 南 地 区 位 于 川 中 古 隆 起 东 部 的 川 中 平缓 构 造 带，受 前 二 叠 纪 构 造 古 地 理 影 响，整 个 中-上 扬 子 地 区 茅 口 组
16、 为 一 由 西 向 东 的 单 斜 构 造 缓坡（图 1）。受 东 吴 构 造 运 动 影 响，茅 口 组 顶 部 的 茅 四 段 遭受 剥 蚀，因 此 研 究 区 缺 失 茅 四 段，茅 口 组 自 下 而 上分 为 茅 一 段、茅 二 段 和 茅 三 段，茅 一 段 底 部 与 下 伏栖 霞 组 呈 整 合 接 触。其 中 茅 三 段 及 茅 二 段 岩 性 以 灰褐 色 泥-微 晶 灰 岩、云 质 灰 岩 为 主，偶 见 硅 质 岩。茅 一 段 沉 积 时 期 继 承 了 栖 霞 期 海 侵 原 貌，海 平面 继 续 升 高，茅 一 段 长 期 处 于 能 量 较 低 的 深 水 缺
17、氧环 境 下 缓 坡 沉 积 期，形 成 了 一 套 厚 度 分 布 相 对 稳定、含 有 机 质 的 致 密 碳 酸 盐 岩。地 质 录 井、钻 井 取心 及 测 井 资 料 显 示 合 川-潼 南 地 区 茅 一 段 发 育 稳定，厚 度 为 60 85 m，储 层 厚 度 由 北 向 南 逐 渐 增厚，主 要 岩 性 为 泥 质 灰 岩、瘤 状 灰 岩、含 泥 灰 岩、灰 岩 等，w（TOC）主 要 为 0.3%3.3%，平 均 为0.75%；孔 隙 度 主 要 为 0.2%10.7%，平 均 为2.6%，储 层 发 育 在 低 电 阻 率、中-高 自 然 伽 马 泥 灰岩 中（图 2）
18、。图1研究区构造位置Fig.1 Structural location of studied area 124第 42 卷 第 2 期 李 宏 斌 等：合 川-潼 南 地 区 茅 一 段 泥 灰 岩 储 集 空 间 测 井 定 量 评 价 方 法2 储 集 空 间2.1 特 征岩 心 观 察、薄 片 分 析、高 压 压 汞、氩 离 子 抛 光扫 描 电 镜、能 谱 分 析 等 资 料 表 明，合 川-潼 南 地 区茅 一 段 泥 灰 岩 储 集 空 间 类 型 有 溶 蚀 孔、晶 间 晶 内溶 孔、有 机 质 孔、粒 缘 缝、黏 土 矿 物 层 间 孔 缝 及 溶蚀 裂 缝 等，以 纳 米 级
19、 孔 缝 为 主，小 于 100 nm 的 孔隙 十 分 发 育，孔 径 主 要 为 2 50 n，大 孔 和 微 裂缝 次 之。茅 一 段 泥 灰 岩 储 层 扫 描 电 镜 测 试 结 果（图 3）显 示，黏 土 矿 物 晶 间 孔 缝 主 要 为 发 育 在 片 状 伊 蒙 混层 内 孔 缝 及 滑 石 集 合 体 内 部 散 乱 分 布 的 成 岩 收 缩 孔缝（图 3（a），孔 隙 以 纳 米 级 为 主，孔 径 普 遍 小于 100 nm；有 机 质 孔 主 要 呈 圆 状、椭 圆 状、不 规则 状，以 独 立 有 机 质 孔、包 裹 黏 土 矿 物 的 有 机 质 孔和 黄 铁
20、矿 晶 间 有 机 质 孔 隙 及 有 机 质 边 缘 收 缩 孔 缝 的形 式 存 在，孔 径 集 中 分 布 在 2 35 nm（图 3（b）；溶 蚀 孔 大 多 发 育 于 方 解 石 和 白 云 石 颗 粒内，数 量 多，孔 径 大，孔 径 为 100 1 300 nm（图3（c）；晶 间 孔 主 要 分 布 于 方 解 石、白 云 石、石英 等 脆 性 矿 物 颗 粒 之 间，孔 径 小 于 800 nm（图 3（d）；同 时 在 脆 性 矿 物 颗 粒 边 缘，还 发 育 粒 缘缝，裂 缝 宽 度 基 本 小 于 600 nm（图 3（e）；裂 缝主 要 有 构 造 缝、压 溶 缝
21、 等 微 裂 缝（图 3（f），构造 缝 周 围 串 珠 状 溶 蚀 孔 隙 为 微 米 级，裂 缝 宽 度 一 般为 2 100 m，主 体 分 布 在 5 35 m。2.2 类 型岩 心 全 岩 分 析 结 果 显 示，茅 一 段 矿 物 成 分 复杂，主 要 有 方 解 石、白 云 石、石 英、黏 土，个 别 样品 含 少 量 黄 铁 矿、菱 铁 矿 及 萤 石。利 用 其 矿 物 组 成结 合 储 集 空 间 特 征 建 立 该 类 地 层 岩 石 物 理 模 型（图4），根 据 茅 一 段 泥 灰 岩 储 层 微 观 孔 隙 与 各 类 矿 物 的关 系，将 储 集 空 间 进 一
22、步 划 分 为 有 机 质 孔、脆 性 矿物 孔、黏 土 矿 物 孔 和 裂 缝 4 种 类 型，这 4 种 孔 隙 构图2Y 井茅一段地层柱状图Fig.2 Stratigraphic column of Member Mao-1 in Well Y图3茅一段泥灰岩储集空间特征照片Fig.3 SEM images of accumulation space characteristics of marlstone in Member Mao-1 1252023 年 大 庆 石 油 地 质 与 开 发成 了 储 层 的 总 孔 隙。（1）有 机 质 孔：与 有 机 质 相 关 的 微 孔 隙，主
23、 要包 括 有 机 质 内 部 孔 隙 及 有 机 质 边 缘 收 缩 缝。（2）脆 性 矿 物 孔：与 脆 性 矿 物 相 关 的 微 孔 隙，主 要 包 括 脆 性 矿 物 晶 间 孔、晶 内 溶 孔 及 脆 性 矿 物 粒缘 缝。（3）黏 土 矿 物 孔：与 黏 土 矿 物 相 关 的 微 孔 隙，主 要 包 括 黏 土 矿 物 晶 间 孔 缝 及 黏 土 矿 物 收 缩 孔 缝。（4）裂 缝：由 构 造 和 成 岩 作 用 形 成 的 微 裂 隙，主 要 包 括 构 造 微 裂 缝、压 溶 缝 及 构 造 缝 周 围 串 珠 状溶 蚀 孔 隙，一 般 尺 度 较 大，为 微 米 级 别
24、。3 储 集 空 间 定 量 计 算根 据 上 述 泥 灰 岩 岩 石 物 理 模 型，通 过 岩 心 刻 度测 井，分 析 不 同 孔 隙 类 型 的 测 井 响 应 特 征，建 立 总孔 隙 度 及 有 机 质 孔、黏 土 矿 物 孔、裂 缝、脆 性 矿 物孔 4 类 孔 隙 测 井 定 量 计 算 方 法。3.1 矿 物 体 积 分 数 及 w(TOC)计 算茅 一 段 泥 灰 岩 矿 物 成 分 复 杂，应 用 常 规 测 井 方法 对 矿 物 含 量 准 确 计 算 非 常 困 难，元 素 测 井 是 准 确计 算 矿 物 含 量 最 有 效 的 手 段。斯 伦 贝 谢 公 司 的
25、岩 性 扫 描 测 井 是 一 种 新 的 地 球化 学 能 谱 测 井，能 够 测 量 地 层 中 常 见 元 素 的 相 对 产额，包 括 以 往 难 测 的 Mg、Al、K、Na 和 C 元 素，通 过 解 谱 和 氧 化 物 闭 合 算 法 可 得 到 元 素 干 质 量 分 数及 w（TOC），进 而 计 算 地 层 矿 物 含 量 及 干 酪 根 含量，已 广 泛 应 用 于 复 杂 岩 性 的 测 井 评 价 中 19。首 先 通 过 茅 一 段 取 心 井 标 定，再 通 过 解 谱 和 氧化 物 闭 合 算 法 得 到 各 元 素 干 质 量 分 数 曲 线 及w（TOC）曲
26、 线；然 后 选 取 主 要 矿 物 方 解 石、白 云石、石 英、滑 石、伊 利 石、蒙 脱 石 及 干 酪 根，建 立泥 灰 岩 矿 物 计 算 模 型，将 地 层 所 有 矿 物 的 体 积 分 数之 和 设 为 1，每 种 矿 物 含 量 非 负 值 作 为 约 束 条 件，地 层 各 矿 物 的 元 素 骨 架 参 数 及 各 元 素 干 质 量 曲 线 作为 已 知 条 件，建 立 多 矿 物 模 型 响 应 方 程；最 后 应 用基 于 最 小 二 乘 法 原 理 的 最 优 化 算 法 求 解 方 程 组，使理 论 测 井 值 与 实 际 元 素 干 质 量 曲 线 值 之 间
27、 误 差 最小，最 终 反 演 得 到 滑 石、石 英、白 云 石、方 解 石、干 酪 根 等 矿 物 含 量，具 体 计 算 公 式 为|min f(x),f(x)=i=1m(j=1nAijxj-Bi)2(i=1,2,m)约 束 R:j=1nxj=10 xj 1(j=1,2,n)（1）式 中：m 地 层 元 素 个 数；n 组 成 地 层 的 矿 物 个 数；Aij 第 i 种 元 素 在 第 j 种 矿 物 中 的 转 换系 数；xj 第 j 种 矿 物 的 体 积 分 数；Bi 第 i 种 元 素 的 干 质 量 分 数 测 井 响 应 值。3.2 各 类 孔 隙 度 计 算3.2.1
28、总 孔 隙 度应 用 岩 性 扫 描 测 井 得 到 的 地 层 各 矿 物 及 干 酪 根体 积 分 数，依 据 体 积 模 型，可 以 得 到 岩 石 在 干 黏 土状 态 下 密 度、中 子 孔 隙 度 及 声 波 时 差 的 骨 架 参 数，地 层 骨 架 三 孔 隙 度 值 为 各 种 矿 物 体 积 分 数 与 之 对 应矿 物 骨 架 密 度 的 乘 积 之 和，其 中 地 层 密 度 和 骨 架 中子 孔 隙 度 的 计 算 公 式 为：ma=i=1niMi（2）Nma=i=1nNiMi（3）式 中：ma 地 层 的 骨 架 密 度，g/cm3；Nma 地 层 的 骨 架 中
29、子 孔 隙 度，%；i 第 i 种 矿 物 对 应 的 骨 架 密 度，g/cm3；Ni 第 i 种 矿 物 对 应 的 骨 架 中 子 孔 隙度，%；Mi 第 i 种 矿 物 对 应 的 体 积 分 数。应 用 计 算 得 到 的 地 层 骨 架 密 度、骨 架 中 子 孔 隙度，进 一 步 计 算 地 层 的 密 度 孔 隙 度 和 中 子 孔 隙 度，具 体 计 算 公 式 为：D=(ma-b)/(ma-f)（4）N=(Nma-n)/(Nma-Nf)（5）式 中：D 密 度 孔 隙 度，%；N 中 子 孔 隙 度，%；测 井 密 度，g/cm3；图4茅一段岩石物理模型Fig.4 Petr
30、ophysical model of Member Mao-1 126第 42 卷 第 2 期 李 宏 斌 等：合 川-潼 南 地 区 茅 一 段 泥 灰 岩 储 集 空 间 测 井 定 量 评 价 方 法 钻 井 液 密 度，g/cm3；测 井 中 子 孔 隙 度，%；钻 井 液 中 子 孔 隙 度，%取 泥 灰 岩 的 总 孔 隙 度 为 二 者 均 方 根，计 算 公式 为t=(D2+N2)/2（6）式 中 t 总 孔 隙 度，%。3.2.2 黏 土 矿 物 孔 隙 度通 过 核 磁 共 振 实 验 测 定 孔 隙 中 氢 核 横 向 弛 豫 时间 来 确 定 岩 石 孔 隙 度 和 孔
31、 隙 结 构，由 于 有 机 质 孔 具有 亲 油 特 征，其 含 氢 指 数 小 于 亲 水 性 孔 隙，导 致 其测 量 结 果 更 接 近 或 略 小 于 岩 石 总 孔 隙 度；而 氦 气 法实 验 测 量 的 是 岩 石 中 连 通 孔 隙 的 大 小，为 有 效 孔 隙度，因 此 氦 气 孔 隙 度 小 于 核 磁 孔 隙 度，二 者 的 差 值代 表 岩 石 孔 隙 中 除 自 由 流 体 及 毛 管 水 以 外 的 孔 隙，近 似 为 核 磁 可 探 测 到 的 有 机 质 孔 及 黏 土 束 缚 水，为束 缚 孔 隙 度。应 用 研 究 区 并 测 核 磁 法、氦 气 法 2
32、 种实 验 的 岩 心 孔 隙 度 的 差 值 得 到 的 束 缚 孔 隙 度 与（黏 土 矿 物）、w（TOC）分 别 建 立 关 系，从 图 5可 知，随 着 黏 土 含 量 增 加，二 者 孔 隙 度 差 变 大，两者 呈 现 很 强 的 正 相 关；从 图 6 可 知，w（TOC）与二 者 孔 隙 度 差 基 本 无 相 关 性。这 说 明 核 磁 法、氦 气法 孔 隙 度 差 主 要 反 映 黏 土 束 缚 水 含 量，黏 土 矿 物 孔是 黏 土 束 缚 水 的 主 要 赋 存 空 间，有 机 质 孔 对 其 有 一定 贡 献，但 关 系 不 明 显。此 外，测 井 评 价 中，还
33、 常 采 用 干 黏 土、湿 黏 土的 骨 架 参 数 确 定 总 孔 隙 度 和 有 效 孔 隙 度。其 中 干 黏土 包 括 黏 土 矿 物 及 晶 间 水，由 于 黏 土 矿 物 具 有 吸 附表 面 结 合 水 的 能 力 形 成 黏 土 束 缚 水，湿 黏 土 则 包 含干 黏 土 和 黏 土 束 缚 水，黏 土 矿 物 孔 隙 中 主 要 为 黏 土束 缚 水。综 合 考 虑 影 响 黏 土 矿 物 吸 水 性 因 素（压力、黏 土 矿 物 分 布 形 式、温 度 等），利 用 岩 心 岩 屑、电 镜、X 射 线 衍 射 及 地 层 测 试 资 料 确 定 黏 土 矿 物 分布 形
34、 式、地 层 温 度 及 压 力，参 考 斯 伦 贝 谢 矿 物 手 册中 湿 黏 土 矿 物 中 黏 土 束 缚 水 体 积 占 比 以 及 国 内 外 学者 的 相 关 研 究 成 果 2223，确 定 黏 土 矿 物 的 束 缚 水 体积 占 比，得 到 地 层 条 件 下 茅 一 段 湿 黏 土 矿 物 中 束 缚水 体 积 占 比 为 8.3%。因 此，只 需 要 利 用 元 素 测 井计 算 得 到 准 确 的 黏 土 矿 物 体 积 分 数 就 可 确 定 黏 土 矿物 孔 隙 度，计 算 公 式 为clay=0.083clay（7）式 中：clay 黏 土 矿 物 孔 隙 度，
35、%；clay 黏 土 矿 物 体 积 分 数，%。研 究 区 Y 井 为 采 集 岩 性 扫 描 测 井 资 料，同 时在 取 心 段 并 测 了 核 磁 法、氦 气 法 2 种 孔 隙 度 的 重 点井，图 7 为 该 井 岩 性 扫 描 测 井 计 算 得 到 的 矿 物 组分、总 孔 隙 度 及 黏 土 矿 物 孔 隙 度 与 岩 心 分 析 结 果 对比，可 见 岩 性 扫 描 测 井 得 到 的 黏 土 矿 物 孔 隙 度、总孔 隙 度 与 岩 心 分 析 结 果 一 致 性 较 好。3.2.3 有 机 质 孔 隙 度有 机 质 孔 为 有 机 质 成 熟、演 化 和 脱 水 作 用
36、 而 产生 的 孔 隙，其 表 面 吸 附 烃 类，润 湿 性 为 亲 油 性 特征。通 过 对 比 分 析 各 类 孔 隙 润 湿 性、孔 径 分 布，以及 其 在 核 磁 及 元 素 测 井 响 应 特 征 上 的 差 异，探 索 有机 孔 的 定 量 评 价 方 法。研 究 区 岩 心 扫 描 电 镜（SEM）和 岩 心 核 磁 实 验结 果 表 明 有 机 质 孔 直 径 分 布 以 纳 米 级 为 主，有 机 质孔 直 径 集 中 分 布 在 2 35 nm，而 黏 土 矿 物 孔 的 直径 分 布 范 围 较 大，一 般 为 2.5 100 nm，峰 值 为30 nm。图 8 为
37、干 燥 岩 心 样 品 的 核 磁 共 振 T2谱，由图5泥灰岩储层束缚孔隙度与黏土矿物体积分数关系Fig.5 Relationship between irreducible water porosity and clay mineral volume fraction in marlstone reservoir图6泥灰岩储层束缚孔隙度与w（TOC）关系Fig.6 Relationship between irreducible water porosity and w（TOC）in marlstone reservoir 1272023 年 大 庆 石 油 地 质 与 开 发于 毛 管
38、水、可 动 部 分 已 被 去 除，岩 石 孔 隙 中 剩 余 部分 为 黏 土 矿 物 孔 和 有 机 质 孔，但 二 者 难 以 区 分，此时 核 磁 T2分 布 图 上，由 于 氢 核 含 量 减 少，核 磁 共振 信 号 强 度 低，信 号 分 布 范 围 为 0.03 1 ms，并 在 0.2 ms 处 存 在 一 尖 峰，在 1.0 ms 以 后 基 本 没 有 信号，因 此，采 用 1.0 ms 作 为 核 磁 有 效 孔 隙 度 截 止值，计 算 核 磁 有 效 孔 隙 度，此 时 核 磁 有 效 孔 隙 度 是去 除 黏 土 矿 物 孔 及 有 机 质 孔 后 脆 性 矿 物
39、 孔 和 裂 缝 的总 和。应 用 岩 性 扫 描 测 井 计 算 孔 隙 度 时，与 矿 物 类型 及 其 骨 架 参 数 有 关，与 岩 石 孔 径 及 润 湿 性 关 系 不大，在 准 确 计 算 矿 物 含 量 的 情 况 下，总 孔 隙 度 与 黏土 矿 物 孔 隙 度 的 差 为 岩 性 扫 描 测 井 计 算 的 有 效 孔 隙度，该 有 效 孔 隙 度 是 去 除 黏 土 矿 物 孔 后 有 机 质 孔、脆 性 矿 物 孔 及 裂 缝 的 综 合 反 映。因 此，根 据 岩 性 扫 描 测 井 与 核 磁 测 井 计 算 的 有效 孔 隙 度 差 值 可 定 量 计 算 有 机
40、 质 孔 隙 度，具 体 的 计算 公 式 为org=lith-nmr（8）式 中：org 有 机 质 孔 隙 度，%；lith 岩 性 扫 描 有 效 孔 隙 度，%；nmr 核 磁 有 效 孔 隙 度，%。图 9 是 研 究 区 X 井 利 用 该 方 法 计 算 的 岩 心 有 机质 孔 隙 度 与 w（TOC）的 关 系，可 以 看 出 计 算 的 岩心 有 机 质 孔 隙 度 基 本 小 于 0.8%，且 有 机 质 孔 隙 度的 计 算 结 果 与 w（TOC）有 较 好 的 正 相 关，说 明 该方 法 是 可 行 的。3.2.4 裂 缝 孔 隙 度在 测 井 评 价 中，一 般
41、 依 据 双 侧 向 幅 度 差、电 成像 测 井 及 核 磁 共 振 等 定 量 评 价 裂 缝 2425。但 泥 灰 岩储 集 空 间 以 纳 米-微 米 级，宏 观 裂 缝 基 本 被 充 填，储 层 发 育 的 裂 缝 基 本 为 微 裂 缝，宽 度 小，为 微 米级，造 成 双 侧 向 测 井 曲 线 无 幅 度 差 或 幅 度 差 不 明显，难 以 计 算 裂 缝 孔 隙 度；电 成 像 测 井 受 分 辨 率 影响，只 能 识 别 较 大 宽 度 的 裂 缝，针 对 微 裂 缝 的 识 别亦 有 难 度；而 核 磁 测 井 可 探 测 到 纳 米 级 孔 隙 尺 寸 的有 关 信
42、 息，有 效 反 映 孔 隙 孔 径 尺 寸 分 布，可 定 量 评价 微 裂 缝。由 泥 灰 岩 储 层 储 集 空 间 特 征 可 知，页 岩图7Y井泥灰岩矿物组分、总孔隙度及黏土矿物孔隙度计算结果Fig.7 Calculation results of mineral composition，and clay mineral porosity of marlstone in Well Y图8泥灰岩储层岩心核磁T2谱（干样）Fig.8 T2 spectral of NMR of marlstone reservoir cores(dry samples)图9泥灰岩储层岩心计算有机质孔隙度与
43、w(TOC)关系Fig.9 Relationship between calculated organic porosity and w(TOC)of marlstone reservoir cores 128第 42 卷 第 2 期 李 宏 斌 等：合 川-潼 南 地 区 茅 一 段 泥 灰 岩 储 集 空 间 测 井 定 量 评 价 方 法储 层 基 质 孔 隙 以 纳 米 级 为 主，存 在 少 量 微 米 级 基 质孔 隙，而 裂 缝 基 本 为 微 米-毫 米 级，裂 缝 的 孔 喉 尺寸 明 显 大 于 其 他 3 类 孔 隙 的 孔 径 尺 寸，因 此 在 核 磁共 振 T2谱
44、上 短 T2谱 分 布 应 该 基 本 为 孔 隙 的 信 息，长 T2谱 分 布 应 该 代 表 裂 缝 的 信 息。通 过 分 析 研 究区 20 余 块 泥 灰 岩 岩 样 的 实 验 室 核 磁 共 振 测 量 结 果发 现（图 10），在 饱 含 水 情 况 下，岩 心 核 磁 T2谱 基本 呈 双 峰 或 多 峰 特 征，其 中 第 3 个 峰 主 要 为 裂 缝 的贡 献，分 布 在 100 ms 及 以 上 位 置，根 据 T2谱 分 布与 孔 径 分 布 的 线 性 关 系 26，可 以 得 到 微 裂 缝 宽 度为 4 40 m，峰 值 为 10 m，与 扫 描 电 镜（S
45、EM）测 试 的 微 裂 缝 尺 寸 主 要 分 布 在 5 35 m 的 结 果 相吻 合。因 此，应 用 100 ms 作 为 T2截 止 值，计 算 泥 灰岩 储 层 裂 缝 孔 隙 度 fissure。计 算 结 果 表 明，茅 一 段泥 灰 岩 岩 心 样 品 裂 缝 孔 隙 度 一 般 小 于 0.4%，在 总孔 隙 度 中 的 比 例 一 般 为 0 13%，但 随 着 裂 缝 孔 隙度 的 增 加，岩 石 渗 透 率 增 加 明 显（图 11），说 明 裂缝 对 总 孔 隙 度 贡 献 不 大，但 是 其 发 育 程 度 可 以 极 大地 提 高 储 层 渗 流 能 力，有 助
46、 于 泥 灰 岩 储 层 获 得高 产。3.2.5 脆 性 矿 物 孔 隙 度在 确 定 岩 石 总 孔 隙 度 t、有 机 质 孔 隙 度 org、黏 土 矿 物 孔 隙 度 clay和 裂 缝 孔 隙 度 fissure后，根 据 前面 建 立 的 岩 石 物 理 模 型，就 可 得 到 脆 性 矿 物 孔 隙 度sd，其 计 算 公 式 为sd=t-org-clay-fissure（9）式 中：sd 脆 性 矿 物 孔 隙 度，%；fissure 裂 缝 孔 隙 度，%。4 应 用 实 例应 用 上 述 方 法 对 研 究 区 岩 心 样 品 的 总 孔 隙 度 及包 含 的 4 类 孔
47、 隙 组 分 进 行 定 量 计 算（表 1）。结 果 表明，脆 性 矿 物 孔 隙 度 为 0.7%7.1%，黏 土 矿 物 孔隙 度 与 黏 土 体 积 分 数 有 关，黏 土 矿 物 孔 隙 度 为0.2%3.8%。有 机 质 孔 隙 度 为 0.20%0.81%，且与 w（TOC）相 关 性 较 好，裂 缝 孔 隙 度 为 0.02%0.32%。总 孔 隙 度 与 核 磁 孔 隙 度 对 比，绝 对 误 差 平 均 为0.33%。有 效 孔 隙 度 主 要 为 脆 性 矿 物 孔 隙 度 与 裂 缝孔 隙 度 的 贡 献，脆 性 矿 物 孔 隙 度 与 裂 缝 孔 隙 度 之 和与 实
48、 测 氦 气 孔 隙 度 相 比，绝 对 误 差 平 均 为 0.44%，孔 隙 度 计 算 精 度 较 高，说 明 了 该 方 法 的 可 靠 性。对 研 究 区 同 时 测 量 了 核 磁 及 元 素 测 井 资 料 的 Z井 茅 一 段 泥 灰 岩 储 层 的 4 种 孔 隙 进 行 定 量 处 理 和 评价，计 算 了 岩 石 矿 物 组 分、总 有 机 碳 含 量、总 孔 隙度、有 机 质 孔 隙 度、黏 土 矿 物 孔 隙 度、脆 性 矿 物 孔隙 度 和 裂 缝 孔 隙 度（图 12 中 第 6 第 12 道）。从 图12 可 以 看 出，该 井 总 孔 隙 度 为 1.2%10
49、.4%，其 中脆 性 矿 物 孔 隙 度 为 0.2%5.2%，黏 土 矿 物 孔 隙 度为 0 4.0%，且 与 黏 土 含 量 具 有 很 好 的 对 应 关 系，有 机 质 孔 隙 度 为 0 0.8%，与 w（TOC）有 较 好 的对 应 关 系，说 明 有 机 质 孔 也 为 储 层 提 供 一 部 分 孔隙，裂 缝 孔 隙 度 基 本 小 于 0.5%。各 类 孔 隙 度 计 算结 果 与 岩 心 计 算 结 果 相 当。此 外，从 各 类 孔 隙 对 总孔 隙 度 的 贡 献 值 可 以 看 出（图 12 中 第 13 道），整体 上 脆 性 矿 物 孔 对 总 孔 隙 度 贡
50、献 最 大，其 次 是 黏 土图11泥灰岩储层裂缝孔隙度与空气渗透率关系Fig.11 Relationship between fracture porosity and air permeability of marlstone reservoir图10泥灰岩储层岩心核磁T2谱（饱和水样）Fig.10 T2 spectral of NMR of marlstone reservoir cores(water saturated samples）1292023 年 大 庆 石 油 地 质 与 开 发矿 物 孔，黏 土 含 量 较 高 的 层 段 对 总 孔 隙 度 贡 献 可 达50%，然 后
