烴源巖TOC地球物理定量預(yù)測新技術(shù)及在珠江口盆地的應(yīng)用

劉 軍 汪瑞良 舒 譽(yù) 曾 驛 史運(yùn)華

（1.長江大學(xué) 石油工程學(xué)院，湖北 荊州434023；

2.中海石油（中國）有限公司 深圳分公司研究院，廣州510240）

總有機(jī)碳含量（TOC）是評價生油巖生烴能力的主要指標(biāo)之一，是含油盆地中生烴研究和資源評價的一項重要參數(shù)。在海上，由于受到鉆井取心樣品限制，一般無法獲得連續(xù)的烴源巖TOC測定值，通常是用間隔一定距離的TOC幾何平均值來評價生烴潛力，造成了相當(dāng)大的誤差［1］。烴源巖相對于非烴源巖，最顯著的特征是富含有機(jī)質(zhì)。近年來，隨著測井技術(shù)發(fā)展，許多學(xué)者開始探索烴源巖的地球化學(xué)參數(shù)和測井信息之間的關(guān)系，烴源巖中有機(jī)質(zhì)豐度與不同測井參數(shù)之間的響應(yīng)關(guān)系也逐漸被認(rèn)識到［2］，并在有機(jī)質(zhì)的豐度、烴源巖的識別、烴源巖演化成熟度以及烴源巖的評價等方面取得了不少成果，有力地推動了烴源巖評價技術(shù)的發(fā)展［3，4］。但國內(nèi)外文獻(xiàn)中尚未見到用地震資料直接定量計算烴源巖有機(jī)碳含量的報道，烴源巖的地球物理評價程度遠(yuǎn)落后于儲層評價。

本文從巖心巖屑實測TOC值出發(fā)，利用相關(guān)測井曲線的縱向分辨率高的優(yōu)勢，同時結(jié)合三維地震的原始信息，來定量地表征TOC，為資源量的計算提供一種有效而且較精確的參數(shù)。

1 烴源巖響應(yīng)特征分析

1.1 烴源巖測井響應(yīng)特征分析

珠江口盆地惠州洼陷中古近系恩平組或文昌組為區(qū)域烴源巖。從中選擇2口典型井制作了測井曲線的交會（圖1）。從中可以發(fā)現(xiàn)，古近系泥巖呈現(xiàn)高聲波時差（DT）、高伽馬值（GR）、較低波阻抗值（Imp），砂巖呈高聲波時差、低伽馬值、較高波阻抗值特征，在此研究的基礎(chǔ)上建立起適合本區(qū)的劃分泥巖及烴源巖的測井曲線識別標(biāo)準(zhǔn)：

泥巖：GR ＞100，Imp＜1.2×107，Rt＞20，DT ＞0.000 22s／m

烴源巖：GR ＞100，Imp＜1.2×107，Rt＞25，DT ＞0.000 23s／m

從B井測井曲線和計算TOC交會圖（圖1）上看，烴源巖有機(jī)質(zhì)含量在密度測井、伽馬測井、聲波時差測井、電阻率測井、中子測井等多種測井曲線上都有一定的響應(yīng)，TOC與GR、RT、DT、CNL曲線成正比例關(guān)系，與DEN、Imp曲線成反比例關(guān)系（圖2）。這些響應(yīng)特征是烴源巖有機(jī)碳含量測井預(yù)測的理論依據(jù)，而烴源巖TOC測井表征又是地震預(yù)測的橋梁。

1.2 烴源巖地震響應(yīng)特征分析

近年來地震技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用為在少井區(qū)的油氣勘探提供了一條新思路。地震資料具有橫向分布廣、精度高的特點，因此，基于地震資料的烴源巖分布預(yù)測，對于生烴量以及資源量估算具有十分重要的意義。

在對烴源巖地震響應(yīng)特征分析過程中，發(fā)現(xiàn)烴源巖在地震反射上具有與上、下巖層明顯不同的特點（圖3）：反射軸具有高連續(xù)、低頻、強(qiáng)振幅的特點，反射結(jié)構(gòu)為平行—亞平行反射，地震剖面上泥巖內(nèi)部的反射特征一般為空白相或弱振幅。從沉積相的角度來說，發(fā)育在深湖－半深湖相的泥巖有機(jī)質(zhì)含量豐富，沉積埋藏條件較好，是較好的烴源巖。烴源巖在地震上的這些響應(yīng)特征，為我們采用地球物理地震多屬性技術(shù)來預(yù)測烴源巖的分布提供了基礎(chǔ)。

2 定量預(yù)測烴源巖TOC的地球物理技術(shù)

2.1 預(yù)測方法

基于地震資料的烴源巖分布預(yù)測，對于生烴量以及資源量估算具有十分重要的意義。作者在研究過程中，先后嘗試了多種地球物理方法進(jìn)行烴源巖TOC定量預(yù)測，最終形成了“多相遞進(jìn)約束”的地震多屬性TOC定量預(yù)測新技術(shù)。

圖1 A井和B井的測井曲線交會圖Fig.1 The logging curves cross plot of Well A and Well B

圖2 B井測井曲線和計算總有機(jī)碳含量圖Fig.2 The logging curves of Well B and the total organic carbon（TOC）

圖3 古近系烴源巖地震響應(yīng)特征分析Fig.3 Analysis of the Paleogene source rocks'seismic response

該方法從實測有機(jī)碳含量出發(fā)，結(jié)合測井預(yù)測TOC的方法，來獲得惠州洼陷鉆遇恩平組或文昌組的各口井的縱向、連續(xù)的有機(jī)碳含量預(yù)測曲線，保證了縱向上的高精度性，在洼陷深部位采用虛擬井的TOC曲線［2］，來控制井少處的縱、橫向的變化。同時，以預(yù)測的TOC和虛擬井的TOC為目標(biāo)曲線，運(yùn)用STRATA軟件中的EMERGE模塊提取與對應(yīng)深度TOC相關(guān)性較好的地震屬性；以TOC為因變量，選取的地震屬性為自變量，建立它們之間最佳的擬合方程。提取三維地震資料上的地震屬性，根據(jù)擬合公式計算得到三維分布的TOC數(shù)據(jù)體。

2.2 預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用

以惠州三維地震資料為基礎(chǔ)，運(yùn)用STRATA軟件進(jìn)行井（TOC目標(biāo)曲線）－震（屬性參數(shù)）擬合。考慮到文昌組、恩平組烴源巖沉積環(huán)境、沉積相、干酪根類型的差異性，為了取得最佳擬合效果，將文昌組、恩平組分別進(jìn)行擬合。

2.2.1 獲取TOC目標(biāo)曲線

包括實際井TOC曲線（由巖心實測的TOC曲線）、測井預(yù)測的TOC曲線與虛擬井的TOC曲線（圖4）。

2.2.2 建立井－震擬合方程

將惠州洼陷實際井與新建的虛擬井的TOC曲線作為目標(biāo)曲線，提取井旁道的地震屬性為自變量，選取與TOC相關(guān)性較好的地震屬性，分別建立文昌組和恩平組的擬合方程。

圖4 實際井與虛擬井TOC縱向分布曲線Fig.4 TOC longitudinal distribution curves of the actual well and virtual well

a.文昌組擬合方程

以鉆遇文昌組的實測井及擬合的虛擬井文昌組的TOC數(shù)據(jù)為目標(biāo)曲線，提取了包絡(luò)振幅等9個屬性參數(shù)來預(yù)測文昌組TOC分布，獲得的相關(guān)系數(shù)為0.600 8（圖5）。

b.恩平組擬合方程

以實測井及虛擬井的恩平組TOC數(shù)據(jù)為目標(biāo)曲線，提取了波阻抗等7個屬性參數(shù)，來預(yù)測恩平組的烴源巖TOC分布，獲得的相關(guān)系數(shù)為0.501 5（圖6）。

圖5 文昌組TOC與擬合TOC相關(guān)分析圖Fig.5 The correlation diagram of Wenchang Formation TOC and Fitting TOC

2.2.3 建立 TOC數(shù)據(jù)體

根據(jù)已經(jīng)得到的文昌組和恩平組TOC與地震屬性的擬合公式，結(jié)合惠州洼陷三維地震數(shù)據(jù)，選取最佳的地震屬性分別擬合，得到文昌組和恩平組的三維TOC數(shù)據(jù)體。最后，將這2個TOC數(shù)據(jù)體按照Trace相加，就得到一個整體的文昌組和恩平組的TOC數(shù)據(jù)體。

圖6 恩平組TOC與擬合TOC相關(guān)分析圖Fig.6 The correlation diagram of Enping Formation TOC and Fitting TOC

TOC數(shù)據(jù)體剖面圖（圖7）明顯反映出文昌組的有機(jī)碳含量普遍高于恩平組，其中文昌組wTOC多分布在2.5%～3.5%以上，恩平組wTOC以1.5%～2.5%為主。此外從縱測線TOC變化剖面可以看出：從HZ26洼陷邊緣到洼陷深部，有機(jī)碳含量明顯增大，反映了洼陷深部是優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育場所；到XJ24洼陷深部，其有機(jī)碳含量較HZ26洼陷深部明顯變低，這一結(jié)果與鉆井揭示的現(xiàn)象也正好一致。而從聯(lián)絡(luò)測線的TOC數(shù)據(jù)體剖面圖上也反映地層中有機(jī)碳含量，從南部隆起區(qū)到洼陷深部，再到北部洼陷邊緣，先增大后又減小的逐漸變化特征。

圖7 TOC數(shù)據(jù)體剖面圖Fig.7 The profile of TOC data body

3 結(jié)論

本文提出的“多相遞進(jìn)約束”TOC研究技術(shù)，能從巖心、測井、地震屬性等方面來反映洼陷烴源巖的發(fā)育特征。

a.形成了由鉆井巖心實測TOC值→井點TOC曲線→TOC三維數(shù)據(jù)體的TOC地球物理定量預(yù)測新技術(shù)。

b.該技術(shù)克服了生烴灶區(qū)缺乏烴源巖實測地球化學(xué)參數(shù)的不足，有效地解決了主力生烴洼陷中心部位烴源巖評價問題，為生烴量計算提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)參數(shù)。

c.TOC地球物理定量預(yù)測結(jié)果，有助于揭示海域井少、且鉆井大多不在生烴灶區(qū)的烴源巖發(fā)育及分布情況。

d.將該方法應(yīng)用到惠州洼陷，發(fā)現(xiàn)洼陷深部是優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育場所，并且從南部隆起區(qū)到洼陷深部，再到北部洼陷邊緣，烴源巖呈現(xiàn)先增大后又減小的逐漸變化特征。

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