基于核磁和密度測井評(píng)價(jià)準(zhǔn)噶爾盆地致密油烴源巖有機(jī)碳含量

高衍武，趙延靜，李國利，胡婷婷，范小秦

（1.中國石油集團(tuán)測井有限公司油氣評(píng)價(jià)中心，陜西 西安 710077；2.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013；3.中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西 西安 710201）

致密油氣資源已成為全球能源發(fā)展的重要角色。國外關(guān)于致密油的定義，是指以吸附或游離狀態(tài)賦存于富有機(jī)質(zhì)且滲透率極低的暗色頁巖、泥質(zhì)粉砂巖和砂巖夾層系統(tǒng)中的自生自儲(chǔ)、連續(xù)分布的石油聚集。致密油藏研究在我國起步較晚，但是致密油在我國可采石油資源中約占1/3，隨著石油勘探程度的逐漸加深，在今后的一段時(shí)間內(nèi)無疑是非常規(guī)油氣勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域[1-2]。

目前，中國致密油的勘探開發(fā)和相關(guān)研究仍處于起步階段，總體勘探程度和認(rèn)識(shí)程度低，在致密油基礎(chǔ)理論、致密油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、控制因素、資源潛力及勘探方向等方面仍然存在很多難題[2]。對(duì)致密油的研究首先要對(duì)其資源前景進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測，而評(píng)價(jià)和預(yù)測的一個(gè)重要指標(biāo)就是烴源巖的有機(jī)碳含量（TOC）。

有機(jī)碳含量（TOC）是反映巖石有機(jī)質(zhì)豐度最主要的指標(biāo)。對(duì)巖心、巖屑樣品進(jìn)行有機(jī)地球化學(xué)分析，可獲得有機(jī)質(zhì)豐度和轉(zhuǎn)化率等系列參數(shù)。然而，巖心樣品有限，分析費(fèi)用昂貴且費(fèi)時(shí)，利用測井曲線估算地層有機(jī)碳含量，既可以克服以上缺點(diǎn)，同時(shí)容易得到區(qū)域范圍的地層有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)，為資源量估算及油氣勘探?jīng)Q策提供地質(zhì)依據(jù)[3]。研究區(qū)內(nèi)早期利用常規(guī)方法（電阻率法、電阻率—聲波交會(huì)法）評(píng)價(jià)烴源巖有機(jī)碳含量，雖然見到了一定的效果，但精度不高，滿足不了測井評(píng)價(jià)的需求。本文主要研究了核磁、密度測井資料定量計(jì)算準(zhǔn)噶爾盆地致密油烴源巖有機(jī)碳含量，精度較高，并取得了較好的應(yīng)用效果。

1 研究區(qū)概況

準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)三大前陸坳陷（克拉美麗山前、博格達(dá)山前、瑪湖）廣泛地發(fā)育湖相的自生自儲(chǔ)的云質(zhì)巖地層，是致密油勘探的有利目標(biāo)。目前，三大目標(biāo)均有突破，顯示了良好的致密油勘探前景，勘探潛力巨大。致密油是新疆油田公司近幾年的重點(diǎn)勘探目標(biāo)之一。本文研究區(qū)為準(zhǔn)噶爾盆地東部二疊系平地泉組，其廣泛發(fā)育一套深湖相暗色泥巖與云質(zhì)巖混雜沉積（暗色泥巖為主力烴源巖層，云質(zhì)巖和云質(zhì)砂巖是致密油富集儲(chǔ)層）。2011年，研究區(qū)內(nèi)某井經(jīng)過酸化壓裂獲得高產(chǎn)工業(yè)油流。2012年，所鉆井平地泉組的錄井見到較好的油氣顯示，因此，開展該區(qū)致密油的相關(guān)研究迫在眉睫。

2 理論基礎(chǔ)

富含有機(jī)碳的烴源巖具“三高一低”：高電阻率、高聲波時(shí)差、高中子、低密度等特征。假設(shè)富含有機(jī)碳的烴源巖由巖石骨架、黏土、有機(jī)質(zhì)和孔隙流體組成，非烴源巖僅由巖石骨架、黏土和孔隙流體組成，未成熟烴源巖中的孔隙空間僅被地層水充填，而成熟烴源巖的部分有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴進(jìn)入孔隙，其孔隙空間被地層水和液態(tài)烴共同充填。測井曲線對(duì)巖層有機(jī)碳含量和充填孔隙的流體物理性質(zhì)差異的響應(yīng)，是利用測井曲線識(shí)別和評(píng)價(jià)烴源巖的基礎(chǔ)[3-4]。由此產(chǎn)生了多種烴源巖評(píng)價(jià)方法，比如：自然伽馬法、電阻率法、密度法、電阻率—聲波交會(huì)法、自然伽馬能譜法、含油氣飽和度法等[5]。

本文主要研究密度測井和核磁共振測井相結(jié)合的方法定量計(jì)算有機(jī)碳含量（TOC）。密度孔隙度可認(rèn)為是水與干酪根所充填的孔隙之和。核磁共振測井儀器對(duì)孔隙水和黏土束縛水敏感，對(duì)礦物和干酪根中的質(zhì)子不敏感。密度測井儀器把干酪根響應(yīng)為孔隙空間的一部分，而核磁共振儀器把干酪根響應(yīng)為顆?？臻g的一部分，因此，干酪根孔隙度為密度孔隙度與核磁共振總孔隙度之差。干酪根孔隙度可以轉(zhuǎn)換為總有機(jī)物含量（TOM），如果知道了巖石干酪根的含碳因子，就可以計(jì)算出有機(jī)碳含量（TOC）[6]。因此，利用密度孔隙度和核磁共振總孔隙度來建立有機(jī)碳含量的計(jì)算模型是可行的。

3 模型建立及應(yīng)用效果

早期的電阻率、電阻率—聲波交會(huì)等方法評(píng)價(jià)致密油有機(jī)碳含量，在儲(chǔ)層段由于電阻率受油氣的影響，導(dǎo)致儲(chǔ)層段的有機(jī)碳含量計(jì)算偏高，因此，容易把儲(chǔ)層段當(dāng)做差或中等的烴源巖來處理，對(duì)儲(chǔ)層的跟蹤產(chǎn)生誤導(dǎo)。

研究目的層的粒度普遍較細(xì)，由于受淡水和咸化湖水混合白云化作用，巖石中普遍發(fā)育泥晶、微晶白云石。主要巖石類型：極細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)云化砂巖、云質(zhì)粉砂巖、云質(zhì)泥巖和部分碳酸鹽巖類及少量的火山碎屑巖。儲(chǔ)層段既有常規(guī)儲(chǔ)層，又有低孔低滲致密性儲(chǔ)層。因此，在利用密度測井建立孔隙度計(jì)算模型時(shí)分常規(guī)層（POR＞8%）和致密層（POR＜8%）兩種儲(chǔ)層類型，物性模型見圖1和圖2，根據(jù)建立的孔隙度計(jì)算模型計(jì)算出常規(guī)層和致密層的密度孔隙度（PORD），模型效果較好，見圖3。

核磁共振測井（MRIL-P型）確定地層孔隙度的依據(jù)來自觀測信號(hào)強(qiáng)度與孔隙度流體中氫核含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。觀測信號(hào)在零時(shí)刻的數(shù)值大小與地層孔隙中的含氫總量成正比，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臉?biāo)定，即把零時(shí)刻的信號(hào)強(qiáng)度（回波串）標(biāo)定為地層孔隙度。由于馳豫機(jī)制和馳豫速率的差異，不同孔徑孔隙中的流體將有不同的觀測馳豫速度，出現(xiàn)在T2分布的不同位置上，因而可以進(jìn)一步把泥質(zhì)束縛水、毛管束縛水以及自由流體等各個(gè)部分區(qū)分開來。為了保證核磁總孔隙的準(zhǔn)確性，即束縛流體和自由流體都能被測量到，MRIL-P型儀器在測井過程中采用兩種不同回波間隔的測量模式，然后對(duì)得到的回波串進(jìn)行反演擬合得到橫向弛豫時(shí)間T2譜[7]。在測井資料處理過程中選用適用于本區(qū)的經(jīng)驗(yàn)處理參數(shù)即可得到核磁總孔隙度（TDAMSIG）。

圖1 常規(guī)層孔隙度計(jì)算模型Fig.1 Porosity calculation model of conventional layers

圖3 X井物性模型效果圖Fig.3 Property model design sketch of well X

圖2 致密層孔隙度計(jì)算模型Fig.2 Porosity calculation model of tight layers

利用常規(guī)模型計(jì)算的密度孔隙度和通過經(jīng)驗(yàn)參數(shù)處理得到的核磁總孔隙度與樣品點(diǎn)洗油后實(shí)驗(yàn)室實(shí)測TOC值建立模型，相關(guān)系數(shù)R=0.945，見圖4，即可得到有機(jī)碳含量（TOC）的定量計(jì)算公式，見公式（1）。

圖4 TOC計(jì)算模型Fig.4 Calculation model of TOC

圖5 X井TOC計(jì)算值與實(shí)測值效果圖Fig.5 Design sketch of TOC calculated value and measured value of well X

表1 中國陸相烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（據(jù)胡見義等，1991）Table 1 Evaluation criterion of hydrocarbon source rocks in Chinese continental(according to Hu Jianyi,et al.1991)

該模型引入核磁測井資料，基本不受油氣影響，儲(chǔ)層段（低值段）和烴源巖段有機(jī)碳含量計(jì)算值與樣品實(shí)測值吻合較好，模型更為精確，見圖5。

準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育湖相的自生自儲(chǔ)的云質(zhì)巖地層，結(jié)合本區(qū)域多口井的實(shí)際情況，研究區(qū)致密油烴源巖分類采用中國陸相烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見表1），劃分為4類。以X井為例（圖5），該井發(fā)育好烴源巖25 m，占平地泉組的19%；中等烴源巖28.9 m，占平地泉組的21%；差烴源巖35.2 m，占平地泉組的25.5%；潛力烴源巖包括好烴源巖和中等烴源巖，占平地泉組的40%。研究區(qū)致密油藏自生自儲(chǔ)，源儲(chǔ)關(guān)系匹配較好，潛力烴源巖比較發(fā)育，因此，具有很大的生油潛力。

4 結(jié)論

本文主要研究了利用核磁測井和密度測井資料相結(jié)合的方法來定量評(píng)價(jià)致密油烴源巖有機(jī)碳含量，完成了準(zhǔn)噶爾盆地X井區(qū)二疊系平地泉組的烴源巖準(zhǔn)確識(shí)別、定量評(píng)價(jià)和烴源巖類型劃分。由于該方法受油氣影響小，因此，模型更為可靠，有機(jī)碳含量計(jì)算值與巖心實(shí)測結(jié)果互相檢驗(yàn)，計(jì)算精度較高，滿足了致密油領(lǐng)域烴源巖測井評(píng)價(jià)的需求，從而為致密油領(lǐng)域烴源巖的有機(jī)碳含量定量計(jì)算提供了一種新的評(píng)價(jià)方法，也為研究區(qū)潛力烴源巖發(fā)育區(qū)跟蹤、儲(chǔ)層預(yù)測和資源量估算提供了必要的技術(shù)支撐。

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