一種改進的有機碳含量測井評價方法——以雅布賴盆地侏羅系為例

劉春雷，崔式濤 （中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安710077）

景歡 （中國石油集團測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西 西安710200）

薛猛 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠，黑龍江 大慶163001）

曹鵬 （中石油吉林油田分公司地球物理勘探研究院，吉林 松原138000）

胡高賢 （中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安710077）

雅布賴盆地位于河西走廊中段，是在前古生界變質(zhì)巖結(jié)晶基底和上古生界褶皺基底上發(fā)育起來的中－新生代斷陷沉積盆地［1］。盆地總體西窄東寬，呈北東東向展布，南以北大山為界與潮水盆地相連，東以巴彥烏拉山為界與巴音浩特盆地相隔，西北以雅布賴山為界與銀額盆地相鄰，面積約為1．5×104km2。侏羅系是主要的烴源巖和勘探目的層［2，3］。

總有機碳質(zhì)量分數(shù)（w （TOC））是雅布賴盆地的烴源巖評價研究中的一個基礎(chǔ)指標(biāo)，可以用來識別生油巖，指示有機質(zhì)豐度，判斷生油效率、轉(zhuǎn)化效率和演變程度，估計生油量，推測石油初次運移方向等［4～7］。通過巖心的有機碳熱解分析、鏡質(zhì)體反射率等試驗分析，可以得到較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。但巖心分析試驗昂貴且費時，因此通過測井分析獲取適合研究區(qū)w （TOC）經(jīng)驗公式是非常必要的。目前，經(jīng)典的w （TOC）算法是ΔlgR 法和多元回歸法，有效彌補了沒有巖心試驗分析情況下的w （TOC）確定。

1 經(jīng)典ΔlgR 法確定w （TOC）

ΔlogR 法的基本原理是利用油層、蒸發(fā)巖、火成巖、欠壓實沉積物和井壁垮塌嚴(yán)重層段在自然伽馬或者自然電位曲線上的不同特點進行辨別并剔除，然后選擇適合的刻度范圍，將三孔隙度曲線與電阻率曲線重疊，在含少量有機質(zhì)的層段，2條曲線相互重合或平行；在含豐富有機質(zhì)層段，兩者分離［8］。低密度和低速度 （高聲波時差）的干酪根響應(yīng)是其原因，在未成熟的富含有機質(zhì)的巖石中還沒有生成油氣，觀測到的2條曲線之間的差異僅僅是由孔隙度曲線響應(yīng)造成的；而在成熟的烴源巖中，除了孔隙度曲線響應(yīng)外，由于烴類的存在，電阻率增加，使2條曲線產(chǎn)生更大的差異 （或稱間距）［9～11］。ΔlgR 法是一種測井計算w （TOC）的經(jīng)典算法，由Passey等［12～16］經(jīng)過試驗分析提出：

式中：ΔlgR 為孔隙度曲線與電阻率曲線顯示的包絡(luò)線面積，1；ρp 和ρb 分別為目的層和非烴源巖（基線）電阻率，Ω·m；φp 和φb 分別為目的層和非烴源巖（基線）孔隙度，1；Ilom為反映有機質(zhì)成熟度的指數(shù)，與鏡質(zhì)體反射率相關(guān)，1；w （TOC）0為非烴源巖的w （TOC），1；K 為互溶刻度比例系數(shù)，1。

該算法的主要缺點包括：①ρb 和φb 難以準(zhǔn)確確定，由于致密油氣儲層往往含有烴源巖，如簡單地認為儲層即為基線容易導(dǎo)致計算的w （TOC）偏低；②Ilom不易準(zhǔn)確確定，該參數(shù)對w （TOC）的計算精度起重要的控制作用，要結(jié)合烴源巖成熟度來確定；③式 （1）中2．297、－0．1688等數(shù)值是特定地區(qū)的參數(shù)，在其他地區(qū)計算效果不好。

2 多元線性回歸分析確定w （TOC）

w （TOC）常常與多個因素相聯(lián)系，由多個自變量的最優(yōu)組合來預(yù)測或估計因變量，比只用一個自變量進行預(yù)測或估計更有效，更符合實際。因此，多元線性回歸比一元線性回歸的實用意義更大。通過對研究區(qū)的自然伽馬 （qAPI）、自然電位 （Usp）、電阻率 （ρ）、聲波時差 （Δt）、補償密度 （ρc）、補償中子孔隙度 （φnc）以及ΔlgR 等變量與w （TOC）建立關(guān)系，優(yōu)選出與w （TOC）關(guān)系更密切的qAPI、ρ、Δt、ρc 以及ΔlgR 等變量進行詳細研究。

2．1 ΔlgR 法結(jié)合常規(guī)測井的w （TOC）計算模型

經(jīng)過對測井資料的相關(guān)性分析，qAPI、Δt及ΔlgR 與w （TOC）的回歸方程為：

如圖1所示，計算求取的w （TOC）與巖心試驗分析得到的w （TOC）相關(guān)性一般：

圖1 巖心w （TOC）與式 （3）計算w （TOC）交會圖

式中：x 為巖心w （TOC），1；y 為計算w （TOC），1；R2為相關(guān)系數(shù)，下同。

2．2 基于常規(guī)測井的w （TOC）計算模型

經(jīng)過對測井資料的相關(guān)性分析，qAPI、ρ、Δt及ρc 與w （TOC）的回歸方程為：

式中：ρlld2為深雙側(cè)向電阻率，Ω·m。

圖2 巖心w （TOC）與式 （4）計算w （TOC）交會圖

如圖2所示，計算求取的w （TOC）與巖心試驗分析得到的w （TOC）相關(guān)性一般：

3 改進的ΔlgR 法確定有機碳含量

針對經(jīng)典ΔlogR 法的缺點及多元線性回歸法精度不夠的問題，筆者提出了改進的ΔlogR 法方法。

1）重新確定基線，不將非烴源巖段測井值定為基線，而是將電阻率與孔隙度測井道左刻度值定為基線計算ΔlgR，有效避免了基線確定不準(zhǔn)確帶來的誤差。

式中：ρr 為電阻率右刻度值，Ω·m；ρl 為電阻率左刻度值，Ω·m；Δtl為聲波時差左刻度值，μs／m；Δtr為聲波時差右刻度值，μs／m；Δtb為聲波時差基線值，μs／m。

2）利用巖心試驗分析的w （TOC）計算得到 （w （TOC）－w （TOC）0）／ΔlgR，再與巖心分析鏡質(zhì)體反射率 （Ro）建立擬合關(guān)系：

3）Ro與深度（d）建立擬合關(guān)系：

4）最后得到研究區(qū)的w （TOC）回歸方程：

如圖3 所示，改進的ΔlogR 法計算求取w （TOC）與巖心試驗分析得到的w （TOC）相關(guān)性較高：

圖3 巖心w （TOC）與式 （10）計算w （TOC）交會圖

4 實例分析

由雅探－X 井改進的ΔlgR 法與其他方法的效果對比情況 （圖4）可見，改進的ΔlgR 法計算的w （TOC）精度最高，ΔlgR 法＋常規(guī)測井共同回歸方法的效果要比常規(guī)測井的回歸方法要好，經(jīng)典的ΔlgR 法，由于其參數(shù)的不合適，計算誤差較大。

5 結(jié)論

致密油研究中，w （TOC）定量評價是很重要的一部分，但經(jīng)典的w （TOC）計算方法ΔlgR 法在雅布賴盆地侏羅系計算效果與巖心差距很大。筆者利用巖心刻度測井重新構(gòu)建w （TOC）評價方法，并與其他多元回歸方法進行對比，改進的ΔlgR 法效果最好。在沒有巖心資料情況下，改進的ΔlgR 法可以利用深度、電阻率以及聲波時差等基本測井資料，快速、準(zhǔn)確地評價w （TOC），為雅布賴盆地致密油評價提供了良好的基礎(chǔ)。

圖4 巖心w （TOC）與4種方法計算w （TOC）的檢驗測井圖

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