鄂爾多斯盆地合水地區(qū)延長(zhǎng)組有機(jī)碳測(cè)井解釋模型

曾偉凌，段新國(guó)，張　磊，王　冰

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院，成都 610059）

鄂爾多斯盆地合水地區(qū)延長(zhǎng)組有機(jī)碳測(cè)井解釋模型

曾偉凌，段新國(guó)，張磊，王冰

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院，成都 610059）

有機(jī)碳含量是評(píng)價(jià)烴源巖優(yōu)劣的重要指標(biāo)。本文以合水地區(qū)延長(zhǎng)組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖為研究對(duì)象，以研究層段實(shí)測(cè)TOC值為基礎(chǔ)，采用電阻率測(cè)井方法，根據(jù)多元回歸分析的方法建立TOC與電阻率對(duì)數(shù)、自然伽馬三者的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)建立的模型對(duì)莊50井、寧70井TOC實(shí)測(cè)點(diǎn)與預(yù)測(cè)點(diǎn)誤差分析顯示，誤差率為3.1%；運(yùn)用模型對(duì)未實(shí)測(cè)井段進(jìn)行TOC計(jì)算并畫(huà)出長(zhǎng)7段TOC平面分布分析，發(fā)現(xiàn)與長(zhǎng)6段油藏有利區(qū)疊合度高，從側(cè)面證明了該模型的有效性，可以在該地區(qū)推廣運(yùn)用。

電阻率；有機(jī)碳；測(cè)井解釋模型；合水地區(qū)

研究區(qū)隴東油區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部（圖1），板橋～合水地區(qū)，該地區(qū)延長(zhǎng)組沉積體系分布受長(zhǎng)期繼承性整體升降運(yùn)動(dòng)下形成的廣闊斜坡構(gòu)造背景的控制，形成了一個(gè)完整的內(nèi)陸坳陷湖盆湖進(jìn)－湖退演化序列{1-2}。隴東地區(qū)已發(fā)現(xiàn)油田均位于延長(zhǎng)組有利生油洼陷，油源供給充足。本文主要研究層位為延長(zhǎng)組長(zhǎng)6段、長(zhǎng)7段、長(zhǎng)8段，在長(zhǎng)7段有效烴源巖厚度為20~40m，有機(jī)碳含量平均值為6.2%，干酪根類(lèi)型主要為Ⅱ1型，氯仿瀝青“A”含量平均為0.76%，處于烴源巖成熟階段，生烴力強(qiáng)，具有很高的開(kāi)發(fā)潛力。烴源巖中有機(jī)碳（TOC）含量，是評(píng)價(jià)烴源巖好壞的重要指標(biāo)，常規(guī)的烴源巖評(píng)價(jià)方法較多，對(duì)單井的評(píng)價(jià)，一般采用實(shí)驗(yàn)分析的方法，通過(guò)在各井段選取巖心，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試分析，從實(shí)驗(yàn)室直接獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[3]，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)烴源巖進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。但是這種方法有一定的局限性，由于選取的實(shí)驗(yàn)樣品數(shù)量有限，達(dá)不到整體上反應(yīng)單井的有機(jī)碳含量及其變化趨勢(shì)。

目前國(guó)內(nèi)大都采用測(cè)井的方法利用?logR法對(duì)未能取心井段進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，因?yàn)槔脺y(cè)井技術(shù)所得到的地球物理方面的勘探資料對(duì)烴源巖進(jìn)行評(píng)價(jià)具有非常優(yōu)越的條件。測(cè)井曲線在單井縱向上分辨率高，對(duì)含有機(jī)質(zhì)的井段擁有特殊的響應(yīng)特征，因此采用測(cè)井的方法對(duì)有機(jī)碳進(jìn)行預(yù)測(cè)分析具有較高的準(zhǔn)確性。作者采用不同方法建立測(cè)井與有機(jī)碳（TOC）相關(guān)模型，從中選取最適合研究區(qū)的數(shù)學(xué)模型。

以合水地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6段、長(zhǎng)7段、長(zhǎng)8段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖為研究對(duì)象，選取該地區(qū)內(nèi)15口井研究層段實(shí)測(cè)TOC值為研究區(qū)TOC基礎(chǔ)，并且該地區(qū)測(cè)井對(duì)有機(jī)質(zhì)含量相應(yīng)特征明顯，從中選取有效的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)?logR法和數(shù)學(xué)擬合法進(jìn)行有機(jī)碳預(yù)測(cè)并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，選取預(yù)測(cè)效果較好的方法，從而達(dá)到利用測(cè)井預(yù)測(cè)各層段TOC值得目的，為評(píng)價(jià)該地區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度及空間分布提供研究依據(jù)。

圖1　研究區(qū)位置圖

1 頁(yè)巖測(cè)井響應(yīng)特征

測(cè)井曲線是巖石物理性質(zhì)的變化特征的反應(yīng)，也是用測(cè)井曲線評(píng)價(jià)頁(yè)巖有機(jī)碳含量的理論基礎(chǔ){4-5}。在烴源巖中有機(jī)質(zhì)是不導(dǎo)電的，因此具有獨(dú)特的測(cè)井響應(yīng)特征，找出具有獨(dú)特特征的測(cè)井曲線，建立與有機(jī)質(zhì)相應(yīng)的關(guān)系模型。

在長(zhǎng)73小層存在較厚的穩(wěn)定的“張家灘”頁(yè)巖，由于頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量高，從圖2可以看出該層頁(yè)巖各項(xiàng)測(cè)井曲線出現(xiàn)明顯幅度，反映出地區(qū)頁(yè)巖測(cè)井表現(xiàn)出“三高一低”的特征{6-8}，即高自然伽馬（Gr）、高電阻率（Rt）、高聲波時(shí)差（AC）、低密度（DEN）；1）主要是由于含碳頁(yè)巖層會(huì)吸附較多的放射性元素鈾，所以頁(yè)巖中自然伽馬（Gr）顯示高；2）當(dāng)?shù)貙又泻袡C(jī)質(zhì)時(shí)，會(huì)使的烴源巖中聲波時(shí)差（AC）大于巖石骨架聲波時(shí)差，從而使得頁(yè)巖中聲波時(shí)差變現(xiàn)出高值；3）在含有基質(zhì)的巖石中，在巖石骨架上分布著干酪根，所以電阻率會(huì)受到其影響，隨著成熟度的增加，巖石骨架填充的干酪增多，會(huì)使得電阻率的增大。

由此可見(jiàn)這三個(gè)測(cè)井參數(shù)與頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度關(guān)系較為密切，為測(cè)井解釋模型建立首選的測(cè)井參數(shù)。

2 建立測(cè)井模型

2.1?logR模型

目前用于測(cè)井解釋有機(jī)碳含量的方法，主要有?logR法{8-10}，它是一個(gè)基于聲波時(shí)差（AC）、電阻率（Rt）以及熱變指數(shù)（Ro）計(jì)算 TOC 的模型。是經(jīng)過(guò)大量統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式即：

TOC=102.297-0.168LOM?logR

式中：LOM為熱變指數(shù)，反映有機(jī)質(zhì)成熟度，可以由Ro計(jì)算得出Ro為鏡質(zhì)體反射率。

?logR=lg（R/R基線）-K（?t-?t基線）

式中：Δlg（R/R基線） 為聲波時(shí)差、電阻率曲線疊合幅度差；R為測(cè)井儀實(shí)測(cè)電阻率，Ω·m；Δt 為實(shí)測(cè)聲波時(shí)差，us/m；R基線為非烴源巖對(duì)應(yīng)于Δt基線值時(shí)的電阻率，Ω·m；Δt基線為基線聲波時(shí)差，us/m；K 為依賴于每一個(gè)電阻率刻度所對(duì)應(yīng)的聲波時(shí)差的比值。

圖2　研究區(qū)寧43井長(zhǎng)7頁(yè)巖測(cè)井響應(yīng)特征

圖3　電阻率對(duì)數(shù)（lgRt）與TOC相關(guān)性

圖4　聲波時(shí)差（AC）與TOC相關(guān)性

在上述TOC值計(jì)算公式中，需要用到，兩個(gè)測(cè)井參數(shù)，分別是電阻率（Rt）和聲波時(shí)差（AC）；如果這兩個(gè)參數(shù)分別與TOC實(shí)測(cè)值相關(guān)性好，那么該方法計(jì)算出的TOC值與實(shí)際值誤差就小，反之則大。

實(shí)測(cè)TOC值分別與RT和AC的關(guān)系圖（圖3），從圖中可以看出電阻率對(duì)數(shù)（lgRt）與TOC相關(guān)系數(shù)為0.724，相關(guān)性較好；TOC值與聲波時(shí)差（AC）相關(guān)系數(shù)為0.309，其相關(guān)性明顯較差（圖4）。那么利用電阻率（Rt）和聲波時(shí)差（AC）建立logR法的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出的預(yù)測(cè)TOC值與實(shí)際測(cè)試值誤差，將會(huì)很大。所以在該地區(qū)不適合運(yùn)用logR法 對(duì)有機(jī)碳進(jìn)行預(yù)測(cè)。

表1　多元回歸模型擬合度統(tǒng)計(jì)

表2　多元回歸模型分析結(jié)果

2.2回歸分析模型

多元分析是數(shù)學(xué)上用與分析自變量與兩個(gè)及以上因變量之間的關(guān)系，通過(guò)建立數(shù)學(xué)關(guān)系式，最大可能的找出他們之間的相互關(guān)系。該方法不僅可以找出自變量與因變量之間的關(guān)系，還可以通過(guò)數(shù)學(xué)方法算出該關(guān)系的準(zhǔn)確率、誤差率、標(biāo)準(zhǔn)差等一些列參數(shù)?？梢灾庇^上看出得出的多元方程是否適用。傳統(tǒng)用于預(yù)測(cè)有機(jī)碳的logR法主要受聲波時(shí)差（Ac）與電阻率（Rt）約束。在該地區(qū)研究時(shí)發(fā)現(xiàn)logR法不適用，主要由于聲波時(shí)差（AC）與實(shí)測(cè)TOC值相關(guān)性較差，導(dǎo)致該方法使用受到限制，通過(guò)文章前部分頁(yè)巖測(cè)井響應(yīng)特征分析，看到密度（DEN）曲線、自然伽馬（GR）曲線與TOC之間具有較好的敏感性。所以分別它們與TOC之間的相關(guān)性圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)自然伽馬（GR）與TOC之間的相關(guān)系較高?？梢圆捎枚嘣治龇?。

圖5　自然伽馬（GR）與TOC相關(guān)性

采用自然伽馬（GR）與電阻率對(duì)數(shù)（lgRt）建立有關(guān)于TOC的多元回歸分析（圖5），利用最小二乘法擬合出關(guān)于TOC的數(shù)學(xué)模型。其中自然伽馬（GR）與電阻率對(duì)數(shù)（lgRt）作為自變量，TOC值作為因變量。擬合方程如下：

TOC=12.45lgRt +0.027GR-17.64

式中：GR為自然伽馬值，API；Rt為電阻率，Ω.m。

該公式擬合度達(dá)到0.81（回歸分析結(jié)果如表1、2）2.3 公式驗(yàn)證

為檢驗(yàn)擬合公式在連續(xù)井段預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，選取研究區(qū)內(nèi)TOC實(shí)測(cè)值較多的井，在柱狀圖上進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。圖為莊50井、寧70井長(zhǎng)73段實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值對(duì)比圖（圖6、7），因?yàn)殚L(zhǎng)73段發(fā)育這較厚的頁(yè)巖并且為該地區(qū)主力烴源巖，具有較好代表性。由圖看出利用回歸分析實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值誤差小，符合度高。通過(guò)回歸分析法的誤差分析得出兩口井整體實(shí)測(cè)值與計(jì)算值誤差為1.93%。利用?logR法得出預(yù)測(cè)值偏大，與實(shí)際值誤差較大，這主要是由于聲波時(shí)差（AC）與有機(jī)碳含量相關(guān)性較差引起的，若采用該方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，則會(huì)是的預(yù)測(cè)結(jié)果誤差大，達(dá)不到預(yù)測(cè)的效果。綜合來(lái)看該地區(qū)采用回歸分析預(yù)測(cè)有機(jī)碳更加準(zhǔn)確。

圖6　莊50井TOC實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值對(duì)比

圖7　寧70井TOC實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)

圖8　合水地區(qū)長(zhǎng)7段TOC平面分布及含油有利區(qū)疊合

3 擬合公式應(yīng)用

通過(guò)研究區(qū)內(nèi)各井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)研究?jī)?nèi)所有井運(yùn)用擬合數(shù)學(xué)公式對(duì)長(zhǎng)7段地層平均TOC進(jìn)行計(jì)算，由于長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖為研究區(qū)主力烴源巖，對(duì)其它層段油藏影響較大，具有較大的代表意義，從而通過(guò)擬合公式畫(huà)出長(zhǎng)7段研究區(qū)內(nèi)頁(yè)巖TOC含量分布特征。

由（圖8）可知長(zhǎng)7整體上TOC普遍偏高，烴源巖質(zhì)量很高，高值區(qū)主要分布在慶城—板橋—合水一帶，均值在6%左右，向四周延伸TOC值逐漸遞減。圖中紫色區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)6段結(jié)合試油、儲(chǔ)層分類(lèi)等參數(shù)確立的有利含油區(qū)域，通過(guò)確立的含油有利區(qū)與TOC平面分布圖疊合，從疊合情況看，長(zhǎng)6段油藏與長(zhǎng)7段烴源巖關(guān)系較為密切，長(zhǎng)6段油藏區(qū)域，主要集中在長(zhǎng)7段TOC值高值區(qū)域，與符合度較高，從側(cè)面反映出該模型預(yù)測(cè)的TOC值具有一定的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

1）該地區(qū)測(cè)井曲線中聲波時(shí)差（AC）與有機(jī)碳相關(guān)性不強(qiáng)，利用傳統(tǒng)的?logR法無(wú)法有效的對(duì)有機(jī)碳進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2）自然伽馬（GR）與電阻率對(duì)數(shù)（lgRt）建立的TOC預(yù)測(cè)多元數(shù)學(xué)模型，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值誤差均值為4.11%，在研究區(qū)表現(xiàn)出較高的符合率，可用于該地區(qū)烴源巖有機(jī)碳含量預(yù)測(cè)。

3）利用該模型做出長(zhǎng)7段有機(jī)碳平面分布圖，與長(zhǎng)6段有利含油區(qū)域疊合關(guān)系較好，側(cè)面反映了模型預(yù)測(cè)的正確性，可指導(dǎo)油氣進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)。

[1] 謝灝辰， 于炳松， 曾秋楠， 等. 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組頁(yè)巖有機(jī)碳測(cè)井解釋方法與應(yīng)用[J]. 石油與天然氣地質(zhì)，2013，34（6）：731~736.

[2] 王艷茹，劉洛夫，楊麗萍， 等. 鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7烴源巖有機(jī)碳測(cè)井評(píng)價(jià)[J]. 巖性油氣藏，2013，25（4）:78~94．

[3] 徐士林，包書(shū)景. 鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組頁(yè)巖氣形成條件及有利發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)[J]. 天然氣地球科學(xué)，2009，20（3）：460~465．

[4] 曲彥勝，鐘寧寧，劉巖，等. 烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度的測(cè)井計(jì)算方法及影響因素探討[J]. 巖性油氣藏，2011，23（2）；80~84．

[5] 王社教，李登華，李建忠，等. 鄂爾多斯盆地頁(yè)巖氣勘探潛力分析[J]. 天然氣工業(yè)，2011，31（12）：40~46．

[6] 雷濤，周文，楊藝，等. 塔里木盆地塔中地區(qū)海相烴源巖測(cè)井評(píng)價(jià)方法[J]．巖性油氣藏，2010，22（4）：89~94．

[7] 張金川，徐波，聶海寬，等. 中國(guó)頁(yè)巖氣資源勘探潛力[J]. 天然氣工業(yè)，2008，28（6）：136~140．

[8] 志偉，張龍海．測(cè)井評(píng)價(jià)烴源巖的方法及其應(yīng)用效果[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā)，2000，27（3）：84~90．

[9] 朱光有，金強(qiáng)，張林曄. 用測(cè)井信息獲取烴源巖的地球化學(xué)參數(shù)研究[J]. 測(cè)井技術(shù)．2003，27（2）：104~109．

[10] 潘仁芳，黃曉松．頁(yè)巖氣及國(guó)內(nèi)勘探前景展望[J]. 中國(guó)石油勘探，2009，14（3）：1~5．

[11] 李玉喜，聶海寬，龍鵬宇. 我國(guó)富含有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖發(fā)育特點(diǎn)與頁(yè)巖氣戰(zhàn)略選區(qū)[J]. 天然氣工業(yè)，2009，29（12）：115~118．

[12] 耳闖，趙靖舟，白玉彬，等. 鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖儲(chǔ)層征[J]. 石油與然氣地質(zhì)，2013，34（5）：708~716.

岡底斯帶發(fā)育著長(zhǎng)達(dá)近1 500km的巨大區(qū)域不整合，為印度-亞洲大陸碰撞提供了重要證據(jù)[1]。通過(guò)林周盆地林子宗火山巖的大量研究，李璞先生首次將拉薩北部的林周盆地的火山巖命名為林子宗火山巖；后來(lái)的學(xué)者將其命名為林子宗群，并自下而上分為典中組、年波組、帕那組[2]；董國(guó)臣等[3]在前人基礎(chǔ)上重新劃分了三段八個(gè)組；在年代學(xué)方面，前人僅靠化石定年的方法初步確定了林子宗群火山巖的時(shí)代[2]，后來(lái)通過(guò)40Ar-39Ar和U-Th同位素確定了林子宗群火山巖的時(shí)代[4-5]。在成因方面，前人通過(guò)對(duì)該套火山巖地球化學(xué)特征的研究，對(duì)林子宗群提出了各種不同成因[5-7]。隨后研究重心從東段研究轉(zhuǎn)向至中、西段[1，8-12]。也有人對(duì)岡底斯東、西段進(jìn)行綜合研究，提出了印度-歐亞大陸碰撞的方式、其強(qiáng)度對(duì)岡底斯東、西段林子宗群火山巖成因有著不同的影響[11-14]。擬通前人資料對(duì)比岡底斯西段的年波組火山巖與岡底斯林子宗群年波組火山巖，找到二者的區(qū)別。

The Logging Interpretation Model of Organic Carbon of the Yanchang Formation in the Heshui Region, Ordos Basin

ZENG Wei-ling DUAN Xin-guo ZHANG Lei WANG Bing

(College of Energy Resources, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

This paper sets up a mathematic model of TOC, resistivity log and natural gamma by means of multivariate regression analysis. And this model is applied to the logging interpretation of organic carbon of the Yanchang Formation of Zhuang-50 and Ning-70 wells in the Heshui Region, Ordos Basin. The results show validity of the model.

resistivity; organic carbon; logging interpretation model; Heshui region, Ordos Basin

圖1　研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖（據(jù)文獻(xiàn)[15]）

圖2　研究區(qū)地質(zhì)略圖及采樣位置圖①

P631+3

A

1006-0995（2016）02-0320-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.033

2015-07-16

國(guó)家自然基金（41202097）

曾偉凌（1988-），男，四川內(nèi)江人，研究生，從事油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究工作