線性回歸分析法在評(píng)價(jià)頁(yè)巖儲(chǔ)層總有機(jī)碳含量中的應(yīng)用

李寧朝(中原油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南 鄭州 450000)

0 引言

總有機(jī)碳含量(TOC)是獲得工業(yè)性頁(yè)巖氣資源的重要因素[1]。受鉆井取心和分析化驗(yàn)經(jīng)濟(jì)成本的限制，同時(shí)巖心分析僅能獲取離散且有限的總有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)，不能全局反映頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度。測(cè)井資料具有連續(xù)性好、縱向分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，利用其建立總有機(jī)碳含量測(cè)井解釋模型，能更好地彌補(bǔ)巖心地化分析化驗(yàn)資料的不足。國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后提出了多種與總有機(jī)碳含量(TOC)相關(guān)性較好的測(cè)井曲線系列[2-5]，因此可以建立總有機(jī)碳含量(TOC)與測(cè)井曲線線性回歸方程，計(jì)算頁(yè)巖儲(chǔ)層中總有機(jī)碳含量，為勘探工作者決策頁(yè)巖氣勘探部署提供支撐。

1 工區(qū)概況

普光地區(qū)位于四川盆地東北部，隸屬于達(dá)州市宣漢縣、達(dá)縣，構(gòu)造上介于大巴山推覆帶前緣斷褶帶與川東弧形斷褶帶之間的過(guò)渡地帶。普光地區(qū)侏羅系千佛崖組縱向上可分為千一段、千二段和千三段3 個(gè)段，千一段巖性以黑色泥巖、碳質(zhì)泥巖及紋層狀泥巖為主，為半深湖-深湖相沉積；千二段巖性以深灰色泥巖、灰黑色泥巖及碳質(zhì)泥巖夾薄層粉-細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，屬于淺湖-半深湖相沉積；千三段則以紅色地層為主，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖不發(fā)育，為濱淺湖相沉積；巖心測(cè)試表明：千佛崖組千一段TOC 值主要在0.91%～2.50%，儲(chǔ)層孔隙度主要在4.0%～5.6%，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ2型為主、Ⅱ1型次之，Ro 為1.9%～2.0%，有機(jī)質(zhì)演化階段處于過(guò)成熟；脆性指數(shù)為48.3%～81.0%，綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為千佛崖組千一段泥頁(yè)巖品質(zhì)較好，具有良好的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)前景。

2 評(píng)價(jià)模型建立

線性回歸是利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中回歸分析，來(lái)確定兩種或兩種以上變量間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，運(yùn)用十分廣泛。回歸分析中，只包括一個(gè)自變量和一個(gè)因變量，且二者的關(guān)系可用一條直線近似表示，這種回歸分析稱為一元線性回歸分析。如果回歸分析中包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的自變量，且因變量和自變量之間是線性關(guān)系，則稱為多元線性回歸分析，而多元線性回歸的結(jié)果往往都會(huì)比單變量得出的結(jié)果要好。

從研究人員發(fā)現(xiàn)TOC 與測(cè)井曲線存在響應(yīng)關(guān)系開(kāi)始，為了提高測(cè)井資料評(píng)價(jià)TOC 含量的精度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后提出了多種以TOC 含量為因變量，以鈾含量以及鈾/釷、密度、中子孔隙度、聲波時(shí)差、電阻率等單一或多種測(cè)井參數(shù)為自變量的一元或多元回歸方程來(lái)建立頁(yè)巖TOC 含量評(píng)價(jià)解釋模型。

富含有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖與一般泥頁(yè)巖測(cè)井響應(yīng)特征差異明顯，總體表現(xiàn)為“三高一低”的特征，即高自然伽馬、高聲波時(shí)差、高電阻率，較低密度[6]。自然伽馬曲線反映地層中放射性物質(zhì)，而放射性元素鈾隨著頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的增加而增加，因此表現(xiàn)為高鈾、高自然伽馬的響應(yīng)特征；聲波時(shí)差曲線反映了頁(yè)巖的孔隙性，隨著有機(jī)質(zhì)含量的增加有機(jī)質(zhì)孔隙增加，聲波時(shí)差相應(yīng)增大；電阻率曲線反映了頁(yè)巖導(dǎo)電性，一般情況下頁(yè)巖的導(dǎo)電性較好，表現(xiàn)為低電阻率，而有機(jī)質(zhì)不具導(dǎo)電性，因此隨著有機(jī)質(zhì)增加導(dǎo)電性降低，電阻率增大；密度測(cè)井測(cè)量的體積密度隨著有機(jī)質(zhì)的增加而減小，表現(xiàn)為低密度響應(yīng)特征。

建立測(cè)井評(píng)價(jià)頁(yè)巖儲(chǔ)層TOC 含量計(jì)算模型前，需要對(duì)參與計(jì)算的測(cè)井、地化分析數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：包括巖心深度歸位和測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化工作。巖心地化分析數(shù)據(jù)能較為直接地反映地層巖性、儲(chǔ)層物性及地化參數(shù)等特征，但由于人為施工或儀器本身誤差，導(dǎo)致巖心的測(cè)量深度和測(cè)井深度不一致，為了確保巖心地化分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及測(cè)井參數(shù)模型的精度，需要對(duì)巖心進(jìn)行深度歸位校正。巖心深度歸位校正常用的方法有兩種：一是對(duì)比巖心測(cè)試泥質(zhì)含量和自然伽馬曲線，來(lái)完成深度的歸位；另一種是通過(guò)三孔隙度曲線與巖心測(cè)試分析孔隙度進(jìn)行深度校正，完成巖心歸位。本文采用巖心測(cè)試泥質(zhì)含量與自然伽馬曲線進(jìn)行對(duì)比，完成巖心地化分析數(shù)據(jù)整體深度回歸，使巖心地化分析數(shù)據(jù)與測(cè)井響應(yīng)具有一致性。

測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化的目的是排除非地質(zhì)因素引起的測(cè)井響應(yīng)誤差，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)井，解決井間一致性的問(wèn)題，最終獲得同一沉積區(qū)域、同一層位井間具有相同或相似的測(cè)井響應(yīng)特征，使建立的測(cè)井解釋模型在該區(qū)域上有較好的適用性。常用的標(biāo)準(zhǔn)化方法有：直方圖法、均值方差法和趨勢(shì)面分析法等。本次研究選擇頁(yè)巖段具有豐富的巖心測(cè)試地化分析數(shù)據(jù)的井作為標(biāo)準(zhǔn)井，完成千佛崖組頁(yè)巖段測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化工作。

利用交會(huì)圖統(tǒng)計(jì)分析巖心測(cè)試TOC 含量與地層密度、聲波時(shí)差、自然伽馬、電阻率等測(cè)井曲線相關(guān)性，如圖1 所示。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明聲波時(shí)差與TOC 含量相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.891 7(圖1(a))，其次TOC 值與電阻率曲線呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.705 1(圖1(b))；自然伽馬、補(bǔ)償密度測(cè)井曲線與TOC 含量相關(guān)性較差(圖1(c)和圖(d))。

3 應(yīng)用效果分析

利用巖心測(cè)試TOC 與不同測(cè)井曲線交會(huì)線性分析所得回歸公式，分別計(jì)算TOC 含量，并與巖心測(cè)試TOC 含量對(duì)比，如表1所示。通過(guò)對(duì)比可以看出，利用多元回歸法計(jì)算TOC 含量與巖心測(cè)試TOC 含量相關(guān)系數(shù)最高，達(dá)到0.901 3；其次為聲波時(shí)差交會(huì)法，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.889 6。通過(guò)計(jì)算結(jié)果對(duì)比可以看出，如圖2 所示，利用多元回歸法計(jì)算千佛崖組千一段TOC 含量與測(cè)試TOC 含量一致性更好，建立的計(jì)算模型適用性更高。

圖1 TOC敏感參數(shù)優(yōu)選統(tǒng)計(jì)分析圖

表1 不同方法計(jì)算TOC值與實(shí)測(cè)TOC值相關(guān)性對(duì)比(普光107-1H井?dāng)?shù)據(jù))

圖2 TOC測(cè)井計(jì)算值與巖心測(cè)試TOC含量對(duì)比圖

4 結(jié)語(yǔ)

(1)利用線性回歸法建立的總有機(jī)碳含量評(píng)價(jià)模型，其計(jì)算結(jié)果與巖心實(shí)測(cè)TOC 含量對(duì)比，誤差較小，在允許范圍內(nèi)，具有較好的適用性；(2)總有機(jī)碳含量是評(píng)價(jià)頁(yè)巖品質(zhì)的重要指標(biāo)，利用測(cè)井曲線計(jì)算總有機(jī)碳含量，可以在縱向上獲得連續(xù)、完整的總有機(jī)碳含量及其變化規(guī)律；(3)利用測(cè)井曲線計(jì)算總有機(jī)碳含量的結(jié)果，結(jié)合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法，綜合評(píng)價(jià)頁(yè)巖儲(chǔ)層總有機(jī)碳含量平面展布規(guī)律。