基于改進(jìn)Δlog R方法的陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層應(yīng)用
——以四川盆地D地區(qū)X組為例

羅意淳， 張超謨， 張占松， 石文睿， 劉偉男,2， 周雪晴,3， 張亞男

( 1. 長(zhǎng)江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100； 2. 中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518054； 3. 中國(guó)科學(xué)院 深?？茖W(xué)與工程研究所，海南 三亞 572000 )

0 引言

相較于北美構(gòu)造簡(jiǎn)單、成藏條件好的海相頁(yè)巖氣，中國(guó)陸相頁(yè)巖氣發(fā)育環(huán)境更加復(fù)雜、儲(chǔ)集條件更加多樣、保存條件各異[1-2]。中國(guó)最主要的頁(yè)巖氣富集區(qū)，也是頁(yè)巖氣儲(chǔ)量最大的四川盆地發(fā)育海相、海陸過(guò)度相和陸相三種類型的頁(yè)巖氣。其中，海相五峰—龍馬溪組頁(yè)巖氣實(shí)現(xiàn)工業(yè)化開發(fā)[3-4]，并取得豐富的研究成果。近年來(lái)，陸相頁(yè)巖氣的研究也取得一定的進(jìn)展[5-7]，為在頁(yè)巖氣領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大的突破，需要加大對(duì)陸相頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)力度，其中四川盆地早中侏羅世的陸相頁(yè)巖氣具有良好的勘探前景[8]，是陸相頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)層位[9-10]。對(duì)于陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層，由于沉積環(huán)境、沉積條件及物質(zhì)來(lái)源較為復(fù)雜，非均質(zhì)性極強(qiáng)[11]，薄互層、夾層頻繁出現(xiàn)，巖性變化快、變化大，要實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)還需持續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、聚焦有利“甜點(diǎn)”、攻關(guān)瓶頸技術(shù)[8]。有機(jī)質(zhì)的存在是頁(yè)巖中形成天然氣聚集的核心要素，對(duì)儲(chǔ)層的生氣能力與儲(chǔ)氣能力有重要作用[12]?？傆袡C(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為衡量頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度和生氣能力的關(guān)鍵指標(biāo)[13]，是頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)分級(jí)的必要參數(shù)，對(duì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)和有利“甜點(diǎn)”確定有重要意義。

測(cè)井曲線具有較高的縱向分辨率，有效彌補(bǔ)巖心實(shí)驗(yàn)分析取樣少、成本大、時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，是頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要方法[14]。SCHMOKER J W使用密度測(cè)井曲線和伽馬測(cè)井曲線評(píng)估頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)[15]?；诎桚R公式，PASSEY Q R等提出ΔlogR方法[16]，在非烴源巖層段使電阻率和孔隙度曲線重疊，在烴源巖層段假定總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與電阻率、孔隙度曲線的幅度差呈正比且受成熟度的影響，能夠消除孔隙對(duì)測(cè)井曲線的影響，可以較準(zhǔn)確計(jì)算總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，是目前使用最為廣泛的方法。如果上下地層出現(xiàn)巖性改變，ΔlogR方法不再適用，需要進(jìn)行改進(jìn)[17-19]?？傆袡C(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)方法在海相頁(yè)巖氣方面應(yīng)用日趨成熟。陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層在礦物組分、地化特征等方面與海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層有較大區(qū)別，不能完全照搬海相頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)方法[20]。對(duì)于陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層，劉超等提出變系數(shù)ΔlogR方法，將孔隙度曲線與電阻率之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)視為變量，以一定的步長(zhǎng)變化，找出使誤差較小的轉(zhuǎn)化系數(shù)，提高總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)預(yù)測(cè)精度[21]。在變系數(shù)ΔlogR方法的基礎(chǔ)上，黃勝等選出與烴源巖巖性相近的粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，重新確定轉(zhuǎn)化系數(shù)，利用平均單層烴源巖厚度和鏡質(zhì)體反射率的關(guān)系式，確定ΔlogR模型的相關(guān)系數(shù)，在松遼盆地陸相頁(yè)巖氣單井中取得較好的應(yīng)用效果[22]。胡慧婷等利用自然伽馬曲線受壓實(shí)影響小、對(duì)陸相深層頁(yè)巖氣儲(chǔ)層有機(jī)質(zhì)變化更為敏感的特點(diǎn)，采用自然伽馬曲線代替成熟度作為ΔlogR方法的參數(shù)[23]，松遼盆地沙河子組應(yīng)用表明精度有較大提高。

采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法預(yù)測(cè)總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以利用較多的測(cè)井曲線和地層信息，在不考慮實(shí)際地質(zhì)情況變化時(shí)，預(yù)測(cè)精度通常高于其他方法的[18]。熊鐳等采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)[24]。朱林奇等利用優(yōu)化的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)[25]，效果優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的。馮明剛等采用隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，模型泛化能力強(qiáng)，不易發(fā)生過(guò)擬合現(xiàn)象[26]。王惠君等采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，預(yù)測(cè)結(jié)果比ΔlogR模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型有更高的可靠性[27]。由于機(jī)器學(xué)習(xí)方法理論依據(jù)不足，在模型建立和應(yīng)用時(shí)難以對(duì)實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整，對(duì)樣本數(shù)量和質(zhì)量要求很高，很難在相應(yīng)區(qū)塊大規(guī)模推廣應(yīng)用。

四川盆地D地區(qū)X組陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、成熟度較低、有機(jī)質(zhì)富集層段電阻率較低。通過(guò)優(yōu)化轉(zhuǎn)化系數(shù)和引入放射性測(cè)井曲線改進(jìn)ΔlogR方法，建立黏土礦物導(dǎo)致的低電阻率校正ΔlogR模型——CΔlogR模型，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)研究區(qū)總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的儲(chǔ)量計(jì)算和有利區(qū)優(yōu)選提供支持。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)為四川盆地D地區(qū)X組，主要為濱湖—淺湖和半深湖沉積環(huán)境，暗色泥頁(yè)巖發(fā)育，厚度在30～60 m之間。B井3 502.58～3 604.68 m井段65塊樣品分析表明：有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ型和Ⅲ型；總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.15%～3.01%之間，平均為1.05%，富有機(jī)質(zhì)層段主要為X組一段和X組二段；鏡質(zhì)體反射率在1.23%～1.29%之間，平均為1.26%，有機(jī)質(zhì)處于成熟階段；孔隙度在1.0%～6.4%之間，平均為3.9%。礦物組分中，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于8.70%～57.40%，平均為37.60%；碳酸鹽巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0.90%～49.90%，平均為3.60%；黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于28.50%～63.70%，平均為49.70%。礦物組分縱向上變化較快，非均質(zhì)性強(qiáng)(見圖1(a))。在黏土礦物中，伊/蒙混層占比為41.70%(見圖1(b))。

圖1 研究區(qū)全巖、黏土組分分析Fig.1 Analysis diagram of whole rock and clay composition in the study area

2 儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)規(guī)律

2.1 測(cè)井響應(yīng)分析

基于研究區(qū)實(shí)驗(yàn)資料，分析頁(yè)巖層段測(cè)井響應(yīng)特征，明確與海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層響應(yīng)特征差異，為研究區(qū)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層總有機(jī)碳評(píng)價(jià)提供參考。典型海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的有機(jī)質(zhì)聚集測(cè)井響應(yīng)特征：(1)有機(jī)質(zhì)具有放射性，自然伽馬呈高值；(2)有機(jī)質(zhì)具有生烴作用，聲波時(shí)差呈高值；(3)有機(jī)質(zhì)密度遠(yuǎn)低于巖石骨架密度，密度呈低值；(4)有機(jī)質(zhì)含氫指數(shù)較高，中子孔隙度呈高值；(5)有機(jī)質(zhì)不導(dǎo)電，電阻率呈高值。

以美國(guó)東得克薩斯盆地鷹潭頁(yè)巖氣區(qū)為例，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層主要為鈣質(zhì)頁(yè)巖，隨有機(jī)質(zhì)的增多，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層表現(xiàn)高自然伽馬、高電阻率、高聲波時(shí)差、高中子孔隙度和低密度的特征[28]。D地區(qū)X組陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)(見圖2)表明，研究區(qū)非均質(zhì)性強(qiáng)，薄互層較多，測(cè)井曲線整體上波動(dòng)較多；頁(yè)巖氣儲(chǔ)層連續(xù)累計(jì)厚度較薄，表現(xiàn)高自然伽馬、低電阻率、高聲波時(shí)差、高中子孔隙度和低密度的特征。與海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的測(cè)井響應(yīng)特征對(duì)比，二者電阻率曲線特征相反，原因是研究區(qū)陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，主要發(fā)育泥頁(yè)巖，而鷹潭頁(yè)巖氣儲(chǔ)層黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，主要發(fā)育鈣質(zhì)頁(yè)巖。黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高在一定程度上導(dǎo)致研究區(qū)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層呈低電阻率特征。

圖2 D地區(qū)X組測(cè)井響應(yīng)與巖心分析Fig.2 Logging response graph and core analysis of X Formation in D Area

2.2 測(cè)井響應(yīng)差異性

影響頁(yè)巖氣儲(chǔ)層電阻率因素包括：(1)有機(jī)質(zhì)進(jìn)入過(guò)成熟階段，化學(xué)成分發(fā)生變化，逐漸變?yōu)榈蜌淞康奶抠|(zhì)化合物，直至變?yōu)槭膹?qiáng)導(dǎo)電能力使地層電阻率降低。(2)黏土礦物含有多種孔隙結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致高束縛水飽和度，增強(qiáng)地層導(dǎo)電能力而使地層電阻率降低。(3)集中發(fā)育的黃鐵礦也對(duì)導(dǎo)電率有一定影響[29-30]。巖心資料顯示，研究區(qū)成熟度最高為1.29%，未達(dá)到過(guò)成熟階段；研究區(qū)黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為4.20%，僅在個(gè)別層段呈散點(diǎn)狀分布，最下部的紅色框中黃鐵礦較為發(fā)育(見圖2)；電阻率最低為16 Ω·m，藍(lán)色框中黃鐵礦基本不發(fā)育，電阻率最低為15 Ω·m，說(shuō)明黃鐵礦不是地層電阻率降低的主要原因。

研究區(qū)58塊樣品，以及川南地區(qū)五峰—龍馬溪組海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層169塊樣品的X線衍射全巖分析[31]表明，海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的石英和長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)在16.00%～81.90%之間，平均為51.10%；碳酸鹽巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～64.40%之間，平均為26.10%；黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5.00%～56.60%之間，平均為21.20%。研究區(qū)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的石英和長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)在16.10%～67.60%之間，平均為43.30%；碳酸鹽巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.20%～49.50%之間，平均為2.90%；黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)在28.50%～63.70%之間，平均為49.70%。相較于典型海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層，研究區(qū)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的主要礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)有較大變化。研究區(qū)電阻率曲線相關(guān)關(guān)系(見圖3)表明，黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)、孔隙度和束縛水飽和度與電阻率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)與束縛水飽和度呈正相關(guān)關(guān)系，高黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)導(dǎo)致束縛水飽和度增加，是低電阻率現(xiàn)象的主要原因。

圖3 研究區(qū)電阻率曲線相關(guān)關(guān)系Fig.3 Correlation analysis diagram of resistivity curves in the study area

研究區(qū)有機(jī)質(zhì)成熟度在1.23%～1.29%之間，屬于成熟階段。焦石壩地區(qū)龍馬溪組海相頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)成熟度介于2.90%～3.42%，屬于過(guò)成熟階段[32]。有機(jī)質(zhì)成熟度是判斷有機(jī)質(zhì)生烴強(qiáng)度、生烴特征的主要指標(biāo)，并且有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育與生烴過(guò)程密切相關(guān)[5,33]，當(dāng)頁(yè)巖處于成熟階段時(shí)，有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育程度較低，有機(jī)質(zhì)還未開始大量生烴生氣；當(dāng)頁(yè)巖處于過(guò)成熟階段時(shí)，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生氣高峰，產(chǎn)生大量的有機(jī)質(zhì)孔[34]。陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的高黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高儲(chǔ)層吸附氣量[35]。研究區(qū)有機(jī)質(zhì)多以固態(tài)干酪根的形式存在且占比增大，在測(cè)井響應(yīng)上，聲波時(shí)差曲線對(duì)有機(jī)質(zhì)的響應(yīng)更靈敏，電阻率曲線對(duì)有機(jī)質(zhì)的響應(yīng)不靈敏[16]，研究區(qū)的高黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)導(dǎo)致電阻率曲線降低。

3 CΔlog R模型

ΔlogR方法在北美海相頁(yè)巖儲(chǔ)層中應(yīng)用效果較好。對(duì)于研究區(qū)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層，使用ΔlogR方法計(jì)算總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不準(zhǔn)確：一是高黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)導(dǎo)致的低阻現(xiàn)象在烴源巖層段普遍出現(xiàn)，電阻率與聲波時(shí)差曲線的幅度差有時(shí)難以反映真實(shí)的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)；二是ΔlogR方法是在海相頁(yè)巖中確定的轉(zhuǎn)化系數(shù)，由于成熟度不同，有機(jī)質(zhì)向烴類轉(zhuǎn)化的程度也不同，其中固態(tài)干酪根與烴類的占比也有較大差別，對(duì)聲波時(shí)差轉(zhuǎn)化系數(shù)的取值有較大影響[21]。

3.1 聲波時(shí)差轉(zhuǎn)化系數(shù)

ΔlogR方法通過(guò)聯(lián)立聲波時(shí)差、電阻率與孔隙度的關(guān)系式，消去孔隙度得到聲波時(shí)差與電阻率之間的關(guān)系，在聲波時(shí)差為262～460 μs·m-1時(shí)，電阻率對(duì)數(shù)與聲波時(shí)差關(guān)系曲線的斜率近似為0.006，對(duì)應(yīng)電阻率與聲波時(shí)差之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)k。

確定k是為了消除孔隙度的影響。k的推導(dǎo)涉及經(jīng)驗(yàn)公式和地區(qū)參數(shù)，以一定幅度變化k，預(yù)測(cè)誤差隨幅度變化而呈規(guī)律性變化，當(dāng)k取0.006時(shí)，在陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中的計(jì)算誤差并非最小[21]。另外，聲波時(shí)差曲線主要反映固態(tài)的干酪根，電阻率曲線主要反映孔隙的烴，在有機(jī)質(zhì)成熟度較小的陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中，聲波時(shí)差曲線更能反映有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，k隨之增加，需要找到一個(gè)既能有效消除孔隙度影響，又能輔助聲波曲線準(zhǔn)確識(shí)別固態(tài)干酪根的k，使ΔlogR方法在研究區(qū)有更強(qiáng)的適用性。

為了使k準(zhǔn)確反映研究區(qū)聲波時(shí)差與電阻率之間的關(guān)系，在研究區(qū)非烴源巖段找到聲波時(shí)差與電阻率曲線較為平穩(wěn)的層段(見圖4紅色線中間部分)，作為標(biāo)準(zhǔn)段重新擬合聲波時(shí)差與電阻率對(duì)數(shù)的斜率，盡可能排除巖性、礦物等其他因素的影響，找到合適的k。

圖4 研究區(qū)聲波時(shí)差和電阻率曲線重疊Fig.4 Overlapping diagram of sonic time difference resistivity in the study area

3.2 電阻率校正因子

根據(jù)海相與陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征，在一定程度上修正研究區(qū)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的高質(zhì)量分?jǐn)?shù)黏土引起的高束縛水飽和度導(dǎo)致的低電阻率現(xiàn)象，使ΔlogR方法能更加準(zhǔn)確反映總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。研究區(qū)電阻率與束縛水飽和度呈反比關(guān)系，采樣點(diǎn)高出標(biāo)準(zhǔn)段的束縛水飽和度越多，電阻率相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)段的電阻率降低越多，所需校正量也越大。地層中自然伽馬放射性主要由巖石中釷、鈾、鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定，鈾的質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要與有機(jī)質(zhì)有關(guān)，釷和鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要與黏土礦物有關(guān)，束縛水飽和度與黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)關(guān)系，去鈾伽馬曲線KTh可以反映束縛水飽和度的變化。電阻率校正因子g的確定參考自然伽馬曲線計(jì)算泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法[36]，用去鈾伽馬曲線求取目的層段的黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)，與基線處(選取的標(biāo)準(zhǔn)段)黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值為g：

(1)

式中：c為地層經(jīng)驗(yàn)因數(shù)，第三紀(jì)地層取3.7，老地層取2.0，研究區(qū)為早中侏羅世，c取2.0；KTh為去鈾伽馬曲線值；KThmin、KThmax分別為目的層段去鈾伽馬曲線最小值和最大值；KThb為基線處去鈾伽馬曲線值。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)段黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)儲(chǔ)層段黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)作標(biāo)定，g表征儲(chǔ)層段電阻率偏移程度，以倍數(shù)形式乘以電阻率實(shí)現(xiàn)電阻率校正。繪制加入校正因子前后低阻段的電阻率與總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的交會(huì)圖(見圖6)，電阻率校正克服束縛水飽和度的影響，較好體現(xiàn)與總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖6 加入校正因子前后研究區(qū)電阻率與總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)交會(huì)Fig.6 Intersection plot of resistivity and total organic carbon content before and after adding the correction factor in the study area

將電阻率校正因子g帶入ΔlogR模型，與電阻率曲線相乘，可得改進(jìn)CΔlogR模型：

(2)

w(TOC)=102.297-0.168 8LOM·CΔ logR+Δw(TOC),

(3)

式中：CΔlogR為幅度差；R為電阻率；Δt為聲波時(shí)差；Rj和Δtj分別為電阻率曲線和聲波時(shí)差曲線的基線值；LOM 為成熟度指數(shù)；Δw(TOC) 為總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)背景值。

將102.297-0.168 8LOM和Δw(TOC) 分別看作常數(shù)a、b，利用研究區(qū)數(shù)據(jù)通過(guò)最小二乘法擬合得到，式(3)可以寫為

w(TOC)=aCΔlogR+b。

(4)

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

研究區(qū)實(shí)際井的電阻率、聲波時(shí)差、去鈾伽馬的基線值分別取自目的層非烴源巖段的平均值。其中，Rj=58.6562 8 Ω·m，Δtj=217.26 μs·m-1，KThb=67.934 633 8 API，k=0.014 9(見圖5)，a=1.562 6，b=0.710 7，確定CΔlogR模型的表達(dá)式為

圖5 研究區(qū)標(biāo)準(zhǔn)段聲波時(shí)差與電阻率對(duì)數(shù)交會(huì)Fig.5 Intersection diagram of sonic time difference and resistivity logarithm in the standard section in the study area

(5)

ΔlogR模型的表達(dá)式為

(6)

在采用CΔlogR模型對(duì)實(shí)際井資料進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，為分析應(yīng)用效果和適用性，采用不易發(fā)生過(guò)擬合現(xiàn)象、泛化能力強(qiáng)的隨機(jī)森林模型[26]進(jìn)行對(duì)比與驗(yàn)證(見表1)。使用平均絕對(duì)誤差(MAE)、平均絕對(duì)百分比誤差(MAPE)和均方根誤差(RMSE)進(jìn)行綜合分析，預(yù)測(cè)結(jié)果曲線見圖7。

表1 研究區(qū)實(shí)際井模型預(yù)測(cè)誤差分析

圖7 D地區(qū)X組B井總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.7 Prediction results of total organic carbon content in well B of X Formation in a D Area

由表1可以看出，對(duì)于研究區(qū)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層，ΔlogR模型的應(yīng)用效果較差，誤差較大，精確度低，無(wú)法滿足勘探生產(chǎn)的需要。原因主要在于無(wú)法適用于研究區(qū)非均質(zhì)性強(qiáng)、縱向上礦物組分變化較大、高質(zhì)量分?jǐn)?shù)黏土導(dǎo)致普遍低電阻率的復(fù)雜環(huán)境，預(yù)測(cè)結(jié)果在曲線上變化幅度小，難以反映地層真實(shí)總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。CΔlogR模型的回判效果和測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證效果的精度與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好，較準(zhǔn)確計(jì)算陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層成熟度較低的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，體現(xiàn)模型的有效性和可靠性。隨機(jī)森林模型的預(yù)測(cè)結(jié)果有較高的精度，建模數(shù)據(jù)回判的誤差最小，體現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)方法的優(yōu)勢(shì)，在測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證效果上的準(zhǔn)確性低于CΔlogR模型的。這類方法的精度在一定程度上取決于樣本數(shù)據(jù)，需要大量的樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且樣本的分布要較為均衡才能取得較好的效果，在陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層礦物成分復(fù)雜、儲(chǔ)層多樣的環(huán)境中，缺少相應(yīng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)參與建模，預(yù)測(cè)結(jié)果的精度降低。相較于隨機(jī)森林模型，CΔlogR模型的測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證效果有一定的提高，具有更強(qiáng)的外推性與普適性，對(duì)樣本要求較低。

5 結(jié)論

(1)四川盆地D地區(qū)X組陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有非均質(zhì)性強(qiáng)、礦物組分變化大、黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的特點(diǎn)。海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層有機(jī)質(zhì)富集，電阻率相對(duì)較高。研究區(qū)高質(zhì)量分?jǐn)?shù)黏土導(dǎo)致電阻率曲線降低，在有機(jī)質(zhì)聚集層段出現(xiàn)低電阻率現(xiàn)象，同時(shí)較低的有機(jī)質(zhì)成熟度使得電阻率無(wú)法準(zhǔn)確反映地層總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(2)在ΔlogR方法的基礎(chǔ)上，加入電阻率校正因子，采用去鈾伽馬曲線計(jì)算相對(duì)黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)，修正電阻率曲線；在研究區(qū)低成熟度環(huán)境下，用標(biāo)準(zhǔn)段的實(shí)際電阻率和聲波時(shí)差測(cè)井曲線確定真實(shí)聲波時(shí)差轉(zhuǎn)化系數(shù)，建立改進(jìn)的CΔlogR模型。該模型能夠適應(yīng)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層地層環(huán)境，提高總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的預(yù)測(cè)精度，在研究區(qū)或相似條件下的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有較好的推廣性。