烃源岩TOC地球物理定量预测新技术及在珠江口盆地的应用

刘 军 汪瑞良 舒 誉 曾 驿 史运华

（1.长江大学 石油工程学院，湖北 荆州434023；

2.中海石油（中国）有限公司 深圳分公司研究院，广州510240）

总有机碳含量（TOC）是评价生油岩生烃能力的主要指标之一，是含油盆地中生烃研究和资源评价的一项重要参数。在海上，由于受到钻井取心样品限制，一般无法获得连续的烃源岩TOC测定值，通常是用间隔一定距离的TOC几何平均值来评价生烃潜力，造成了相当大的误差［1］。烃源岩相对于非烃源岩，最显著的特征是富含有机质。近年来，随着测井技术发展，许多学者开始探索烃源岩的地球化学参数和测井信息之间的关系，烃源岩中有机质丰度与不同测井参数之间的响应关系也逐渐被认识到［2］，并在有机质的丰度、烃源岩的识别、烃源岩演化成熟度以及烃源岩的评价等方面取得了不少成果，有力地推动了烃源岩评价技术的发展［3，4］。但国内外文献中尚未见到用地震资料直接定量计算烃源岩有机碳含量的报道，烃源岩的地球物理评价程度远落后于储层评价。

本文从岩心岩屑实测TOC值出发，利用相关测井曲线的纵向分辨率高的优势，同时结合三维地震的原始信息，来定量地表征TOC，为资源量的计算提供一种有效而且较精确的参数。

1 烃源岩响应特征分析

1.1 烃源岩测井响应特征分析

珠江口盆地惠州洼陷中古近系恩平组或文昌组为区域烃源岩。从中选择2口典型井制作了测井曲线的交会（图1）。从中可以发现，古近系泥岩呈现高声波时差（DT）、高伽马值（GR）、较低波阻抗值（Imp），砂岩呈高声波时差、低伽马值、较高波阻抗值特征，在此研究的基础上建立起适合本区的划分泥岩及烃源岩的测井曲线识别标准：

泥岩：GR ＞100，Imp＜1.2×107，Rt＞20，DT ＞0.000 22s／m

烃源岩：GR ＞100，Imp＜1.2×107，Rt＞25，DT ＞0.000 23s／m

从B井测井曲线和计算TOC交会图（图1）上看，烃源岩有机质含量在密度测井、伽马测井、声波时差测井、电阻率测井、中子测井等多种测井曲线上都有一定的响应，TOC与GR、RT、DT、CNL曲线成正比例关系，与DEN、Imp曲线成反比例关系（图2）。这些响应特征是烃源岩有机碳含量测井预测的理论依据，而烃源岩TOC测井表征又是地震预测的桥梁。

1.2 烃源岩地震响应特征分析

近年来地震技术的迅速发展和广泛应用为在少井区的油气勘探提供了一条新思路。地震资料具有横向分布广、精度高的特点，因此，基于地震资料的烃源岩分布预测，对于生烃量以及资源量估算具有十分重要的意义。

在对烃源岩地震响应特征分析过程中，发现烃源岩在地震反射上具有与上、下岩层明显不同的特点（图3）：反射轴具有高连续、低频、强振幅的特点，反射结构为平行—亚平行反射，地震剖面上泥岩内部的反射特征一般为空白相或弱振幅。从沉积相的角度来说，发育在深湖－半深湖相的泥岩有机质含量丰富，沉积埋藏条件较好，是较好的烃源岩。烃源岩在地震上的这些响应特征，为我们采用地球物理地震多属性技术来预测烃源岩的分布提供了基础。

2 定量预测烃源岩TOC的地球物理技术

2.1 预测方法

基于地震资料的烃源岩分布预测，对于生烃量以及资源量估算具有十分重要的意义。作者在研究过程中，先后尝试了多种地球物理方法进行烃源岩TOC定量预测，最终形成了“多相递进约束”的地震多属性TOC定量预测新技术。

图1 A井和B井的测井曲线交会图Fig.1 The logging curves cross plot of Well A and Well B

图2 B井测井曲线和计算总有机碳含量图Fig.2 The logging curves of Well B and the total organic carbon（TOC）

图3 古近系烃源岩地震响应特征分析Fig.3 Analysis of the Paleogene source rocks'seismic response

该方法从实测有机碳含量出发，结合测井预测TOC的方法，来获得惠州洼陷钻遇恩平组或文昌组的各口井的纵向、连续的有机碳含量预测曲线，保证了纵向上的高精度性，在洼陷深部位采用虚拟井的TOC曲线［2］，来控制井少处的纵、横向的变化。同时，以预测的TOC和虚拟井的TOC为目标曲线，运用STRATA软件中的EMERGE模块提取与对应深度TOC相关性较好的地震属性；以TOC为因变量，选取的地震属性为自变量，建立它们之间最佳的拟合方程。提取三维地震资料上的地震属性，根据拟合公式计算得到三维分布的TOC数据体。

2.2 预测技术的应用

以惠州三维地震资料为基础，运用STRATA软件进行井（TOC目标曲线）－震（属性参数）拟合。考虑到文昌组、恩平组烃源岩沉积环境、沉积相、干酪根类型的差异性，为了取得最佳拟合效果，将文昌组、恩平组分别进行拟合。

2.2.1 获取TOC目标曲线

包括实际井TOC曲线（由岩心实测的TOC曲线）、测井预测的TOC曲线与虚拟井的TOC曲线（图4）。

2.2.2 建立井－震拟合方程

将惠州洼陷实际井与新建的虚拟井的TOC曲线作为目标曲线，提取井旁道的地震属性为自变量，选取与TOC相关性较好的地震属性，分别建立文昌组和恩平组的拟合方程。

图4 实际井与虚拟井TOC纵向分布曲线Fig.4 TOC longitudinal distribution curves of the actual well and virtual well

a.文昌组拟合方程

以钻遇文昌组的实测井及拟合的虚拟井文昌组的TOC数据为目标曲线，提取了包络振幅等9个属性参数来预测文昌组TOC分布，获得的相关系数为0.600 8（图5）。

b.恩平组拟合方程

以实测井及虚拟井的恩平组TOC数据为目标曲线，提取了波阻抗等7个属性参数，来预测恩平组的烃源岩TOC分布，获得的相关系数为0.501 5（图6）。

图5 文昌组TOC与拟合TOC相关分析图Fig.5 The correlation diagram of Wenchang Formation TOC and Fitting TOC

2.2.3 建立 TOC数据体

根据已经得到的文昌组和恩平组TOC与地震属性的拟合公式，结合惠州洼陷三维地震数据，选取最佳的地震属性分别拟合，得到文昌组和恩平组的三维TOC数据体。最后，将这2个TOC数据体按照Trace相加，就得到一个整体的文昌组和恩平组的TOC数据体。

图6 恩平组TOC与拟合TOC相关分析图Fig.6 The correlation diagram of Enping Formation TOC and Fitting TOC

TOC数据体剖面图（图7）明显反映出文昌组的有机碳含量普遍高于恩平组，其中文昌组wTOC多分布在2.5%～3.5%以上，恩平组wTOC以1.5%～2.5%为主。此外从纵测线TOC变化剖面可以看出：从HZ26洼陷边缘到洼陷深部，有机碳含量明显增大，反映了洼陷深部是优质烃源岩的发育场所；到XJ24洼陷深部，其有机碳含量较HZ26洼陷深部明显变低，这一结果与钻井揭示的现象也正好一致。而从联络测线的TOC数据体剖面图上也反映地层中有机碳含量，从南部隆起区到洼陷深部，再到北部洼陷边缘，先增大后又减小的逐渐变化特征。

图7 TOC数据体剖面图Fig.7 The profile of TOC data body

3 结论

本文提出的“多相递进约束”TOC研究技术，能从岩心、测井、地震属性等方面来反映洼陷烃源岩的发育特征。

a.形成了由钻井岩心实测TOC值→井点TOC曲线→TOC三维数据体的TOC地球物理定量预测新技术。

b.该技术克服了生烃灶区缺乏烃源岩实测地球化学参数的不足，有效地解决了主力生烃洼陷中心部位烃源岩评价问题，为生烃量计算提供了关键基础参数。

c.TOC地球物理定量预测结果，有助于揭示海域井少、且钻井大多不在生烃灶区的烃源岩发育及分布情况。

d.将该方法应用到惠州洼陷，发现洼陷深部是优质烃源岩的发育场所，并且从南部隆起区到洼陷深部，再到北部洼陷边缘，烃源岩呈现先增大后又减小的逐渐变化特征。

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