一种改进的有机碳含量测井评价方法——以雅布赖盆地侏罗系为例

刘春雷，崔式涛 （中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安710077）

景欢 （中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西 西安710200）

薛猛 （中石油大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江 大庆163001）

曹鹏 （中石油吉林油田分公司地球物理勘探研究院，吉林 松原138000）

胡高贤 （中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安710077）

雅布赖盆地位于河西走廊中段，是在前古生界变质岩结晶基底和上古生界褶皱基底上发育起来的中－新生代断陷沉积盆地［1］。盆地总体西窄东宽，呈北东东向展布，南以北大山为界与潮水盆地相连，东以巴彦乌拉山为界与巴音浩特盆地相隔，西北以雅布赖山为界与银额盆地相邻，面积约为1．5×104km2。侏罗系是主要的烃源岩和勘探目的层［2，3］。

总有机碳质量分数（w （TOC））是雅布赖盆地的烃源岩评价研究中的一个基础指标，可以用来识别生油岩，指示有机质丰度，判断生油效率、转化效率和演变程度，估计生油量，推测石油初次运移方向等［4～7］。通过岩心的有机碳热解分析、镜质体反射率等试验分析，可以得到较准确的数据。但岩心分析试验昂贵且费时，因此通过测井分析获取适合研究区w （TOC）经验公式是非常必要的。目前，经典的w （TOC）算法是ΔlgR 法和多元回归法，有效弥补了没有岩心试验分析情况下的w （TOC）确定。

1 经典ΔlgR 法确定w （TOC）

ΔlogR 法的基本原理是利用油层、蒸发岩、火成岩、欠压实沉积物和井壁垮塌严重层段在自然伽马或者自然电位曲线上的不同特点进行辨别并剔除，然后选择适合的刻度范围，将三孔隙度曲线与电阻率曲线重叠，在含少量有机质的层段，2条曲线相互重合或平行；在含丰富有机质层段，两者分离［8］。低密度和低速度 （高声波时差）的干酪根响应是其原因，在未成熟的富含有机质的岩石中还没有生成油气，观测到的2条曲线之间的差异仅仅是由孔隙度曲线响应造成的；而在成熟的烃源岩中，除了孔隙度曲线响应外，由于烃类的存在，电阻率增加，使2条曲线产生更大的差异 （或称间距）［9～11］。ΔlgR 法是一种测井计算w （TOC）的经典算法，由Passey等［12～16］经过试验分析提出：

式中：ΔlgR 为孔隙度曲线与电阻率曲线显示的包络线面积，1；ρp 和ρb 分别为目的层和非烃源岩（基线）电阻率，Ω·m；φp 和φb 分别为目的层和非烃源岩（基线）孔隙度，1；Ilom为反映有机质成熟度的指数，与镜质体反射率相关，1；w （TOC）0为非烃源岩的w （TOC），1；K 为互溶刻度比例系数，1。

该算法的主要缺点包括：①ρb 和φb 难以准确确定，由于致密油气储层往往含有烃源岩，如简单地认为储层即为基线容易导致计算的w （TOC）偏低；②Ilom不易准确确定，该参数对w （TOC）的计算精度起重要的控制作用，要结合烃源岩成熟度来确定；③式 （1）中2．297、－0．1688等数值是特定地区的参数，在其他地区计算效果不好。

2 多元线性回归分析确定w （TOC）

w （TOC）常常与多个因素相联系，由多个自变量的最优组合来预测或估计因变量，比只用一个自变量进行预测或估计更有效，更符合实际。因此，多元线性回归比一元线性回归的实用意义更大。通过对研究区的自然伽马 （qAPI）、自然电位 （Usp）、电阻率 （ρ）、声波时差 （Δt）、补偿密度 （ρc）、补偿中子孔隙度 （φnc）以及ΔlgR 等变量与w （TOC）建立关系，优选出与w （TOC）关系更密切的qAPI、ρ、Δt、ρc 以及ΔlgR 等变量进行详细研究。

2．1 ΔlgR 法结合常规测井的w （TOC）计算模型

经过对测井资料的相关性分析，qAPI、Δt及ΔlgR 与w （TOC）的回归方程为：

如图1所示，计算求取的w （TOC）与岩心试验分析得到的w （TOC）相关性一般：

图1 岩心w （TOC）与式 （3）计算w （TOC）交会图

式中：x 为岩心w （TOC），1；y 为计算w （TOC），1；R2为相关系数，下同。

2．2 基于常规测井的w （TOC）计算模型

经过对测井资料的相关性分析，qAPI、ρ、Δt及ρc 与w （TOC）的回归方程为：

式中：ρlld2为深双侧向电阻率，Ω·m。

图2 岩心w （TOC）与式 （4）计算w （TOC）交会图

如图2所示，计算求取的w （TOC）与岩心试验分析得到的w （TOC）相关性一般：

3 改进的ΔlgR 法确定有机碳含量

针对经典ΔlogR 法的缺点及多元线性回归法精度不够的问题，笔者提出了改进的ΔlogR 法方法。

1）重新确定基线，不将非烃源岩段测井值定为基线，而是将电阻率与孔隙度测井道左刻度值定为基线计算ΔlgR，有效避免了基线确定不准确带来的误差。

式中：ρr 为电阻率右刻度值，Ω·m；ρl 为电阻率左刻度值，Ω·m；Δtl为声波时差左刻度值，μs／m；Δtr为声波时差右刻度值，μs／m；Δtb为声波时差基线值，μs／m。

2）利用岩心试验分析的w （TOC）计算得到 （w （TOC）－w （TOC）0）／ΔlgR，再与岩心分析镜质体反射率 （Ro）建立拟合关系：

3）Ro与深度（d）建立拟合关系：

4）最后得到研究区的w （TOC）回归方程：

如图3 所示，改进的ΔlogR 法计算求取w （TOC）与岩心试验分析得到的w （TOC）相关性较高：

图3 岩心w （TOC）与式 （10）计算w （TOC）交会图

4 实例分析

由雅探－X 井改进的ΔlgR 法与其他方法的效果对比情况 （图4）可见，改进的ΔlgR 法计算的w （TOC）精度最高，ΔlgR 法＋常规测井共同回归方法的效果要比常规测井的回归方法要好，经典的ΔlgR 法，由于其参数的不合适，计算误差较大。

5 结论

致密油研究中，w （TOC）定量评价是很重要的一部分，但经典的w （TOC）计算方法ΔlgR 法在雅布赖盆地侏罗系计算效果与岩心差距很大。笔者利用岩心刻度测井重新构建w （TOC）评价方法，并与其他多元回归方法进行对比，改进的ΔlgR 法效果最好。在没有岩心资料情况下，改进的ΔlgR 法可以利用深度、电阻率以及声波时差等基本测井资料，快速、准确地评价w （TOC），为雅布赖盆地致密油评价提供了良好的基础。

图4 岩心w （TOC）与4种方法计算w （TOC）的检验测井图

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