束鹿凹陷泥灰岩有机碳含量测井评价与应用

吴剑锋， 李佳瑞， 曹文利， 殷 洁， 王吉茂， 王健颖

(1.中国石油华北油田公司勘探开发研究院， 河北 任丘062552；

2.长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室， 湖北 武汉430100；

3.长江大学 地球物理与石油资源学院， 湖北 武汉430100)

束鹿凹陷泥灰岩有机碳含量测井评价与应用

吴剑锋1， 李佳瑞1， 曹文利1， 殷 洁1， 王吉茂1， 王健颖2,3

(1.中国石油华北油田公司勘探开发研究院， 河北 任丘062552；

2.长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室， 湖北 武汉430100；

3.长江大学 地球物理与石油资源学院， 湖北 武汉430100)

摘要：应用测井资料精确计算泥灰岩有机碳含量，将为烃源岩分布规律研究、油气资源评估、源储配置关系研究以及井位部署等提供依据.通过实验分析了有机碳含量与测井资料的相互标定，建立了采用ΔlogR计算泥灰岩有机碳含量的测井解释模型，勾画出区域泥灰岩有机碳含量的平面分布规律，指导了束探B井井位优化部署设计.

关键词：束鹿凹陷； 泥灰岩； 有机碳含量； 烃源岩； 测井评价

束鹿凹陷位于冀中坳陷的南部，凹陷主体面积700km2，分为北、中、南三个洼槽.中洼槽沙三下亚段发育厚度大于300m的泥灰岩，泥灰岩埋深一般大于3000m，面积大于200km2.近几年的勘探证实，束鹿凹陷泥灰岩有机碳含量高、有机质类型好、转化率高、排烃能力强，为优质烃源岩.

由于有机碳含量实验分析样品数量较少，且为离散的点数据[1]，无法满足精细油气资源评估和烃源岩分布规律研究.因此，利用测井资料建立精确的有机碳含量计算模型，进而得到纵向连续的有机碳含量[2]，具有重要应用价值.

1区块概况

1.1 岩性特征

束鹿凹陷沙三下段岩性复杂，根据岩石薄片、扫描电镜、X-衍射等技术手段，结合其成分、颗粒大小、沉积构造等特征，可以识别出4大类岩石类型.其中砾岩类包括颗粒支撑砾岩和杂基支撑砾岩，泥灰岩类包括纹层状泥灰岩和块状沉泥灰岩，砂岩类包括岩屑细砂岩和岩屑粉砂岩，泥岩类包括灰质泥岩和云质泥岩.统计表明，其中的泥岩类、泥灰岩类以及杂基支撑砾岩都具有比较高的有机碳含量.

1.2 烃源岩特征

分析化验资料表明：泥灰岩有机质丰度和可溶有机质丰度高，为好生油岩.有机碳含量在0.5%～4.5%，普遍大于1%；泥灰岩有机质类型好，主要为Ⅱ1型.Ⅰ～Ⅲ油组IH介于600～800mg/g，属于Ⅱ1型干酪根；泥灰岩已经成熟，有机质转化率高，排烃能力强，Ⅲ油组沥青A/TOC介于20%～30%之间，主体为25%，具有较强的排烃能力；Ⅰ～Ⅱ油组沥青A/TOC介于0～15%之间，主体为10 %.总之，束鹿凹陷沙三下段泥灰岩有机碳含量高、有机质类型好(以Ⅱ1型为主)、转化率高、排烃能力强，为优质烃源岩.

2有机碳含量测井评价方法

2.1测井评价原理

众所周知，富含有机质的烃源岩在某些测井信息上能够明显反映出来[3]，有机碳含量越高的岩层在测井曲线上的异常值越大.烃源岩中有机质含量增加会引起自然伽马增大、电阻率增大、声波时差增大、岩石密度减小[4].束鹿凹陷泥灰岩有机碳含量与测井曲线之间相关性分析表明，声波时差和电阻率与有机碳含量相关性最好，其次为岩石密度和电阻率.因此，本次研究根据声波时差和电阻率测井曲线，采用ΔlogR技术建立有机碳含量测井解释模型.

2.2测井解释模型

ΔlogR技术是将声波时差曲线和电阻率曲线在非生油岩段重合，并将重合段确定为基线[5].叠合的两条曲线中电阻率曲线取对数刻度、从左至右逐渐增大，声波时差曲线取线性刻度、从左至右逐渐减小，这时，两条曲线之间的幅度差即为ΔlogR值[6-7].

采用区域10口井757块有机碳含量实验分析数据，进行归纳、刻度，建立了ΔlogR计算泥灰岩有机碳含量的测井解释模型(图1)，相关系数R2=0.8329.

图1 束鹿凹陷泥灰岩有机碳含量测井解释模型

公式如下：

ΔlogR=log(Rt/250)+0.02(Δt-150)

(1)

TOC= 1.4289ΔlogR-0.0197

(2)

公式(1)和(2)中：ΔlogR为声波时差曲线与电阻率曲线的间距；Rt为电阻率测井值，Ω·m；Δt为声波时差测井值，μs/m； 250为电阻率测井基线值，Ω·m；150为声波时差测井基线值，μs/m；0.02为对数刻度下一个电阻率单位与线性刻度下一个单位声波时差的比值；TOC为有机碳含量.

模型建立过程中的关键之处有两点：(1)有机碳含量实验分析数据基本都是钻井过程中的岩屑样品(每隔5m取一包样品进行室内分析)，因此存在深度归位误差，需要依据电性特征分类归纳、合并汇总；(2)准确把握声波时差线性刻度和电阻率对数刻度之间匹配关系，使之在非生油岩段保持重合，从而使得确定的公式中刻度转换系数比较精确.

依据上述建立的有机碳含量测井解释模型对束鹿凹陷沙三下钻遇泥灰岩的30口井进行了有机碳含量计算.图2为晋A井有机碳含量测井计算成果图，图中第1道为自然伽马测井曲线，第2道为深度道，第3道为声波时差和电阻率叠合道，第4道为有机碳计算值与有机碳分析值对比道.从第4道对比结果可以看出，采用上述模型计算的有机碳含量与实验分析的有机碳含量具有比较高的吻合程度.

qAPI：自然伽马；Δt：声波时差图2 晋A井有机碳含量测井计算成果图

3有机碳含量分布规律与应用

3.1有机碳含量分布规律

从单井有机碳含量计算结果看(图2)，晋A井3650～4130m井段自然伽马等测井曲线特征反映为泥灰岩段，但是纵向上机碳含量可以分为3段，即第Ⅰ段3650～3830m井段有机碳含量1.0%～2.0%，第Ⅱ段3830～4010m井段有机碳含量1.5%～4.5%，第Ⅲ段4010～4130m井段有机碳含量1.0%～2.5%，其中第Ⅱ段3830～4010m井段有机碳含量最高.根据多口井有机碳含量测井计算结果，纵向上均具有与晋A井相类似的三段式分布特征.

同时，分层段勾画出了有机碳含量的平面分布特征.图3为束鹿凹陷第Ⅱ段泥灰岩有机碳含量等值线图，由图可以看出，第Ⅱ段泥灰岩有两个高有机碳含量分布区：晋100以东和晋古5以西两个高值分布区域；有机碳含量大于1%的分布面积大约有140km2.

图3 束鹿凹陷第Ⅱ段泥灰岩有机碳含量等值线图

3.2有机碳含量地质应用

有机碳含量的测井评价，为束鹿凹陷泥灰岩原油资源量估算提供了依据.根据评价得到的生油岩面积、厚度、有机碳含量以及沥青A等参数，估算的泥灰岩总生油量7.57亿t、总聚油量3.68亿t、源内潜在可动油1.9亿t.

有机碳含量的测井评价，为束鹿凹陷泥灰岩井位部署提供了技术支持.根据评价得到的有机碳含量，优化井位设计，在优质烃源岩区晋A井东约1000m部署钻探了束探B井.束探B井已经完钻，依据束探B井声波时差和电阻率测井曲线，采用上述模型计算的第Ⅱ段泥灰岩(4000～4160m)有机碳含量比较高(平均2.3%).图4为束探B井有机碳含量测井计算成果图.由图可以看出，测井计算的有机碳含量与有机碳等值线图3预测结果比较吻合.

qAPI：自然伽马；Δt：声波时差图4 束探B井有机碳含量测井计算成果图

4结论

本文利用实验分析和测井曲线相互标定，建立了较为精确的ΔlogR法有机碳含量计算模型，对束鹿凹陷有机碳含量进行了评价和研究，并得到了以下结论和认识：

(1)经典的ΔlogR法，适用于束鹿凹陷泥灰岩有机碳含量测井评价，而且计算精度较高.

(2)原始实验数据的分类合并预处理及公式中刻度转换系数的确定，是确定解释模型过程中的关键.

(3)有机碳含量分布规律研究，为束鹿凹陷泥灰岩原油资源量估算和井位部署提供了依据，新钻探井的有机碳含量与预测结果具有良好的一致性.

参考文献:

[1]雷涛，周文，杨艺，等．塔里木盆地塔中地区海相烃源岩测井评价方法[J]．岩性油气藏，2010，22(4)：89-94．

[2]高阳．利用测井信息评价盐湖相烃源岩[J]．沉积学报，2013，31(4)：730-736．

[3]王贵文，朱振宇，朱广宇．烃源岩测井识别与评价方法研究[J]．石油勘探与开发，2002，29(4)：50-52．

[4]王宗礼，李君，罗强，等．利用测井资料精细评价冀中坳陷廊固凹陷烃源岩[J]．天然气地球科学，2012，23(3)：430-437．

[5]杨少春，王娜，李明瑞，等．鄂尔多斯盆地崇信地区三叠系延长组烃源岩测井评价[J]．天然气地球科学，2013，24(3)：470-476．

[6]金涛，高日胜，高彩霞，等．从烃源岩测井评价结果看冀中坳陷饶阳凹陷勘探前景[J]．天然气地球科学，2010，21(3)：406-412．

[7]许晓宏，黄海平，卢松年．测井资料与烃源岩有机碳含量的定量关系研究[J]．江汉石油学院学报，1998，20(3)：8-12．

(编辑：姚佳良)

收稿日期：2014-07-08

作者简介：吴剑锋，男，yjy_wujf@petrochina.com.cn； 通信作者：王健颖，女，1017542769@qq.com

文章编号：1672-6197(2015)02-0024-03

中图分类号：P631.8+4 文献标志码：A

The logging evaluation and application
of the muddy limestone′s organic carbon content in Shulu sag

WU Jian-feng1, LI Jia-rui1, CAO Wen-li1, YIN Jie1, WANG Ji-mao1, WANG Jian-ying2,3

(1.PetroChina Huabei Oilfield Company Exploration and Development Institute, Renqiu 062552, China;

2. Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources, Ministry of Education,

Yangtze University, Wuhan 430100, China;

3. College of Geophysics and Oil Resources, Yangtze University, Wuhan 430100, China)

Abstract:Research on hydrocarbon source rocks distribution rules, improving the accuracy of evaluating oil and gas resource, the relation between source and reservior and geometric arrangement of wells are based on accurate calculating organic carbon content. In the article, the logging interpretation model of muddy limestone organic carbon content calculation usingΔlogR has established according to the organic carbon content Inter-calibration between experimental analysis and well logging data. The distribution rules of organic carbon content in the muddy limestone area is stated. And the well zone constituency and design optimization of Shutan B well are guided.

Key words:Shulu sag; muddy limestone; organic carbon content; hydrocarbon source rocks; logging evaluation