北黄海盆地上侏罗统烃源岩测井评价

刘金萍 ，简晓玲 ，王改云 ，杜民 ，王嘹亮 ，成古

（1．广州海洋地质调查局国土资源部海底矿产资源重点实验室，广东 广州 510075；2.中山大学地球科学系，广东 广州 510275）

北黄海盆地上侏罗统烃源岩测井评价

刘金萍1，简晓玲1，王改云1，杜民1，王嘹亮1，成古2

（1．广州海洋地质调查局国土资源部海底矿产资源重点实验室，广东 广州 510075；2.中山大学地球科学系，广东 广州 510275）

北黄海盆地尚处于勘探早期，盆地内烃源岩厚度巨大，但钻井取心较少，测试样品有限，难于对该区的烃源岩条件作出整体评价。文中结合地层沉积特征和地球化学测试数据，利用Δlog R技术，根据有机质在测井曲线上的响应特征，考虑岩性组合的差异，建立了适合研究区不同岩性组合的2种有机质丰度测井解释模型，获得钻井剖面上连续分布的总有机碳质量分数信息。研究表明：北黄海盆地东部坳陷上侏罗统烃源岩发育，上部J3SQ2层序中烃源岩厚度50～300 m，坳陷中心总有机碳质量分数大部分高于1.5%；下部J3SQ1层序中烃源岩厚度50～200 m，总有机碳质量分数0.5%～2.0%。2套层序中烃源岩总有机碳质量分数均表现出由坳陷中心向四周降低的特征。整体上，研究区上侏罗统烃源岩以中等烃源岩为主，具有生成油气的物质基础，邻近生烃中心的构造带应具有较好的勘探前景。

烃源岩；测井评价；上侏罗统；北黄海盆地

0 引言

北黄海盆地是发育在华北地台上的中、新生代小型叠合断陷盆地，是我国近海勘探及研究程度均较低的一个含油气盆地［1-4］，其邻区已有油气发现［5-6］。近年来，我国在该盆地完成了大量的综合地球物理调查和钻探工作，对该盆地的油气地质条件有了深入认识。目前的钻探结果揭示，东部坳陷是北黄海盆地最具勘探前景的一个坳陷［7］，其中发育巨厚的中、新生代地层，具备一定的生油气能力，且多口钻井已在中生界见油气显示及工业油气流［8-9］。东部坳陷内的烃源岩主要为中、上侏罗统暗色泥岩，厚度超过1000 m。受海上钻井岩心样品数量的限制，很难获得连续烃源岩的有机碳实验室测定值，如何正确评价东部坳陷内巨厚烃源岩的生烃潜力对资源评价和后续勘探方向都至关重要。

烃源岩测井预测及评价因不受岩石样品的限制，纵向分辨率高，不仅能获得连续的有机碳质量分数资料，而且还能提供烃源岩厚度，近年来取得了长足进展并得到广泛应用［10-12］。但是，受烃源岩岩性组合多样、有机质类型和成熟度差异等因素影响，不同地区烃源岩具有不同的测井响应特征，很难建立普适性公式［13］。本文在充分考虑研究区烃源岩地质及地球化学特征的基础上，利用Δlog R技术，根据有机质测井响应特征，建立适合研究区不同岩性组合的总有机碳质量分数（TOC）与测井响应值的定量关系，获得钻井剖面上连续分布的总有机碳质量分数信息，并据此重点评价研究区上侏罗统不同层序中烃源岩的分布特征。

1 Δlog R方法原理

Δlog R法是由Exxon和Esso公司在1979年研发的一种利用测井资料来评价烃源岩的技术。该方法对碳酸盐岩和碎屑岩都适用，能够很好地预测烃源岩的总有机碳质量分数，得到了广泛应用［14-24］。

Δlog R法的基本原理是将适当刻度的声波曲线重叠到电阻率曲线上。由于2条曲线都对应于地层孔隙度的变化，在饱含水但缺乏有机质的岩石中，2条曲线彼此平行且重合在一起；而在含油气储集岩或者富含有机质的非储集岩中，2条曲线之间存在差异。利用自然伽马、补偿中子孔隙度及自然电位曲线可以辨别和排除储集层段。在应用过程中，其幅度差常用相对刻度表示，每2个对数电阻率值对应声波时差为278.00 μs/m。定义声波时差曲线与电阻率曲线重合处，意味着细粒非烃源岩（差烃源岩）段不含有机碳，Δlog R值视为0。其计算烃源岩总有机碳质量分数的公式为

式中：Δlog R为声波时差与电阻率曲线间的间距；R1为测井仪实测电阻率，Ω·m；R0为非烃源岩段所对应的电阻率，Ω·m；DT为实测声波时差，μs/m；DT0为非烃源岩段所对应的声波时差，μs/m；K为单个电阻率刻度所对应声波时差（144.00 μs/m）的比值，取 0.02。

在成熟度一定的烃源岩层段，TOC与Δlog R值呈线性关系，其关系式为

式中：LOM为热变指数。

LOM可以根据镜质体反射率分析得到，且LOM=7时，有机质开始进入热催化生油气阶段，即生油窗，对应镜质体反射率为0.5%；LOM=12时，为有机质高温生气阶段，即过成熟阶段，对应镜质体反射率2.0%。

由于泥岩中都含有一定量的有机质，因此，非烃源岩或差烃源岩段作为Δlog R基线时，应该考虑其实际TOC 背景值（ΔTOC），式（2）应为

故烃源岩TOC和Δlog R应该存在TOC=aΔlog R+b这样的线性关系。通过实测TOC数据和利用测井曲线值计算得到的Δlog R值线性拟合，可以求取相应的系数a和b，进而确定可用于TOC计算的公式，即TOC测井解释模型。

2 模型的建立

对比研究区烃源岩实测TOC值与不同测井曲线值发现，单井烃源岩实测TOC值与声波时差（DT）和深侧向电阻率（RLLD）具有较好的正相关关系（见图1），符合Δlog R方法建立TOC测井评价模型的要求；并且，这2类测井曲线数据研究区钻井都有：因此，最终选择声波时差和深侧向电阻率曲线数据，根据Δlog R方法的思想建立研究区烃源岩有机质丰度测井解释模型。

图1 NYS9井烃源岩实测TOC与DT和RLLD相关关系

研究区NYS9井实测TOC数据较多，本研究以该井实测TOC及其测井数据为基础，应用Δlog R方法建立研究区的烃源岩有机质丰度测井解释模型。应用Δlog R方法建立TOC测井解释模型最关键的一步是读取声波时差基线值和电阻率基线值。具体操作是，按照一定的刻度使非烃源岩段的声波时差曲线与电阻率曲线重合，读取此段声波时差值和电阻率值，将其作为相应的基线值。因研究区目前所钻探井上侏罗统内部J3SQ1和J3SQ2层序中均稳定发育10～20 m厚的非烃源岩泥岩，且分布连续，因此，选择2套层序中的非烃源岩层段作为确定测井曲线基线的位置。

分析发现，NYS9井J3SQ2和J3SQ1两套层序的声波时差和电阻率基线值均不一致。原因可能是：J3SQ1层序主要为三角洲平原或前缘砂体沉积，砂泥岩薄互层频繁，使得泥岩段各类测井曲线的基线遭到一定程度抬升，如深侧向电阻率曲线，砂岩表现出高电阻率特征，而泥岩电阻率一般都较低，夹在砂岩之间的薄层泥岩，受测井灵敏度和垂向分辨率影响，测量值会比真实值偏高，从而造成基线抬升现象。因此，本研究将主要为泥质沉积的J3SQ2层序，与主要为砂泥岩互层沉积的J3SQ1层序区分开来，利用Δlog R法建立不同的测井解释模型。

2.1 泥质沉积为主

NYS9井J3SQ2层序3330～3340 m实测TOC小于0.5%，为非烃源岩层，可作为确定测井曲线基线的位置。此处读到声波时差基线值为240.00 μs/m，深侧向电阻率基线值11.4 Ω·m。提取声波时差和深侧向电阻率数据，由式（1）计算出与实测TOC样品深度点对应的Δlog R值，然后对实测TOC值和Δlog R值进行回归分析（见图2），最后得到TOC与Δlog R的关系式：

图2显示此TOC测井解释模型的相关系数r2为0.7013，达到了测井解释模型的精度需求，表明该模型在NYS9井J3SQ2层序中是适用的。

图2 NYS9井J3SQ2层序实测TOC与Δlog R关系

根据式（4），利用声波时差和深侧向电阻率测井曲线，计算获得连续的Δlog R值，进而得到连续的TOC值，即计算的TOC曲线（见图3）。图3中同时显示了实测TOC值和计算TOC解释曲线，二者表现出良好的对应关系，吻合程度很高。说明该TOC测井解释模型在NYS9井泥质沉积为主的层段是适用的。

图3 NYS9井J3SQ2层序实测TOC与计算TOC值

2.2 砂泥互层沉积为主

NYS9井J3SQ1层序3770～3780 m实测TOC小于0.5%，岩性为紫红色泥岩，为非烃源岩层，可作为确定测井曲线基线的位置。此处读得声波时差基线值为195.16 μs/m，深侧向电阻率基线值为36.3 Ω·m。提取声波时差和深侧向电阻率数据，由式（1）计算出与实测TOC样品深度点对应的Δlog R值，然后对实测TOC值和Δlog R值进行回归分析（见图4），最后得到TOC与Δlog R的关系式：

图4显示此TOC测井解释模型的相关系数r2为0.7428，达到了测井解释模型的精度需求，表明在NYS9井J3SQ1层序中是适用的。由式（5），利用声波时差和深侧向电阻率测井曲线，计算获得连续的Δlog R值，进而得到连续的TOC值，即计算的TOC曲线。由于砂岩的数量较大，且与泥岩薄互层，因此在砂岩层段，声波时差曲线未能与深侧向电阻率很好地重合，造成在砂岩和灰岩等非泥岩层段中Δlog R值不为0，甚至具有较大的Δlog R值，引起计算TOC曲线中砂岩和灰岩等非泥岩层段呈现尖峰状，但这并不影响泥岩段的计算TOC值。

图4 NYS9井J3SQ1层序实测TOC与Δlog R关系

图5中同时显示了J3SQ1层序的实测TOC值和计算TOC解释曲线，二者在泥岩段表现出良好的对应关系，具有良好的一致性，说明该TOC测井解释模型在NYS9井砂泥岩互层段中是具有适用性的。

图5 NYS9井J3SQ1层序实测TOC与计算TOC值

3 评价结果及分析

研究区所钻多口探井上侏罗统2个层序均具有与NYS9井相似的沉积特征，因此，利用上述所建2个模型，分别计算了研究区其他钻井上侏罗统烃源岩的TOC值。利用TOC测井解释模型计算得到的TOC值和实测TOC数据，统计了研究区多口钻井上侏罗统2个层序中泥岩的TOC平均值，并结合层序格架、泥岩厚度平面分布特征，充分考虑沉积相变等因素，绘制了上侏罗统2个层序烃源岩的TOC平面等值线图（TOC＞0.5%）（见图6）。

图6 J3SQ1和J3SQ2层序烃源岩厚度和TOC平面分布

从图中可以看出：J3SQ1层序在地层尖灭线附近，烃源岩的TOC值偏低，基本小于0.5%。在沉积中心附近，TOC逐渐增大，总体在0.5%～2.0%；沉积中心烃源岩TOC最大值在2.0%，整体表现出TOC值由沉积中心向四周快速降低的特征。J3SQ2层序与J3SQ1层序烃源岩TOC平面等值线图相似，主要沉积中心位于坳陷西南侧，TOC值由沉积中心向四周快速降低。从厚度上看，J3SQ1烃源岩厚度总体在50～200 m，在坳陷中心烃源岩厚度达到最大，整体在100 m以上，最厚可达200余米；J3SQ2层序烃源岩的展布特征与J3SQ1层序相似，厚度总体在50～300 m，厚度和分布范围上均大于J3SQ1层序，坳陷中部烃源岩分布范围最广，厚度均在200 m以上。

从评价结果看，东部坳陷上侏罗统烃源岩TOC中等，厚度较大，因此研究区具有油气富集的基础，邻近生烃中心的构造带具有较好的勘探前景。

4 结论

1）本研究在Δlog R方法的基础上，建立了针对研究区2种不同岩性组合的烃源岩有机质丰度TOC测井解释模型。分别针对以泥质沉积为主的地层和以砂泥岩间互层沉积为主的地层，根据上侏罗统不同层序不同沉积背景选用不同的TOC测井模型，并利用实测TOC数据验证了所建解释模型在研究区其他井具有很好的适用性。

2）北黄海盆地东部坳陷上侏罗统J3SQ2层序中烃源岩发育，厚度较大，坳陷中心总有机碳质量分数高，大部分高于1.5%；J3SQ1层序中烃源岩厚度相对较薄，总有机碳质量分数与J3SQ2层序相似：因此，研究区具有油气富集的基础，邻近生烃中心的构造带具有较好的勘探前景。

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（编辑 王淑玉）

Logging evaluation of Upper Jurassic source rocks in North Yellow Sea Basin

LIU Jinping1,JIAN Xiaoling1,WANG Gaiyun1,DU Min1,WANG Liaoliang1,CHENG Gu2
(1.Key Laboratory of Marine Mineral Resources,Ministry of Land and Resources,Guangzhou 510075,China;2.Department of Earth Sciences,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China)

The North Yellow Sea Basin is still in the early stage of exploration,in which the thickness of the source rocks is considerable.But it is difficult to overall evaluate the source rocks conditions with the limited core test samples.Based on the stratigraphic sedimentary characteristics and geochemical test data,according to the response characteristics of organic matter on logging curve,two TOC logging interpretation models for different lithology combination were built using Δlog R technology.The organic carbon contents of the continuous distribution in the drilling wells were obtained.The research results show that the thickness of the source rocks in J3SQ2ranges from 50 to 300 m.Major TOC contents reach 1.5%in the depression center.The thickness of source rocks in J3SQ1ranges from 50 to 200 m and the TOC contents range from 0.5%to 2.0%.From the depression center to the surrounding,TOC contents decrease gradually.In summary,the Upper Jurassic source rocks in the North Yellow Sea Basin can be considered as medium source rocks and have the material basis for the formation of oil and gas.So the targets close to the mainquot;hydrocarbon kitchenquot;can be the favorable targets in the further exploration.

source rock;logging evaluation;Upper Jurassic;North Yellow Sea Basin

国家自然科学基金青年基金项目“北黄海盆地构造热机制与成烃效应”（41302100）

TE122.1+15

A

10.6056/dkyqt201706003

2017-05-17；改回日期：2017-09-04。

刘金萍，女，1974年生，教授级高级工程师，主要从事石油地质综合研究工作。E-mail：2497246@qq.com。

刘金萍，简晓玲，王改云，等.北黄海盆地上侏罗统烃源岩测井评价［J］.断块油气田，2017，24（6）：745-749.

LIU Jinping，JIAN Xiaoling，WANG Gaiyun，et al.Logging evaluation of Upper Jurassic source rocks in North Yellow Sea Basin［J］.Fault-Block Oilamp;Gas Field，2017，24（6）：745-749.