辽河盆地大民屯凹陷油页岩测井评价

薛大力

（中国石油辽河油田公司，辽宁沈阳 110316）

油页岩属于非常规油气资源，是未来的重要接替能源[1-2]。中国油页岩主要分布在吉林、辽宁和广东等地[3-6]，其中位于辽河盆地的大民屯凹陷油页岩资源比较丰富，但是针对油页岩开展的工作程度较低[7]。油页岩评价过程中不可能对每口井都进行大量取心和分析化验，这就给油页岩的评价带来了一定的困难[8-9]。

油页岩的测井曲线响应明显，计算的油页岩含油率是一项重要指标。前人[10-12]在油页岩与烃源岩评价参数方面开展过一些相关研究；并对含油率与总有机碳含量之间的关系进行了探讨，含油率随着有机碳含量的增加而增加[5-6]；含油率与有机碳之间存在线性正相关关系，并且当油页岩有机碳含量大于6%时，油页岩的含油率大于3.5%[13]。因此，利用大量的油气井测井资料解释油页岩的总有机碳含量，进而判断含油率情况，是目前评价辽河盆地大民屯油页岩资源的有效途径之一[14-16]。

1 区域地质背景

大民屯凹陷位于辽河坳陷东北部，呈南宽北窄的不规则三角形，与周边构造成断层接触，是发育在太古界和中上元古界基底之上的中、新生代陆相凹陷（图1）[7]。始新世至渐新世，大民屯凹陷在早期基底伸展断裂的控制下，形成了东断西超的箕状断陷结构，可划分为3个亚一级构造单元。

2 油页岩的分布特征

大民屯的油页岩赋存于沙四段二亚段底部，顶部为沙四段一亚段的大套纯厚泥岩，底部为薄层泥岩，下面接触基底的变质岩。由于受基底构造形态的影响，区内形成的油页岩在低洼处较厚，隆起处较薄或缺失，平均油页岩的厚度为25～240m。

沙四段下部沉积是期时凹陷处于裂谷盆地沉降初期，发育一套油页岩和钙质泥岩。前人研究表明当油页岩有机碳含量大于6%时，油页岩的含油率大于3.5%[13-16]。

图1 辽河盆地大民屯凹陷构造单元划分图

大民屯凹陷内油页岩整体呈现中间厚，周围薄的特点。安福屯-静北潜山带和静安堡潜山油页岩发育、分布稳定、连续性较好，沉积厚度达100～220m，最大可达240m。中央构造带基本继承了前中生代潜山的构造形态，沙四段二亚段超覆沉积之上，油页岩沉积厚度较薄，达20～60m（图2）。

图2 大民屯凹陷油页岩厚度图

3 油页岩的测井响应特征

有机质丰度是评价烃源岩生烃能力的重要参数，应用测井资料研究有机质丰度是一种重要的评价油页岩质量的方法。

通过对比和实验，确定基线，确定基线之后，用两条曲线之间的间距来识别富含有机质的层段。图3为该区内钻井柱状图，油页岩在测井曲线上表现为高声波时差，高电阻，低伽马，低密度的特征。

图3 S616井油页岩的测井响应特征

4 油页岩的评价

由于研究区石油测井资料多数无密度曲线，利用油页岩特征首先定性识别油页岩层段，再利用ΔlogR方法进行含油率计算（图4）。

图4 油页岩的△logR方法解释图版

根据中子孔隙度一电阻率重叠计算△logR的方程是：

由△logR计算有机碳含量TOC：

TOC=a×△ logR+×TOC

式中，a为拟合系数，△TOC为有机碳背景值。

由有机碳含量TOC计算含油率Tar：

油页岩含油率与其有机碳含量呈正相关关系，可以利用有机碳含量TOC与含油率Ta之间的关系，拟合出它们之间的关系式：

Tar二a×TOC+b式中，a，b为拟合系数。

基于△logR法，S616井的单井柱状图中，声波时差曲线和电阻率曲线在3 091～3 142m、3 174m和3 228m产生间距，对应录井资料，确定为油页岩（图3），而在油页岩上部的泥岩段声波时差曲线和电阻率曲线重叠在一起，即为基线，因此，用△logR法识别油页岩，完全适用于大民屯凹陷。

通过大量测井数据的分析，电阻率基线为3.5Ωm，声波时差基线为305μS/m。通过△logR的计算公式，计算出了测试TOC值对应的△logR（表1），然后用计算出的△logR与测试总有机碳进行回归（图5），即可得到大民屯凹陷油页岩总有机碳评价模型。从图5中看出，△lgR与实验测试总有机碳呈正相关关系，即总有机碳值越大，对应的ΔlgR越大，相关系数达到0.965 8。线性公式为总有机碳=6.273 4×△lgR-0.429 5。

图5 油页岩△lgR与实验总有机碳关系图△lgR=lg（R/R基线）+0.02（△t-△t基线）

应用该方法对大民屯凹陷的整体有机碳含量进行了预测。沙四段油页岩二亚段的总有机碳好于一亚段的总有机碳。二亚段的油页岩总有机碳＞3%的油页岩最厚达126m，并且大部分分布厚度在50m以上。而沙四段油页岩一亚段总有机碳＞3%的油页岩最厚只有100m，且厚度50m以上的油页岩明显小于二亚段（图6）。

图6 大民屯凹陷总有机碳评价平面分布图

5 结论

大民团凹陷内沙四段二亚段的油页岩在测井曲线上表现为高声波时差，高电阻，低伽马，低密度的测井响应特征。

在大民屯凹陷内，可以利用△logR方法对油页岩的总有机碳和含油率进行预测，并对可以全区的油页岩进行定量评价，其中计算所获总有机碳数据与实测有机碳数据吻合较好。评价结果表明，研究区内沙四段总有机碳含量高的油页岩，主要分布在凹陷的西北部的安福屯凹陷。