建南地區東岳廟段頁巖總有機碳含量預測研究

劉玉婷，潘仁芳

李 群 (遼河油田歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114)

建南地區東岳廟段頁巖總有機碳含量預測研究

李 群 (遼河油田歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114)

泥頁巖的總有機碳含量(TOC)是頁巖氣資源評價中的重要指標。利用ΔlogR方法和地震屬性反演方法對建南地區東岳廟段頁巖TOC進行了預測。實際應用表明，上述方法在建南地區的適用性較強，能得到與實測值誤差較小的預測結果。

頁巖；總有機碳含量(TOC)；ΔlogR方法；地震屬性反演方法

總有機碳含量(TOC)是評價頁巖生烴能力的最重要和最基礎的參數。預測TOC含量的方法很多，由于受技術和條件的制約，還沒有形成一種統一且有效的預測方法[1]。近年來，隨著頁巖氣勘探開發的深入，對頁巖TOC的分布預測顯得十分重要。為此，筆者采用ΔlogR方法和地震屬性反演方法對建南地區東岳廟段頁巖TOC進行了預測。

1 ΔlogR方法

1.1ΔlogR預測原理

ΔlogR方法既適合于碳酸鹽巖，又適合于碎屑巖烴源巖，能準確計算出不同成熟度條件下的有機質含量值[2]。非滲透性巖層中高的聲波時差一般起因于高含量的低速有機質，而其電阻率的升高又可能指示源巖開始成熟并生成烴類流體[3]。孔隙度曲線(包括聲波時差、補償中子、密度)主要與固體有機質的數量有關,在未成熟的烴源巖中,電阻率與孔隙度曲線之間的間距(ΔlogR)主要由孔隙度曲線增大造成,它可以反映有機質的豐度。根據聲波時差、電阻率曲線疊加計算ΔlogR的方程如下[4]：

ΔlogR=lg(R/R基線)+0.0064×(Δt-Δt基線)

(1)

式中，ΔlogR為聲波時差與電阻率測井曲線間距在對數電阻率坐標上的讀數；R為測井實測電阻率值，Ω·m；R基線為非烴源巖中基線對應于Δt基線值的電阻率值，Ω·m；Δt為測井實測聲波時差，μs/m；Δt基線為非烴源巖對應的聲波時差，μs/m。

ΔlogR與TOC呈線性相關，并且是成熟度的函數[5]，由ΔlogR計算TOC的定量關系式為：

TOC=ΔlogR×101.5374-0.944×Ro+ΔTOC

(2)

式中，Ro為鏡質體反射率，%；ΔTOC為有機碳含量的背景值，%。

1.2ΔlogR預測過程

應用ΔlogR方法估算單井目的層位的總有機碳含量值的具體步驟如下：①將其聲波時差(AC)和電阻率(Rt)曲線按上述刻度規則重疊在一起，并在目的層段內找出非烴源巖所對應的AC-Rt重合段。該重合段即所要找的AC和Rt的基線段，從而可確定兩者的基線值。②根據每口井確定的R基線和Δt基線值，由式(1)計算相應的ΔlogR值。然后根據式(2)估算出目的層的總有機碳含量值，其中需要根據實際情況確定一個成熟度Ro值，即該參數取值為確定值。

2 地震屬性反演方法

2.1地震屬性反演基本原理

地下巖層物理性質或流體性質發生變化時，會引起地震運動學和動力學特征的相對變化，反映這些特征的地球物理參數有頻率、振幅、時間等屬性。根據反映地球物理參數變化的屬性(頻率、振幅、時間等)與已知信息的統計關系，推斷地下物性參數和油氣分布范圍的技術稱為地震屬性反演[6]。

利用地震資料屬性研究儲層特征的基礎是地震與測井數據之間存在一定的內在關系，利用測井資料解釋儲層物性參數，建立與井旁地震道地震屬性之間的相關性，將地震屬性轉換成儲層物性并推算到井間或無井區，其基本流程包括地震屬性的提取、優化訓練和目標參數的反演。

2.2地震屬性反演預測過程

應用地震屬性反演來對TOC進行橫向預測的步驟如下：①加載TOC目標曲線、原始地震道和外部屬性(采用模型反演的波阻抗值)。②進行地震屬性的提取和優化選擇，建立目標屬性TOC與地震屬性和外部屬性之間的統計關系。具體操作時應首先進行屬性的提取和優化工作。③利用已建立的統計關系來反演得到目標屬性剖面，訓練并建立統計關系。經過“一對一”和“一對多”的屬性提取和優化組合后，最后確定多屬性組合。

3 實例分析

注：GR為自然伽馬，API；CAL為井徑，in；DEN為密度，g/cm3；RXO為沖洗帶電阻率,Ω·m。

建南地區處于鄂西渝東地區的石柱復向斜上，該區下侏羅統東岳廟段主要是半深湖沉積，巖性以黑色、灰黑色頁巖為主，暗色泥巖厚度50～120m，分布穩定。泥頁巖有機質豐度較高，黑色頁巖的TOC普遍在0.44%～2.11%之間，生成頁巖氣藏的潛力較大。

下面，利用ΔlogR預測方法和地震屬性反演預測TOC方法對該區J111井的TOC進行預測。圖1為J111井的單井TOC預測示意圖。圖中ΔlogR由式(1)計算得到， 其中Rt和AC的基線值分別取49.17Ω·m和212.929μs/m；TOC由式(2)計算得到，其中Ro、ΔTOC分別取1.06%和1.19%，從圖1可以看到，與TOC曲線相交的直線棒(橫刻度線中加粗的部分)為實測點的TOC值，兩者的符合程度很高，說明所計算的TOC精度很高，基線值取值合理。

對TOC進行橫向預測后，可獲得TOC數據體。將J111鄰井地震道的TOC數據導出，與單井預測及實測點的TOC值對比進行誤差分析，結果如表1所示(其中相對誤差1表示ΔlogR方法預測值與樣品實測值的相對誤差，相對誤差2表示地震預測值與樣品實測值的相對誤差)。由表1可以看出，建南地區J111井東岳廟段頁巖的實測TOC值范圍為0.74%～1.61%，采用ΔlogR方法預測出的單井TOC最小值為0.635873%，最大值為1.973124%，與實測值的誤差普遍較小。采用地震屬性反演得到的預測值范圍為0.683152%～1.674582%，與實測值的誤差也較小，說明應用上述方法預測效果較好，具有較強的適用性。

表1 建南地區J111井東岳廟段頁巖TOC誤差統計表

[1]Fertl W H, Chilingar G V. Total organic carbon content determined from well logs [J]. SPE,1988: 407-419.

[2]Passey Q R. A Practical Model for Organic Richness from Porosity and Resistivity Logs [J].AAPG Bulletin,1990, 74(12) :1777-1794.

[3]宋寧,侯建國,王文軍.利用測井技術評價蘇北盆地生油巖[J].海洋石油,2000,107(1): 8-13.

[4]Kamali M R, Mirshady A A. Total organic carbon content determined from well logs using ΔlogR and neuro fuzzy techniques[J].Journal of Petroleum Science and Engineering,2004,45: 141-148.

[5]Autric A. Resistivity, radioactivity, and sonic transit time logs to evaluate the organic content of low permeability rocks [J]. The Log Analyst, 1985,26(3):36-45.

[6]孫家振，李蘭斌.地震地質綜合教程[M].武漢：中國地質大學出版社，2002.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409.2012.01.017

P618.13

A

1673-1409(2012)01-N053-03