遼河盆地大民屯凹陷油頁巖測井評價

薛大力

（中國石油遼河油田公司，遼寧沈陽 110316）

油頁巖屬于非常規(guī)油氣資源，是未來的重要接替能源[1-2]。中國油頁巖主要分布在吉林、遼寧和廣東等地[3-6]，其中位于遼河盆地的大民屯凹陷油頁巖資源比較豐富，但是針對油頁巖開展的工作程度較低[7]。油頁巖評價過程中不可能對每口井都進行大量取心和分析化驗，這就給油頁巖的評價帶來了一定的困難[8-9]。

油頁巖的測井曲線響應明顯，計算的油頁巖含油率是一項重要指標。前人[10-12]在油頁巖與烴源巖評價參數方面開展過一些相關研究；并對含油率與總有機碳含量之間的關系進行了探討，含油率隨著有機碳含量的增加而增加[5-6]；含油率與有機碳之間存在線性正相關關系，并且當油頁巖有機碳含量大于6%時，油頁巖的含油率大于3.5%[13]。因此，利用大量的油氣井測井資料解釋油頁巖的總有機碳含量，進而判斷含油率情況，是目前評價遼河盆地大民屯油頁巖資源的有效途徑之一[14-16]。

1 區(qū)域地質背景

大民屯凹陷位于遼河坳陷東北部，呈南寬北窄的不規(guī)則三角形，與周邊構造成斷層接觸，是發(fā)育在太古界和中上元古界基底之上的中、新生代陸相凹陷（圖1）[7]。始新世至漸新世，大民屯凹陷在早期基底伸展斷裂的控制下，形成了東斷西超的箕狀斷陷結構，可劃分為3個亞一級構造單元。

2 油頁巖的分布特征

大民屯的油頁巖賦存于沙四段二亞段底部，頂部為沙四段一亞段的大套純厚泥巖，底部為薄層泥巖，下面接觸基底的變質巖。由于受基底構造形態(tài)的影響，區(qū)內形成的油頁巖在低洼處較厚，隆起處較薄或缺失，平均油頁巖的厚度為25～240m。

沙四段下部沉積是期時凹陷處于裂谷盆地沉降初期，發(fā)育一套油頁巖和鈣質泥巖。前人研究表明當油頁巖有機碳含量大于6%時，油頁巖的含油率大于3.5%[13-16]。

圖1 遼河盆地大民屯凹陷構造單元劃分圖

大民屯凹陷內油頁巖整體呈現中間厚，周圍薄的特點。安福屯-靜北潛山帶和靜安堡潛山油頁巖發(fā)育、分布穩(wěn)定、連續(xù)性較好，沉積厚度達100～220m，最大可達240m。中央構造帶基本繼承了前中生代潛山的構造形態(tài)，沙四段二亞段超覆沉積之上，油頁巖沉積厚度較薄，達20～60m（圖2）。

圖2 大民屯凹陷油頁巖厚度圖

3 油頁巖的測井響應特征

有機質豐度是評價烴源巖生烴能力的重要參數，應用測井資料研究有機質豐度是一種重要的評價油頁巖質量的方法。

通過對比和實驗，確定基線，確定基線之后，用兩條曲線之間的間距來識別富含有機質的層段。圖3為該區(qū)內鉆井柱狀圖，油頁巖在測井曲線上表現為高聲波時差，高電阻，低伽馬，低密度的特征。

圖3 S616井油頁巖的測井響應特征

4 油頁巖的評價

由于研究區(qū)石油測井資料多數無密度曲線，利用油頁巖特征首先定性識別油頁巖層段，再利用ΔlogR方法進行含油率計算（圖4）。

圖4 油頁巖的△logR方法解釋圖版

根據中子孔隙度一電阻率重疊計算△logR的方程是：

由△logR計算有機碳含量TOC：

TOC=a×△ logR+×TOC

式中，a為擬合系數，△TOC為有機碳背景值。

由有機碳含量TOC計算含油率Tar：

油頁巖含油率與其有機碳含量呈正相關關系，可以利用有機碳含量TOC與含油率Ta之間的關系，擬合出它們之間的關系式：

Tar二a×TOC+b式中，a，b為擬合系數。

基于△logR法，S616井的單井柱狀圖中，聲波時差曲線和電阻率曲線在3 091～3 142m、3 174m和3 228m產生間距，對應錄井資料，確定為油頁巖（圖3），而在油頁巖上部的泥巖段聲波時差曲線和電阻率曲線重疊在一起，即為基線，因此，用△logR法識別油頁巖，完全適用于大民屯凹陷。

通過大量測井數據的分析，電阻率基線為3.5Ωm，聲波時差基線為305μS/m。通過△logR的計算公式，計算出了測試TOC值對應的△logR（表1），然后用計算出的△logR與測試總有機碳進行回歸（圖5），即可得到大民屯凹陷油頁巖總有機碳評價模型。從圖5中看出，△lgR與實驗測試總有機碳呈正相關關系，即總有機碳值越大，對應的ΔlgR越大，相關系數達到0.965 8。線性公式為總有機碳=6.273 4×△lgR-0.429 5。

圖5 油頁巖△lgR與實驗總有機碳關系圖△lgR=lg（R/R基線）+0.02（△t-△t基線）

應用該方法對大民屯凹陷的整體有機碳含量進行了預測。沙四段油頁巖二亞段的總有機碳好于一亞段的總有機碳。二亞段的油頁巖總有機碳＞3%的油頁巖最厚達126m，并且大部分分布厚度在50m以上。而沙四段油頁巖一亞段總有機碳＞3%的油頁巖最厚只有100m，且厚度50m以上的油頁巖明顯小于二亞段（圖6）。

圖6 大民屯凹陷總有機碳評價平面分布圖

5 結論

大民團凹陷內沙四段二亞段的油頁巖在測井曲線上表現為高聲波時差，高電阻，低伽馬，低密度的測井響應特征。

在大民屯凹陷內，可以利用△logR方法對油頁巖的總有機碳和含油率進行預測，并對可以全區(qū)的油頁巖進行定量評價，其中計算所獲總有機碳數據與實測有機碳數據吻合較好。評價結果表明，研究區(qū)內沙四段總有機碳含量高的油頁巖，主要分布在凹陷的西北部的安福屯凹陷。