烴源巖TOC地球物理定量預測新技術及在珠江口盆地的應用

2012-07-06 07:18:30汪瑞良史運華

成都理工大學學報(自然科學版) 2012年4期

劉軍汪瑞良舒譽曾驛史運華

（1.長江大學石油工程學院，湖北荊州434023；

2.中海石油（中國）有限公司深圳分公司研究院，廣州510240）

總有機碳含量（TOC）是評價生油巖生烴能力的主要指標之一，是含油盆地中生烴研究和資源評價的一項重要參數。在海上，由于受到鉆井取心樣品限制，一般無法獲得連續的烴源巖TOC測定值，通常是用間隔一定距離的TOC幾何平均值來評價生烴潛力，造成了相當大的誤差［1］。烴源巖相對于非烴源巖，最顯著的特征是富含有機質。近年來，隨著測井技術發展，許多學者開始探索烴源巖的地球化學參數和測井信息之間的關系，烴源巖中有機質豐度與不同測井參數之間的響應關系也逐漸被認識到［2］，并在有機質的豐度、烴源巖的識別、烴源巖演化成熟度以及烴源巖的評價等方面取得了不少成果，有力地推動了烴源巖評價技術的發展［3，4］。但國內外文獻中尚未見到用地震資料直接定量計算烴源巖有機碳含量的報道，烴源巖的地球物理評價程度遠落后于儲層評價。

本文從巖心巖屑實測TOC值出發，利用相關測井曲線的縱向分辨率高的優勢，同時結合三維地震的原始信息，來定量地表征TOC，為資源量的計算提供一種有效而且較精確的參數。

1 烴源巖響應特征分析

1.1 烴源巖測井響應特征分析

珠江口盆地惠州洼陷中古近系恩平組或文昌組為區域烴源巖。從中選擇2口典型井制作了測井曲線的交會（圖1）。從中可以發現，古近系泥巖呈現高聲波時差（DT）、高伽馬值（GR）、較低波阻抗值（Imp），砂巖呈高聲波時差、低伽馬值、較高波阻抗值特征，在此研究的基礎上建立起適合本區的劃分泥巖及烴源巖的測井曲線識別標準：

泥巖：GR ＞100，Imp＜1.2×107，Rt＞20，DT ＞0.000 22s／m

烴源巖：GR ＞100，Imp＜1.2×107，Rt＞25，DT ＞0.000 23s／m

從B井測井曲線和計算TOC交會圖（圖1）上看，烴源巖有機質含量在密度測井、伽馬測井、聲波時差測井、電阻率測井、中子測井等多種測井曲線上都有一定的響應，TOC與GR、RT、DT、CNL曲線成正比例關系，與DEN、Imp曲線成反比例關系（圖2）。這些響應特征是烴源巖有機碳含量測井預測的理論依據，而烴源巖TOC測井表征又是地震預測的橋梁。

1.2 烴源巖地震響應特征分析

近年來地震技術的迅速發展和廣泛應用為在少井區的油氣勘探提供了一條新思路。地震資料具有橫向分布廣、精度高的特點，因此，基于地震資料的烴源巖分布預測，對于生烴量以及資源量估算具有十分重要的意義。

在對烴源巖地震響應特征分析過程中，發現烴源巖在地震反射上具有與上、下巖層明顯不同的特點（圖3）：反射軸具有高連續、低頻、強振幅的特點，反射結構為平行—亞平行反射，地震剖面上泥巖內部的反射特征一般為空白相或弱振幅。從沉積相的角度來說，發育在深湖－半深湖相的泥巖有機質含量豐富，沉積埋藏條件較好，是較好的烴源巖。烴源巖在地震上的這些響應特征，為我們采用地球物理地震多屬性技術來預測烴源巖的分布提供了基礎。

2 定量預測烴源巖TOC的地球物理技術

2.1 預測方法

基于地震資料的烴源巖分布預測，對于生烴量以及資源量估算具有十分重要的意義。作者在研究過程中，先后嘗試了多種地球物理方法進行烴源巖TOC定量預測，最終形成了“多相遞進約束”的地震多屬性TOC定量預測新技術。

圖1 A井和B井的測井曲線交會圖Fig.1 The logging curves cross plot of Well A and Well B

圖2 B井測井曲線和計算總有機碳含量圖Fig.2 The logging curves of Well B and the total organic carbon（TOC）

圖3 古近系烴源巖地震響應特征分析Fig.3 Analysis of the Paleogene source rocks'seismic response

該方法從實測有機碳含量出發，結合測井預測TOC的方法，來獲得惠州洼陷鉆遇恩平組或文昌組的各口井的縱向、連續的有機碳含量預測曲線，保證了縱向上的高精度性，在洼陷深部位采用虛擬井的TOC曲線［2］，來控制井少處的縱、橫向的變化。同時，以預測的TOC和虛擬井的TOC為目標曲線，運用STRATA軟件中的EMERGE模塊提取與對應深度TOC相關性較好的地震屬性；以TOC為因變量，選取的地震屬性為自變量，建立它們之間最佳的擬合方程。提取三維地震資料上的地震屬性，根據擬合公式計算得到三維分布的TOC數據體。

2.2 預測技術的應用

以惠州三維地震資料為基礎，運用STRATA軟件進行井（TOC目標曲線）－震（屬性參數）擬合。考慮到文昌組、恩平組烴源巖沉積環境、沉積相、干酪根類型的差異性，為了取得最佳擬合效果，將文昌組、恩平組分別進行擬合。

2.2.1 獲取TOC目標曲線

包括實際井TOC曲線（由巖心實測的TOC曲線）、測井預測的TOC曲線與虛擬井的TOC曲線（圖4）。

2.2.2 建立井－震擬合方程

將惠州洼陷實際井與新建的虛擬井的TOC曲線作為目標曲線，提取井旁道的地震屬性為自變量，選取與TOC相關性較好的地震屬性，分別建立文昌組和恩平組的擬合方程。

圖4 實際井與虛擬井TOC縱向分布曲線Fig.4 TOC longitudinal distribution curves of the actual well and virtual well

a.文昌組擬合方程

以鉆遇文昌組的實測井及擬合的虛擬井文昌組的TOC數據為目標曲線，提取了包絡振幅等9個屬性參數來預測文昌組TOC分布，獲得的相關系數為0.600 8（圖5）。

b.恩平組擬合方程

以實測井及虛擬井的恩平組TOC數據為目標曲線，提取了波阻抗等7個屬性參數，來預測恩平組的烴源巖TOC分布，獲得的相關系數為0.501 5（圖6）。

圖5 文昌組TOC與擬合TOC相關分析圖Fig.5 The correlation diagram of Wenchang Formation TOC and Fitting TOC

2.2.3 建立 TOC數據體

根據已經得到的文昌組和恩平組TOC與地震屬性的擬合公式，結合惠州洼陷三維地震數據，選取最佳的地震屬性分別擬合，得到文昌組和恩平組的三維TOC數據體。最后，將這2個TOC數據體按照Trace相加，就得到一個整體的文昌組和恩平組的TOC數據體。

圖6 恩平組TOC與擬合TOC相關分析圖Fig.6 The correlation diagram of Enping Formation TOC and Fitting TOC

TOC數據體剖面圖（圖7）明顯反映出文昌組的有機碳含量普遍高于恩平組，其中文昌組wTOC多分布在2.5%～3.5%以上，恩平組wTOC以1.5%～2.5%為主。此外從縱測線TOC變化剖面可以看出：從HZ26洼陷邊緣到洼陷深部，有機碳含量明顯增大，反映了洼陷深部是優質烴源巖的發育場所；到XJ24洼陷深部，其有機碳含量較HZ26洼陷深部明顯變低，這一結果與鉆井揭示的現象也正好一致。而從聯絡測線的TOC數據體剖面圖上也反映地層中有機碳含量，從南部隆起區到洼陷深部，再到北部洼陷邊緣，先增大后又減小的逐漸變化特征。