測井方法計算總有機碳含量和評價油頁巖儲層

測井方法計算總有機碳含量和評價油頁巖儲層

殼牌、雪佛龍以及其他油公司已經對新一代油頁巖開發技術進行了論證，開發了用測井資料計算總有機碳含量、評價油頁巖儲量的技術。

油頁巖實驗室分析技術。油頁巖巖心分析一般包括礦物分析和化學成分分析。礦物分析包括骨架密度、總有機碳含量、礦物成分、58種無機元素濃度和費舍爾低溫干餾分析；化學分析包括地層主要元素的X射線熒光分析、LECO含硫測定、總有機碳元素分析、感應與等離子體質譜分析相結合的示蹤元素測定。

通過氦比重計法測定骨架密度，雙光束傅里葉變換紅外光譜（DRFT＿IR）分析確定礦物成分。該分析中參照礦物成分和干酪根標準庫，對中遠光束的合并譜進行了非負最小二乘法處理。由于沒有一個較準確的礦物分析標準，確定礦物含量測量精度非常困難，許多實驗室大都采用多種方法綜合分析礦物成分。

油頁巖巖石物理模型。常規測井分析模型無法準確模擬所有的油頁巖中存在的大量成分類似的礦物成分。針對油頁巖地層有必要建立一個專用模型。DRFT＿IR方法可識別巖心中的大部分礦物。盡管有些礦物如黃鐵礦在油頁巖中含量沒有硅酸鹽和碳酸鹽含量高，因其含硫量和光電因子都很高，所以必須包含在專用模型中。在專用模型中設立礦物種類為石英組、黏土組、長石組和碳酸鹽組。模型中其他重要參數包括光電吸收截面、體積密度、熱中子孔隙度和核磁共振孔隙度。

密度測井和核磁共振測井確定油頁巖總有機碳含量和費舍爾產油率。核磁共振測井曲線結合密度測井曲線可以確定油頁巖地層干酪根含量。密度孔隙度可認為是水與干酪根所填充的孔隙之和。核磁共振測井儀器對孔隙水和黏土束縛水敏感，對礦物和干酪根中的質子不敏感。密度測井儀器把干酪根響應為孔隙空間的一部分，而核磁共振儀器把干酪根響應為顆粒空間的一部分，因此干酪根孔隙度為密度孔隙度與核磁共振孔隙度之差。干酪根孔隙度可轉換為總有機物含量（TOM）。如果知道了油頁巖儲層干酪根的含碳因子，就可以計算出總有機碳含量（TOC）。大量研究表明，總有機碳含量TOC和費舍爾產油率（每噸礦石所產原油加侖數）測試結果的相關關系為FA＝199×（TOM－0.019）。

能譜測井確定油頁巖總有機碳含量和費舍爾產油率。綜合俘獲核能譜、非彈性核能譜和各礦物成分的地球化學特性，應用閉合歸一化方法可以準確估算地層總有機碳含量。把這種有機碳含量轉換成費舍爾曲線，與巖心測量的費舍爾值相符。該處理過程不受地層中氣的影響，因而可廣泛用于各種非常規資源評價中。綜合俘獲能譜和非彈性能譜方法也可用于飽和度確定。（信息來源：Total Organic Carbon and Formation Evaluation with Wireline Logs in the Green River Oil Shale.SPE 147184，2011.曹文杰 肖圣 編譯 李總南 審校）