束鹿凹陷泥灰?guī)r有機(jī)碳含量測井評價與應(yīng)用

吳劍鋒， 李佳瑞， 曹文利， 殷 潔， 王吉茂， 王健穎

(1.中國石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院， 河北 任丘062552；

2.長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室， 湖北 武漢430100；

3.長江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院， 湖北 武漢430100)

束鹿凹陷泥灰?guī)r有機(jī)碳含量測井評價與應(yīng)用

吳劍鋒1， 李佳瑞1， 曹文利1， 殷 潔1， 王吉茂1， 王健穎2,3

(1.中國石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院， 河北 任丘062552；

2.長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室， 湖北 武漢430100；

3.長江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院， 湖北 武漢430100)

摘要：應(yīng)用測井資料精確計算泥灰?guī)r有機(jī)碳含量，將為烴源巖分布規(guī)律研究、油氣資源評估、源儲配置關(guān)系研究以及井位部署等提供依據(jù).通過實驗分析了有機(jī)碳含量與測井資料的相互標(biāo)定，建立了采用ΔlogR計算泥灰?guī)r有機(jī)碳含量的測井解釋模型，勾畫出區(qū)域泥灰?guī)r有機(jī)碳含量的平面分布規(guī)律，指導(dǎo)了束探B井井位優(yōu)化部署設(shè)計.

關(guān)鍵詞：束鹿凹陷； 泥灰?guī)r； 有機(jī)碳含量； 烴源巖； 測井評價

束鹿凹陷位于冀中坳陷的南部，凹陷主體面積700km2，分為北、中、南三個洼槽.中洼槽沙三下亞段發(fā)育厚度大于300m的泥灰?guī)r，泥灰?guī)r埋深一般大于3000m，面積大于200km2.近幾年的勘探證實，束鹿凹陷泥灰?guī)r有機(jī)碳含量高、有機(jī)質(zhì)類型好、轉(zhuǎn)化率高、排烴能力強(qiáng)，為優(yōu)質(zhì)烴源巖.

由于有機(jī)碳含量實驗分析樣品數(shù)量較少，且為離散的點數(shù)據(jù)[1]，無法滿足精細(xì)油氣資源評估和烴源巖分布規(guī)律研究.因此，利用測井資料建立精確的有機(jī)碳含量計算模型，進(jìn)而得到縱向連續(xù)的有機(jī)碳含量[2]，具有重要應(yīng)用價值.

1區(qū)塊概況

1.1 巖性特征

束鹿凹陷沙三下段巖性復(fù)雜，根據(jù)巖石薄片、掃描電鏡、X-衍射等技術(shù)手段，結(jié)合其成分、顆粒大小、沉積構(gòu)造等特征，可以識別出4大類巖石類型.其中礫巖類包括顆粒支撐礫巖和雜基支撐礫巖，泥灰?guī)r類包括紋層狀泥灰?guī)r和塊狀沉泥灰?guī)r，砂巖類包括巖屑細(xì)砂巖和巖屑粉砂巖，泥巖類包括灰質(zhì)泥巖和云質(zhì)泥巖.統(tǒng)計表明，其中的泥巖類、泥灰?guī)r類以及雜基支撐礫巖都具有比較高的有機(jī)碳含量.

1.2 烴源巖特征

分析化驗資料表明：泥灰?guī)r有機(jī)質(zhì)豐度和可溶有機(jī)質(zhì)豐度高，為好生油巖.有機(jī)碳含量在0.5%～4.5%，普遍大于1%；泥灰?guī)r有機(jī)質(zhì)類型好，主要為Ⅱ1型.Ⅰ～Ⅲ油組IH介于600～800mg/g，屬于Ⅱ1型干酪根；泥灰?guī)r已經(jīng)成熟，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率高，排烴能力強(qiáng)，Ⅲ油組瀝青A/TOC介于20%～30%之間，主體為25%，具有較強(qiáng)的排烴能力；Ⅰ～Ⅱ油組瀝青A/TOC介于0～15%之間，主體為10 %.總之，束鹿凹陷沙三下段泥灰?guī)r有機(jī)碳含量高、有機(jī)質(zhì)類型好(以Ⅱ1型為主)、轉(zhuǎn)化率高、排烴能力強(qiáng)，為優(yōu)質(zhì)烴源巖.

2有機(jī)碳含量測井評價方法

2.1測井評價原理

眾所周知，富含有機(jī)質(zhì)的烴源巖在某些測井信息上能夠明顯反映出來[3]，有機(jī)碳含量越高的巖層在測井曲線上的異常值越大.烴源巖中有機(jī)質(zhì)含量增加會引起自然伽馬增大、電阻率增大、聲波時差增大、巖石密度減小[4].束鹿凹陷泥灰?guī)r有機(jī)碳含量與測井曲線之間相關(guān)性分析表明，聲波時差和電阻率與有機(jī)碳含量相關(guān)性最好，其次為巖石密度和電阻率.因此，本次研究根據(jù)聲波時差和電阻率測井曲線，采用ΔlogR技術(shù)建立有機(jī)碳含量測井解釋模型.

2.2測井解釋模型

ΔlogR技術(shù)是將聲波時差曲線和電阻率曲線在非生油巖段重合，并將重合段確定為基線[5].疊合的兩條曲線中電阻率曲線取對數(shù)刻度、從左至右逐漸增大，聲波時差曲線取線性刻度、從左至右逐漸減小，這時，兩條曲線之間的幅度差即為ΔlogR值[6-7].

采用區(qū)域10口井757塊有機(jī)碳含量實驗分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行歸納、刻度，建立了ΔlogR計算泥灰?guī)r有機(jī)碳含量的測井解釋模型(圖1)，相關(guān)系數(shù)R2=0.8329.

圖1 束鹿凹陷泥灰?guī)r有機(jī)碳含量測井解釋模型

公式如下：

ΔlogR=log(Rt/250)+0.02(Δt-150)

(1)

TOC= 1.4289ΔlogR-0.0197

(2)

公式(1)和(2)中：ΔlogR為聲波時差曲線與電阻率曲線的間距；Rt為電阻率測井值，Ω·m；Δt為聲波時差測井值，μs/m； 250為電阻率測井基線值，Ω·m；150為聲波時差測井基線值，μs/m；0.02為對數(shù)刻度下一個電阻率單位與線性刻度下一個單位聲波時差的比值；TOC為有機(jī)碳含量.

模型建立過程中的關(guān)鍵之處有兩點：(1)有機(jī)碳含量實驗分析數(shù)據(jù)基本都是鉆井過程中的巖屑樣品(每隔5m取一包樣品進(jìn)行室內(nèi)分析)，因此存在深度歸位誤差，需要依據(jù)電性特征分類歸納、合并匯總；(2)準(zhǔn)確把握聲波時差線性刻度和電阻率對數(shù)刻度之間匹配關(guān)系，使之在非生油巖段保持重合，從而使得確定的公式中刻度轉(zhuǎn)換系數(shù)比較精確.

依據(jù)上述建立的有機(jī)碳含量測井解釋模型對束鹿凹陷沙三下鉆遇泥灰?guī)r的30口井進(jìn)行了有機(jī)碳含量計算.圖2為晉A井有機(jī)碳含量測井計算成果圖，圖中第1道為自然伽馬測井曲線，第2道為深度道，第3道為聲波時差和電阻率疊合道，第4道為有機(jī)碳計算值與有機(jī)碳分析值對比道.從第4道對比結(jié)果可以看出，采用上述模型計算的有機(jī)碳含量與實驗分析的有機(jī)碳含量具有比較高的吻合程度.

qAPI：自然伽馬；Δt：聲波時差圖2 晉A井有機(jī)碳含量測井計算成果圖

3有機(jī)碳含量分布規(guī)律與應(yīng)用

3.1有機(jī)碳含量分布規(guī)律

從單井有機(jī)碳含量計算結(jié)果看(圖2)，晉A井3650～4130m井段自然伽馬等測井曲線特征反映為泥灰?guī)r段，但是縱向上機(jī)碳含量可以分為3段，即第Ⅰ段3650～3830m井段有機(jī)碳含量1.0%～2.0%，第Ⅱ段3830～4010m井段有機(jī)碳含量1.5%～4.5%，第Ⅲ段4010～4130m井段有機(jī)碳含量1.0%～2.5%，其中第Ⅱ段3830～4010m井段有機(jī)碳含量最高.根據(jù)多口井有機(jī)碳含量測井計算結(jié)果，縱向上均具有與晉A井相類似的三段式分布特征.

同時，分層段勾畫出了有機(jī)碳含量的平面分布特征.圖3為束鹿凹陷第Ⅱ段泥灰?guī)r有機(jī)碳含量等值線圖，由圖可以看出，第Ⅱ段泥灰?guī)r有兩個高有機(jī)碳含量分布區(qū)：晉100以東和晉古5以西兩個高值分布區(qū)域；有機(jī)碳含量大于1%的分布面積大約有140km2.

圖3 束鹿凹陷第Ⅱ段泥灰?guī)r有機(jī)碳含量等值線圖

3.2有機(jī)碳含量地質(zhì)應(yīng)用

有機(jī)碳含量的測井評價，為束鹿凹陷泥灰?guī)r原油資源量估算提供了依據(jù).根據(jù)評價得到的生油巖面積、厚度、有機(jī)碳含量以及瀝青A等參數(shù)，估算的泥灰?guī)r總生油量7.57億t、總聚油量3.68億t、源內(nèi)潛在可動油1.9億t.

有機(jī)碳含量的測井評價，為束鹿凹陷泥灰?guī)r井位部署提供了技術(shù)支持.根據(jù)評價得到的有機(jī)碳含量，優(yōu)化井位設(shè)計，在優(yōu)質(zhì)烴源巖區(qū)晉A井東約1000m部署鉆探了束探B井.束探B井已經(jīng)完鉆，依據(jù)束探B井聲波時差和電阻率測井曲線，采用上述模型計算的第Ⅱ段泥灰?guī)r(4000～4160m)有機(jī)碳含量比較高(平均2.3%).圖4為束探B井有機(jī)碳含量測井計算成果圖.由圖可以看出，測井計算的有機(jī)碳含量與有機(jī)碳等值線圖3預(yù)測結(jié)果比較吻合.

qAPI：自然伽馬；Δt：聲波時差圖4 束探B井有機(jī)碳含量測井計算成果圖

4結(jié)論

本文利用實驗分析和測井曲線相互標(biāo)定，建立了較為精確的ΔlogR法有機(jī)碳含量計算模型，對束鹿凹陷有機(jī)碳含量進(jìn)行了評價和研究，并得到了以下結(jié)論和認(rèn)識：

(1)經(jīng)典的ΔlogR法，適用于束鹿凹陷泥灰?guī)r有機(jī)碳含量測井評價，而且計算精度較高.

(2)原始實驗數(shù)據(jù)的分類合并預(yù)處理及公式中刻度轉(zhuǎn)換系數(shù)的確定，是確定解釋模型過程中的關(guān)鍵.

(3)有機(jī)碳含量分布規(guī)律研究，為束鹿凹陷泥灰?guī)r原油資源量估算和井位部署提供了依據(jù)，新鉆探井的有機(jī)碳含量與預(yù)測結(jié)果具有良好的一致性.

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(編輯：姚佳良)

收稿日期：2014-07-08

作者簡介：吳劍鋒，男，yjy_wujf@petrochina.com.cn； 通信作者：王健穎，女，1017542769@qq.com

文章編號：1672-6197(2015)02-0024-03

中圖分類號：P631.8+4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

The logging evaluation and application
of the muddy limestone′s organic carbon content in Shulu sag

WU Jian-feng1, LI Jia-rui1, CAO Wen-li1, YIN Jie1, WANG Ji-mao1, WANG Jian-ying2,3

(1.PetroChina Huabei Oilfield Company Exploration and Development Institute, Renqiu 062552, China;

2. Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources, Ministry of Education,

Yangtze University, Wuhan 430100, China;

3. College of Geophysics and Oil Resources, Yangtze University, Wuhan 430100, China)

Abstract:Research on hydrocarbon source rocks distribution rules, improving the accuracy of evaluating oil and gas resource, the relation between source and reservior and geometric arrangement of wells are based on accurate calculating organic carbon content. In the article, the logging interpretation model of muddy limestone organic carbon content calculation usingΔlogR has established according to the organic carbon content Inter-calibration between experimental analysis and well logging data. The distribution rules of organic carbon content in the muddy limestone area is stated. And the well zone constituency and design optimization of Shutan B well are guided.

Key words:Shulu sag; muddy limestone; organic carbon content; hydrocarbon source rocks; logging evaluation