應用ΔlgR方法評價頁巖氣

火烽(中石化華北石油工程有限公司測井分公司,河南新鄉453000)

應用ΔlgR方法評價頁巖氣

火烽(中石化華北石油工程有限公司測井分公司,河南新鄉453000)

在頁巖氣評價中，測井的主要任務為儲層的定性識別和儲層參數的定量計算。頁巖氣儲層由于含有豐富的有機質，測井響應與常規儲層有明顯不同。本文所采用的測井技術能夠基本實現對頁巖氣儲層有機炭含量的計算，可作為今后頁巖氣評價的一種思路。

頁巖氣測井;地化指標;儲層評價

1 測井評價頁巖氣理論依據

從20世紀40年代開始，烴源巖的測井研究工作逐步展開，最初主要利用測井資料進行烴源巖層段識別及有機質豐度預測。如今發展到利用測井資料評價烴源巖的類型[3]、有機質豐度[4]和成熟度[5]。

1.1 儲層骨架模型

測井資料評價烴源巖的理論依據是烴源巖含有豐富的有機物質，因此會表現出不同于其它巖石的地球物理特性。理論假設烴源巖由巖石骨架、固體有機質及孔隙流體三部分組成，而成熟烴源巖則由巖石骨架、固體有機質及孔隙流體(水及烴類)構成[1,5],該模型與其它巖石模型的差異在于，烴源巖模型中增加了有機質，且將其作為巖石骨架的一部分；固體有機質具有高含烴、低密度、低速度的物理化學特征，所以，在測井曲線上表現出聲波時差高、體積密度低和中子孔隙度高等特征。測井資料對該三種模型的響應差異是測井曲線評價烴源巖的基礎。

1.2 測井響應特征

與普通頁巖相比，頁巖氣儲層中有機質含量較高，放射性元素鈾含量比較高，干酪根的密度較低，同時也具有與常規氣類似的物理特征，表現為傳播速度慢、密度低、含氫指數小及不導電等[2]，在測井曲線上有明顯的特征響應，主要表現為自然伽瑪高值、井徑擴徑、聲波時差高、中子孔隙度高、地層密度中低值、光電吸收界面低值及電阻高值，且深、淺電阻率曲線幾乎重合。

2 應用ΔlgR法評價有機質豐度[6]

有機質豐度是評價頁巖氣生烴能力的最重要的參數。目前應用測井資料研究有機質豐度方法眾多:重疊法和雙孔隙度法、C/O比法等。不過應用最普遍的還是ΔlogR法，即將孔隙度—電阻率曲線重疊，通過建立其與TOC的相關性來分析巖層有機質豐度。

Passey等(1990)經過大量統計分析后，發現ΔlgR與TOC線性相關，并且是成熟度的函數，他們提出一個利用ΔlogR法計算Toc經驗公式[1]，即：

上式：LOM為有機質成熟度；TOC為有機碳總含量，單位wt%。

LOM與頁巖的鏡質體反射率Ro具有良好相關性，見表1，只要有Ro值就可進行計算。

表1 LOM和Ro的關系(Passey，1990)

因為非烴源巖中的泥質都含有少量有機碳，所以當將電阻率及聲波時差疊在作為TOC基線時，其實依然含有有機碳含量背景值。因此無論ΔlgR間距大小，用上式得到的含量值都要再計入背景值ΔTOC。背景值在各個地區是有差別的，世界上泥巖平均TOC是0.2%~1.65%，應參照實際情況加以確定。

2.1 ΔlgR法原理

將電阻率和聲波的曲線比例設為一致，聲波值(200-150-100-50-0μs/ft)依次與電阻率(0.01-0.1-1.0-10-100歐姆)這四個對數單位相對應，則非烴源巖段的△t曲線與RT平行或重疊，此層段就是基線位置。可以推得△t與RT曲線疊加運算△logR的公式：

上式：△t為實測聲波時差(μs/ft)；Rt為實測電阻率(Ω·m)；△t基線、Rt基線為非源巖層段對應的聲波和電阻率值；0.02為基于每50μs/ft△t相當于RT的一個對數坐標單位。

2.2 考慮物性影響的ΔlgR法

但是直接利用前文推導的ΔlgR公式計算TOC，沒有考慮巖層的重要物性參數，如密度。同時ΔlgR法需人工確定巖性基線，人為影響大，另外還需要成熟度參數，這些因素導致該方法誤差大。為更好的減小誤差，將式2進一步修正為：

上式：K為常系數。

對于單井或小構造單元來講，△t基線和lgR基線都為常量，此外優質烴源巖測井曲線表現為明顯的高電阻、高聲波及低密度，即密度與TOC成明顯反相關，所以對式3進行密度校正簡寫為：

上式：a、b、c可通過對研究區采集樣品統計擬合得到；d為密度測井值。

應用改進后的ΔlgR法對我國南方地區X井M組進行實例計算，選取非烴源巖段AC基值為83?s/m，RT基值為163.3107m· Ω，然后加入密度變量，通過計算分析發現，巖心分析TOC平均為2.07，計算TOC平均為1.61，兩者的平均絕對誤差為0.56，平均相對誤差為35.5%，即計算TOC與巖心分析TOC有比較好的相關性，兩者比較符合。

3 結語

(1)頁巖氣儲層具有明顯的“二低四高”測井響應特征，即低密度、低光電吸收截面和高伽馬、高聲波、高電阻和高中子孔隙度；

(2)有機質豐度與測井響應相關性較好，可以利用測井曲線來計算頁巖氣儲層有機質豐度。通過計算發現，考慮物性影響、引入密度變量的ΔlgR法較傳統的單變量ΔlgR法有更好的準確度；

[1]Passey Q R,Creaney S,Kulla J B1 A practical model for organic richness f rom porosity and resistivity logs[J]1 AAPG, 1990,74(12):1777-17941.

火烽（1986-），男，河南新鄉人，研究方向：測井解釋及儲層評價，工作單位：中石化華北石油工程有限公司測井分公司。