曾偉凌，段新國，張　磊，王　冰

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院，成都 610059）

鄂爾多斯盆地合水地區(qū)延長組有機(jī)碳測井解釋模型

曾偉凌，段新國，張磊，王冰

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院，成都 610059）

有機(jī)碳含量是評價烴源巖優(yōu)劣的重要指標(biāo)。本文以合水地區(qū)延長組富有機(jī)質(zhì)頁巖為研究對象，以研究層段實測TOC值為基礎(chǔ)，采用電阻率測井方法，根據(jù)多元回歸分析的方法建立TOC與電阻率對數(shù)、自然伽馬三者的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)建立的模型對莊50井、寧70井TOC實測點與預(yù)測點誤差分析顯示，誤差率為3.1%；運用模型對未實測井段進(jìn)行TOC計算并畫出長7段TOC平面分布分析，發(fā)現(xiàn)與長6段油藏有利區(qū)疊合度高，從側(cè)面證明了該模型的有效性，可以在該地區(qū)推廣運用。

電阻率；有機(jī)碳；測井解釋模型；合水地區(qū)

研究區(qū)隴東油區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部（圖1），板橋～合水地區(qū)，該地區(qū)延長組沉積體系分布受長期繼承性整體升降運動下形成的廣闊斜坡構(gòu)造背景的控制，形成了一個完整的內(nèi)陸坳陷湖盆湖進(jìn)－湖退演化序列{1-2}。隴東地區(qū)已發(fā)現(xiàn)油田均位于延長組有利生油洼陷，油源供給充足。本文主要研究層位為延長組長6段、長7段、長8段，在長7段有效烴源巖厚度為20~40m，有機(jī)碳含量平均值為6.2%，干酪根類型主要為Ⅱ1型，氯仿瀝青“A”含量平均為0.76%，處于烴源巖成熟階段，生烴力強(qiáng)，具有很高的開發(fā)潛力。烴源巖中有機(jī)碳（TOC）含量，是評價烴源巖好壞的重要指標(biāo)，常規(guī)的烴源巖評價方法較多，對單井的評價，一般采用實驗分析的方法，通過在各井段選取巖心，對其進(jìn)行測試分析，從實驗室直接獲得實驗數(shù)據(jù)[3]，再通過實驗數(shù)據(jù)對烴源巖進(jìn)行評價分析。但是這種方法有一定的局限性，由于選取的實驗樣品數(shù)量有限，達(dá)不到整體上反應(yīng)單井的有機(jī)碳含量及其變化趨勢。

目前國內(nèi)大都采用測井的方法利用?logR法對未能取心井段進(jìn)行預(yù)測分析，因為利用測井技術(shù)所得到的地球物理方面的勘探資料對烴源巖進(jìn)行評價具有非常優(yōu)越的條件。測井曲線在單井縱向上分辨率高，對含有機(jī)質(zhì)的井段擁有特殊的響應(yīng)特征，因此采用測井的方法對有機(jī)碳進(jìn)行預(yù)測分析具有較高的準(zhǔn)確性。作者采用不同方法建立測井與有機(jī)碳（TOC）相關(guān)模型，從中選取最適合研究區(qū)的數(shù)學(xué)模型。

以合水地區(qū)延長組長6段、長7段、長8段富有機(jī)質(zhì)頁巖為研究對象，選取該地區(qū)內(nèi)15口井研究層段實測TOC值為研究區(qū)TOC基礎(chǔ)，并且該地區(qū)測井對有機(jī)質(zhì)含量相應(yīng)特征明顯，從中選取有效的測井?dāng)?shù)據(jù)，通過?logR法和數(shù)學(xué)擬合法進(jìn)行有機(jī)碳預(yù)測并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行對比，選取預(yù)測效果較好的方法，從而達(dá)到利用測井預(yù)測各層段TOC值得目的，為評價該地區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度及空間分布提供研究依據(jù)。

圖1　研究區(qū)位置圖

1 頁巖測井響應(yīng)特征

測井曲線是巖石物理性質(zhì)的變化特征的反應(yīng)，也是用測井曲線評價頁巖有機(jī)碳含量的理論基礎(chǔ){4-5}。在烴源巖中有機(jī)質(zhì)是不導(dǎo)電的，因此具有獨特的測井響應(yīng)特征，找出具有獨特特征的測井曲線，建立與有機(jī)質(zhì)相應(yīng)的關(guān)系模型。

在長73小層存在較厚的穩(wěn)定的“張家灘”頁巖，由于頁巖有機(jī)質(zhì)含量高，從圖2可以看出該層頁巖各項測井曲線出現(xiàn)明顯幅度，反映出地區(qū)頁巖測井表現(xiàn)出“三高一低”的特征{6-8}，即高自然伽馬（Gr）、高電阻率（Rt）、高聲波時差（AC）、低密度（DEN）；1）主要是由于含碳頁巖層會吸附較多的放射性元素鈾，所以頁巖中自然伽馬（Gr）顯示高；2）當(dāng)?shù)貙又泻袡C(jī)質(zhì)時，會使的烴源巖中聲波時差（AC）大于巖石骨架聲波時差，從而使得頁巖中聲波時差變現(xiàn)出高值；3）在含有基質(zhì)的巖石中，在巖石骨架上分布著干酪根，所以電阻率會受到其影響，隨著成熟度的增加，巖石骨架填充的干酪增多，會使得電阻率的增大。

由此可見這三個測井參數(shù)與頁巖有機(jī)質(zhì)豐度關(guān)系較為密切，為測井解釋模型建立首選的測井參數(shù)。

2 建立測井模型

2.1?logR模型

目前用于測井解釋有機(jī)碳含量的方法，主要有?logR法{8-10}，它是一個基于聲波時差（AC）、電阻率（Rt）以及熱變指數(shù)（Ro）計算 TOC 的模型。是經(jīng)過大量統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式即：

TOC=102.297-0.168LOM?logR

式中：LOM為熱變指數(shù)，反映有機(jī)質(zhì)成熟度，可以由Ro計算得出Ro為鏡質(zhì)體反射率。

?logR=lg（R/R基線）-K（?t-?t基線）

式中：Δlg（R/R基線） 為聲波時差、電阻率曲線疊合幅度差；R為測井儀實測電阻率，Ω·m；Δt 為實測聲波時差，us/m；R基線為非烴源巖對應(yīng)于Δt基線值時的電阻率，Ω·m；Δt基線為基線聲波時差，us/m；K 為依賴于每一個電阻率刻度所對應(yīng)的聲波時差的比值。

圖2　研究區(qū)寧43井長7頁巖測井響應(yīng)特征

圖3　電阻率對數(shù)（lgRt）與TOC相關(guān)性

圖4　聲波時差（AC）與TOC相關(guān)性

在上述TOC值計算公式中，需要用到，兩個測井參數(shù)，分別是電阻率（Rt）和聲波時差（AC）；如果這兩個參數(shù)分別與TOC實測值相關(guān)性好，那么該方法計算出的TOC值與實際值誤差就小，反之則大。

實測TOC值分別與RT和AC的關(guān)系圖（圖3），從圖中可以看出電阻率對數(shù)（lgRt）與TOC相關(guān)系數(shù)為0.724，相關(guān)性較好；TOC值與聲波時差（AC）相關(guān)系數(shù)為0.309，其相關(guān)性明顯較差（圖4）。那么利用電阻率（Rt）和聲波時差（AC）建立logR法的數(shù)學(xué)模型，計算出的預(yù)測TOC值與實際測試值誤差，將會很大。所以在該地區(qū)不適合運用logR法 對有機(jī)碳進(jìn)行預(yù)測。

表1　多元回歸模型擬合度統(tǒng)計

表2　多元回歸模型分析結(jié)果

2.2回歸分析模型

多元分析是數(shù)學(xué)上用與分析自變量與兩個及以上因變量之間的關(guān)系，通過建立數(shù)學(xué)關(guān)系式，最大可能的找出他們之間的相互關(guān)系。該方法不僅可以找出自變量與因變量之間的關(guān)系，還可以通過數(shù)學(xué)方法算出該關(guān)系的準(zhǔn)確率、誤差率、標(biāo)準(zhǔn)差等一些列參數(shù)。可以直觀上看出得出的多元方程是否適用。傳統(tǒng)用于預(yù)測有機(jī)碳的logR法主要受聲波時差（Ac）與電阻率（Rt）約束。在該地區(qū)研究時發(fā)現(xiàn)logR法不適用，主要由于聲波時差（AC）與實測TOC值相關(guān)性較差，導(dǎo)致該方法使用受到限制，通過文章前部分頁巖測井響應(yīng)特征分析，看到密度（DEN）曲線、自然伽馬（GR）曲線與TOC之間具有較好的敏感性。所以分別它們與TOC之間的相關(guān)性圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)自然伽馬（GR）與TOC之間的相關(guān)系較高?？梢圆捎枚嘣治龇ā?/p>

圖5　自然伽馬（GR）與TOC相關(guān)性

采用自然伽馬（GR）與電阻率對數(shù)（lgRt）建立有關(guān)于TOC的多元回歸分析（圖5），利用最小二乘法擬合出關(guān)于TOC的數(shù)學(xué)模型。其中自然伽馬（GR）與電阻率對數(shù)（lgRt）作為自變量，TOC值作為因變量。擬合方程如下：

TOC=12.45lgRt +0.027GR-17.64

式中：GR為自然伽馬值，API；Rt為電阻率，Ω.m。

該公式擬合度達(dá)到0.81（回歸分析結(jié)果如表1、2）2.3 公式驗證

為檢驗擬合公式在連續(xù)井段預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，選取研究區(qū)內(nèi)TOC實測值較多的井，在柱狀圖上進(jìn)行對比驗證。圖為莊50井、寧70井長73段實測值與預(yù)測值對比圖（圖6、7），因為長73段發(fā)育這較厚的頁巖并且為該地區(qū)主力烴源巖，具有較好代表性。由圖看出利用回歸分析實測值與預(yù)測值誤差小，符合度高。通過回歸分析法的誤差分析得出兩口井整體實測值與計算值誤差為1.93%。利用?logR法得出預(yù)測值偏大，與實際值誤差較大，這主要是由于聲波時差（AC）與有機(jī)碳含量相關(guān)性較差引起的，若采用該方法進(jìn)行預(yù)測，則會是的預(yù)測結(jié)果誤差大，達(dá)不到預(yù)測的效果。綜合來看該地區(qū)采用回歸分析預(yù)測有機(jī)碳更加準(zhǔn)確。

圖6　莊50井TOC實測值與預(yù)測值對比

圖7　寧70井TOC實測值與預(yù)測

圖8　合水地區(qū)長7段TOC平面分布及含油有利區(qū)疊合

3 擬合公式應(yīng)用

通過研究區(qū)內(nèi)各井測井?dāng)?shù)據(jù)，對研究內(nèi)所有井運用擬合數(shù)學(xué)公式對長7段地層平均TOC進(jìn)行計算，由于長7段泥頁巖為研究區(qū)主力烴源巖，對其它層段油藏影響較大，具有較大的代表意義，從而通過擬合公式畫出長7段研究區(qū)內(nèi)頁巖TOC含量分布特征。

由（圖8）可知長7整體上TOC普遍偏高，烴源巖質(zhì)量很高，高值區(qū)主要分布在慶城—板橋—合水一帶，均值在6%左右，向四周延伸TOC值逐漸遞減。圖中紫色區(qū)域為長6段結(jié)合試油、儲層分類等參數(shù)確立的有利含油區(qū)域，通過確立的含油有利區(qū)與TOC平面分布圖疊合，從疊合情況看，長6段油藏與長7段烴源巖關(guān)系較為密切，長6段油藏區(qū)域，主要集中在長7段TOC值高值區(qū)域，與符合度較高，從側(cè)面反映出該模型預(yù)測的TOC值具有一定的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

1）該地區(qū)測井曲線中聲波時差（AC）與有機(jī)碳相關(guān)性不強(qiáng)，利用傳統(tǒng)的?logR法無法有效的對有機(jī)碳進(jìn)行預(yù)測。

2）自然伽馬（GR）與電阻率對數(shù)（lgRt）建立的TOC預(yù)測多元數(shù)學(xué)模型，實測值與計算值誤差均值為4.11%，在研究區(qū)表現(xiàn)出較高的符合率，可用于該地區(qū)烴源巖有機(jī)碳含量預(yù)測。

3）利用該模型做出長7段有機(jī)碳平面分布圖，與長6段有利含油區(qū)域疊合關(guān)系較好，側(cè)面反映了模型預(yù)測的正確性，可指導(dǎo)油氣進(jìn)一步勘探開發(fā)。

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岡底斯帶發(fā)育著長達(dá)近1 500km的巨大區(qū)域不整合，為印度-亞洲大陸碰撞提供了重要證據(jù)[1]。通過林周盆地林子宗火山巖的大量研究，李璞先生首次將拉薩北部的林周盆地的火山巖命名為林子宗火山巖；后來的學(xué)者將其命名為林子宗群，并自下而上分為典中組、年波組、帕那組[2]；董國臣等[3]在前人基礎(chǔ)上重新劃分了三段八個組；在年代學(xué)方面，前人僅靠化石定年的方法初步確定了林子宗群火山巖的時代[2]，后來通過40Ar-39Ar和U-Th同位素確定了林子宗群火山巖的時代[4-5]。在成因方面，前人通過對該套火山巖地球化學(xué)特征的研究，對林子宗群提出了各種不同成因[5-7]。隨后研究重心從東段研究轉(zhuǎn)向至中、西段[1，8-12]。也有人對岡底斯東、西段進(jìn)行綜合研究，提出了印度-歐亞大陸碰撞的方式、其強(qiáng)度對岡底斯東、西段林子宗群火山巖成因有著不同的影響[11-14]。擬通前人資料對比岡底斯西段的年波組火山巖與岡底斯林子宗群年波組火山巖，找到二者的區(qū)別。

The Logging Interpretation Model of Organic Carbon of the Yanchang Formation in the Heshui Region, Ordos Basin

ZENG Wei-ling DUAN Xin-guo ZHANG Lei WANG Bing

(College of Energy Resources, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

This paper sets up a mathematic model of TOC, resistivity log and natural gamma by means of multivariate regression analysis. And this model is applied to the logging interpretation of organic carbon of the Yanchang Formation of Zhuang-50 and Ning-70 wells in the Heshui Region, Ordos Basin. The results show validity of the model.

resistivity; organic carbon; logging interpretation model; Heshui region, Ordos Basin

圖1　研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖（據(jù)文獻(xiàn)[15]）

圖2　研究區(qū)地質(zhì)略圖及采樣位置圖①

P631+3

A

1006-0995（2016）02-0320-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.033

2015-07-16

國家自然基金（41202097）

曾偉凌（1988-），男，四川內(nèi)江人，研究生，從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作